5、气体和物态变化和热力学定律.(B级).学生版

知识点1 气体分子运动的特点 1.气体分子间的距离比较大，分子间的相互作用十分微弱，可以认为分子间除了碰撞外不存在相互作用力。

2.分子间的碰撞十分频繁，频繁的碰撞使每个分子速度的大小和方向频繁地发生改变，造成气体分子做无规则的热运动． 3.大量气体分子的运动服从统计规律．（1）单个气体分子向各个方向运动的机会均等，大量气体分子沿各个方向运动的数目相等． （2）分子速率按“中间多，两头少”的规律分布．即分子运动速率很小和很大的分子个数少，而在某一速率区间内的分子数目最多．（3）温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，速率的平均值是确定的．温度升高，气体分子的平均速率增大，但不是每个气体分子的速率都增大．知识点2 理想气体 1.理想气体：严格遵守气体的三个实验定律的气体叫做理想气体。

理想气体在实际中是不存在的．在压强不太大、温度不太低的条件下，实际气体可以看成是理想气体。

2.理想气体分子模型：①分子可看作质点．②除分子与分子间、分子与器壁间的碰撞外，分子间没有相互作用，因此理想气体没有分子势能，其内能仅由气体质量及温度决定，与体积无关：③分子与分子、分子与器壁间的碰撞是弹性碰撞．知识点3 描述气体状态的参量 1. 温度（T 或t ）（1）两种意义：宏观上表示物体的冷热程度；微观上标志着物体内分子热运动的激烈程度。

它是物体分子平均动能的标志。

（2）两种温标．摄氏温标t ：单位℃．在1个标准大气压下，水的冰点是0℃ ，沸点是100℃。

热力学温标T ：单位K.把273-℃作为0K ．绝对零度(0K )是低温的极限，只能接近不能达到．两种温知识框架气体、物态变化标的关系：就每1度表示的冷热差别来说，两种温度是相同的，只是零值的起点不同，所以二者关系为273()T t K =+,T t ∆=∆．2. 体积（V ）气体分子所占据的空间，也就是气体所充满的容器的容积．分子间相互作用很弱，气体很容易被压缩．3. 压强（P ）气体作用在器壁单位面积上的压力在数值上等于单位时间内器壁单位面积上受到气体分子的总冲量．（1）产生原因：由于大量气体分子无规则地运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力． （2）决定因素：一定质量气体的压强大小，微观上决定于分子的平均动能和分子数密度；宏观上决定于气体的温度T 和体积V（3）单位换算：51760 1.01310atm mmHg Pa ==⨯． 4. 气体的状态及变化（1）对于一定质量的气体，如果温度、体积、压强这三个量都不变，我们就说气体处于一定的状态． （2）一定质量的气体，P 与T 、V 有关.三个参量中不可能只有一个参量发生变化，至少有两个或三个同时改变。

知识点4 理想气体实验定律 1.玻意耳定律（1）内容：一定质量的理想气体在温度不变的情况下，它的压强跟体积成反比。

（2）公式：1122PV PV ==恒量 （3）图象：等温线 2.查理定律（1）内容： a.一定质量的理想气体，在体积不变的情况下，温度每升高（或降低）1C ︒,增加（或减少）的压强等于它在0C ︒时压强的1273。

b.一定质量的理想气体，在体积不变的情况下，它的压强跟热力学温度成正比。

（2）公式：()100//273P P t P -=或1212P P T T = （3）图象：3.盖·吕萨克定律（1）内容： 一定质量的理想气体，在压强不变的情况下，它的体积与热力学温度成正比。

（2）公式：1212V V T T ==恒量 （3）图象：知识点5 理想气体状态方程 1. 一定量的气体，P 、T 、V 二者的关系是：PVC T=,C 是一个定值 2.气体实验定律可看成理想气体状态方程的特例。

当m 不变，12T T =时，1122PV PV =—玻意尔定律；当m 不变，12V V =时，1212P P T T =——查理定律；当m 不变，12P P =时，1212V V T T =——盖吕萨克定律。

知识点6 气体压强与大气压强的区别气体压强由气体分子碰撞器壁产生，大小由气体分子的密度和温度决定，气体对上下左右器壁的压强都是相等的．大气压是曲于空气受到重力作用紧紧包围地球而对浸在它里面的物体产生的压强．如果没有地球引力的作用，地球表面就没有大气，从而也不会又大气压．由于引力与距离的平方成反比，因此大气层分子密度上小下大，从而使得大气压的值随高度的增加而减小，地面大气压的值与地球表面积的乘积，近似等于地球大气层所受的重力值．知识点7 几种常见情况的压强计算 1.液体封闭的气体压强的确定．①平衡法：选与气体接触的液柱为研究对象进行受力分析，利用它的受力平衡，求出气体的压强．②取等压面法：根据同种液体在同一水平液面处压强相等，在连通器内灵活选取等压面，曲两侧压强相等建立方程求出压强． 2.固体（活塞或气缸）封闭的气体压强的确定．由于该固体必定受到被封闭气体的压力，因此可通过对该固体进行受力分析，由平衡条件建立方程来找出气体压强与其他各力的关系．3. 液体内部深度为h 处的总压强为0P P gh ρ=+，式中0P 为液面上方压强．知识点8 液柱的移动向题的分析 1.假设推理法：根据题设条件，假设发生某种特殊的物理现象或物理过程，运用相应的物理规律及有关知识进行严谨的推理，得出答案．巧用假设推理法可以化繁为简，化难为易，简捷解题． 2.温度不变情况下的液柱移动问题的特点是：在保持温度不变的情况下改变其他题设条件，从而引起封闭气体的液柱的移动，或液面的升降，或气体体积的增减．解决这类问题通常假设液体不移动，或液面不升降，或气柱体积不变，然后从此假设出发，运用玻意耳定律等有关知识进行推论，求得答案． 3.用液柱或活塞隔开两部分气体，当气体温度变化时，液柱或活塞是否移动？如何移动？此类问题的特点是气体的状态参量P 、V 、T 都发生了变化，直接判断液柱或活塞的移动方向比较困难，通常先进行气体状态的假设，然后应用查理定律可以简单地求解．其一般思路为：（1）先假设液柱或活塞不发生移动，两部分气体均做等容变化．（2）对两部分气体分别应用查理定律的分比形式TP P T∆∆=，求出每部分气体压强的变化量P ∆，并加以比较．a.如果液柱两端的横截面积相等，若P ∆均大于零，意味着两部分气体的压强均增太，则液柱向P ∆值较小的一方移动；若P ∆均小于零，意味着两部分气体的压强均减小，则液柱向压强减小量较大的一方(即||P ∆较大的一方)移动；若P ∆相等，则液柱不移动．b ．如果液柱两端的横截面积不相等，应考虑液柱两端的受力变化(P S ∆⋅)，若P ∆均大于零，则液柱向P S ∆⋅较小的一方移动；若P ∆均小于零，则液柱向||P S ∆⋅较大的一方移动；若P S ∆⋅相等，则液柱不移动．【例1】 一个气泡从水底升到水面时，它的体积增大为原来的3倍，设水的密度为33110kg m ρ=⨯／3，大气压强50p 1.0110Pa =⨯，水底与水面的温度差不计，求水的深度．取210/g m s =．【例2】 一气象探测气球，在充有压强为100atm ．（即760cmHg ．）、温度为27.0C ︒的氦气时，体积为3350m ．．在上升至海拔650km ．高空的过程中，气球内氦气逐渐减小到此高度上的大气压例题精讲．，气球内部因启动一持续加热过程而维持其温度不变．此后停止加热，保持高度不变．已360cmHg知在这一海拔高度气温为48.0C-︒，求：（1）氦气在停止加热前的体积；（2）氦气在停止加热较长一段时间后的体积．【例3】容积为2L的烧瓶，在压强为5⨯时，用塞子塞住，此时温度为27℃，当把它加热到127℃1.010Pa时，塞子被打开了，稍过一会儿，重新把盖子塞好，停止加热并使它逐渐降温到27℃，求：（1）塞子打开前的最大压强（2）27℃时剩余空气的压强【例4】某房间的容积为320m，在温度为17℃，大气压强为74cmHg时，室内空气质量为25kg，则当温度升高到27C︒℃，大气压强变为76cmHg时，室内空气的质量为多少千克？【例5】向汽车轮胎充气，已知轮胎内原有空气的压强为1.5个大气压，温度为20C︒，体积为20L，充气后，轮胎内空气压强增大为7.5个大气压，温度升为25C︒，压强为1︒，若充入的空气温度为20C 个大气压，则需充入多少升这样的空气(设轮胎体积不变)．【例6】如图所示，水平放置的汽缸内壁光滑，活塞厚度不计，在A．B两处设有限制装置，使活塞只能在A．B之间运动，B左面汽缸的容积为V0，A．B之间的容积为0.1V0．开始时活塞在B处，缸内气体的压强为0.9p 0（p 0为大气压强），温度为297 K ，现缓慢加热汽缸内气体，直至399.3 K ．求： （1）活塞刚离开B 处时的温度T B ； （2）缸内气体最后的压强p ；（3）在右图中画出整个过程的p －V 图线．【例7】 如图，某同学用封有气体的玻璃管来测绝对零度，当容器水温是30C ︒时，空气柱长度为30cm ，当水温是90C ︒时，空气柱的长度是36cm ，则该同学测得的绝对零度相当于多少摄氏度 A ．-273℃B ．-270℃C ．-268℃D ． 271-℃【例8】 如图右图所示，开口向下插入水银槽的玻璃管内封闭着长为H 的空气柱，管内外水银高度差为h ，若缓慢向上提起玻璃管（管口未离开槽内水银面），H h 的变化情况是（ ）A ．h 和H 都增大B ．h 和H 都减小C ．h 增大，H 减小D ．h 减小，H 增大【例9】 如图，玻璃管内封闭了一段气体，气柱长度为l ，管内外水银面高度差为h ，A ．,h l 均变大B ．,h l 均变小C ．h 变大l 变小D ．h 变小l 变大【例10】 如图，为一定质量的气体在不同温度下的两条p —1/V 图线，由图可知（ ）A ．一定质量的气体在发生等温变化时其压强与体积成正比B ．由图可知12T T <C ．由图可知12T T >D ．一定质量的气体在发生等温变化时其p —1/V 图线的延长线是经过坐标原点的【例11】 一定质量理想气体的状态经历了如图所示的ab 、bc 、cd 、da 四个过程，其中bc 的延长线通过原点，cd 垂直于ab 且与水平轴平行，da 与bc 平行，则气体体积在（ ）A．ab过程中不断增加B．bc过程中保持不变C．cd过程中不断增加D．da过程中保持不变【例12】如图所示，把装有气体的上端封闭的玻璃管竖直插入水银槽内，管内水银面与槽内水银面的高度差为h，当玻璃管缓慢竖直向下插入一些，问h怎样变化？气体体积怎样变化？【例13】如图所示，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，右管有一段高为h的水银柱，中间封有一段空气，则（）A．弯管左管内外水银面的高度差为hB．若把弯管向上移动少许，则管内气体体积增大C．若把弯管向下移动少许，则右管内的水银柱沿管壁上升D．若环境温度升高，则右管内的水银柱沿管壁上升【例14】一根内径均匀的细玻璃管弯成直角，开口端水平放置，封闭端竖直放置，如图，两段直管长都是50cm，管内有一段长35cm的汞柱封住一段长25cm的气柱处于平衡，大气压强为75cmHg，玻璃管弯曲部分对长度和体积的影响可以略去不计．若将这个玻璃管从图示位置顺时针缓慢转90°，求管内气柱长度．【例15】气体分子运动的特点是（）A．分子除相互碰撞或跟容器碰撞外，可在空间里自由移动B．分子的频繁碰撞致使它做杂乱无章的热运动C．分子沿各方向运动的机会均等D．分子的速率分布毫无规律【例16】一定质量的理想气体处于某一平衡状态，此时其压强为P，有人设计了四种途径，使气体经过每种途径后压强仍为P．这四种途径是（）①先保持体积不变，降低压强，再保持温度不变，压缩体积②先保持体积不变，使气体升温，再保持温度不变，让体积膨胀 ③先保持温度不变，使体积膨胀，再保持体积不变，使气体升温 ④先保持温度不变，压缩气体，再保持体积不变，使气体降温可以断定 A ．①②不可能 B ．③④不可能 C ．①③不可能 D ．①②③④都可能【例17】 对一定质量的理想气体，下列四种状态变化中，哪些是可能实现的（ ）A ．增大压强时，温度降低，体积增大B ．升高温度时，压强增大，体积减小C ．降低温度时，压强增大，体积不变D ．降低温度时，压强减小，体积变大【例18】 一定质量的理想气体，在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为1p 、1V 、1T ，在另一平衡状态下的压强、体积和温度分别为2p 、2V 、2T ，下列关系正确的是（ ） A ．12p p =，122V V =，12/2T T = B ．12p p =，12/2V V =，122T T = C ．122p p =，122V V =，122T T = D ．122p p =，12V V =，122T T =【例19】 1859年麦克斯韦从理论上推导出了气体分子速率的分布规律，后来有许多实验验证了这一规律．若以横坐标υ表示分子速率，纵坐标()f υ表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比．下面四幅图中能正确表示某一温度下气体分子速率分布规律的是（ ）（填选项前的字母）【例20】 对一定质量的气体，下列说法中正确的是（ ）A ．温度升高，压强一定增大B ．温度升高，分子热运动的平均动能一定增大C ．压强增大，体积一定减小D ．吸收热量，可能使分子热运动加剧、气体体积增大【例21】 关于气体的压强，下列说法中正确的是 （ ）A ．气体的压强是由气体分子间的吸引和排斥产生的B ．气体分子的平均速率增大，气体的压强一定增大C ．气体的压强等于器壁单位面积、单位时间所受气体分子冲量的大小D ．当某一容器自由下落时，容器中气体的压强将变为零【例22】 将质量相同的同种气体A ．B 分别密封在体积不同的两容器中，保持两部分气体体积不变，A ．B两部分气体压强随温度t 的变化曲线如图所示，下列说法正确的有（ ） A ．A 部分气体的体积比B 部分小B ．A ．B 直线延长线将相交于t 轴上的同一点C ．A ．B 气体温度改变量相同时，压强改变量也相同D ．A ．B 气体温度改变量相同时，A 部分气体压强改变量较大知识点1 固体 1. 固体可分为晶体和非晶体，晶体又可分为单晶体和多晶体． 2.单晶体、多晶体、非晶体之间的区别如下表3.知识点2 液体 1.液体的性质．液体的宏观性质包括：①液体具有一定的体积，不易被压缩；②液体没有一定的形状，具有流动性；③液体在物理性质上表现为各向同性． 2.液体的微观结构特点．液体的微观结构持点有三个：①分子间的距离很小；②液体分子间的相互作用力很大；③分子的热运动特点表现为振动与移动相结合．知识框架3.表面张力液体表面层的特点：①表面层的位置处在与气体接触处；②表面层中的分子要比液体内部稀疏些，即表面层中的液体分子间距离比液体内部的大一些，在表面层中分子间的相互作用力表现为引力，使液面各部分分子间产生相互吸引的表面引力．液体温度越高，表面张力越小，液体中溶有杂质时，表面张力变小；液体的密度越大，表面张力越大．4.毛细现象：浸润液体在细管里升高的现象和不浸润液体在细管里降低的现象，叫毛细现象．如图所示，甲是浸润情况，此时管内液面呈凹形，因为水的表面张力作用，液体会受到一向上的作用力，因而管内液面要比管外高．乙是不浸润情况，管内液面呈凸形，表面张力的作用是使液体受到一向下的作用力，因而管内液面比管外低．同种液体的表面张力是相同的，因而管径越小，即表面张力F之间的夹角越小，合力越大，管内外液面高度差越大，毛细现象越明显．知识点3 液晶1.液晶是一种特殊的物质状态，介于固体和液体之间，其产生可用图示表示为：2.物理性质：①具有液体的流动性；②具有晶体的光学各向异性；③在某个方向上看其分子排列比较整齐，但从另一个方向看，分子的排列是杂乱无章的．3.液晶的应用：①液晶显示器：用于电子手表、计算器、微电脑等．②利用温度改变时，液晶颜色会发生改变的性质来探测温度；③在电子工业、航空、生物医学等领域应用广泛．知识点４饱和汽与饱和汽压1.汽化：物质从液态变成气态的过程。