《高考物理一轮复习 13.2 气体状态参量及其关系 固体、液体的性质同步课件（通用）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理一轮复习 13.2 气体状态参量及其关系 固体、液体的性质同步课件（通用）（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2讲 气体状态参量及其关系 固体、液体的性质,一、物态和物态变化 1固体,不规则,确定,异性,同性,无规则,1)只要是具有各向异性的物体必定是晶体，且是单晶体 (2)只要是具有确定熔点的物体必定是晶体，反之，必是非 晶体 (3)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化 (4)金属是多晶体，所以它是各向同性的,2液体 (1)液体分子间距离比气体分子间距离小得多，液体分子 间的作用力比固体分子间的作用力要小；液体内部分子 间的距离在1010 m左右 (2)液体的表面张力 作用：液体的表面张力使液面具有收缩的趋势 方向：表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线 垂直 大小：液体的温度越高，表面张力越小
2、，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,3液晶 (1)物理性质 具有液体的流动性； 具有晶体的光学各向异性； 从某个方向上看其分子排列比较整齐，而从另一方向 看则是杂乱无章的,2)应用 利用液晶上加电压时，旋光特性消失，实现显示功能，如电子手表、计算器、微电脑等 利用温度改变时，液晶颜色会发生改变的性质来测温度,二、气体分子运动的特点 1气体分子之间的距离大约是分子直径的10倍，气体分子 之间的作用力十分微弱，可以忽略不计 2气体分子的速率分布，呈现出“中间多、两头少”的统计 分布规律 3气体分子向各个方向运动的机会均等 4温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，
3、速率的 平均值也是确定的温度升高，气体分子的平均速率增大， 但不是每个分子的速率都增大,三、气体压强的产生和计算 1产生的原因 由于大量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，作用在器壁单位面积上 的压力叫做气体的压强 2决定气体压强大小的因素 (1)宏观上：决定于气体的温度和体积 (2)微观上：决定于分子的平均动能和分子的数密度,3常用单位及换算关系 帕斯卡(Pa)：1 Pa1 N/m2 1 atm760 mmHg1.013105 Pa 4几种常见情况的压强计算 (1)系统处于平衡状态下的气体压强的计算方法 液体封闭的气体压强的确定 a平衡法：选与气体接触的液柱为研究对
4、象进行受力 分析，利用它的受力平衡，求出气体的压强 b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，由两侧压强相等 建立方程求出压强 液体内部深度为h处的总压强为pp0gh,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，所以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 (2)加速运动系统中封闭气体压强的计算方法：一般选与气体接触的液柱或活塞为研究对象，进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程求解,1)封闭气体对器壁的压强处处相等 (2)同种液体，如果中间间断，那么同一深度处压强不相等 (3)求解液体内部深
5、度为h处的总压强时，不要忘记液面上方气体的压强 (4)注意区别封闭气体的压强和大气压强大气压强是由于 空气受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,四、气体的三个实验定律及其微观解释 1玻意耳定律 (1)内容：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下， 压强p与体积V成反比 (2)数学表达式：p1V1p2V2或pVC(常数) (3)微观解释：一定质量的某种理想气体，分子的总数是 一定的，在温度保持不变时，分子的平均动能保持不变， 气体的体积减小时，分子的密集程度增大，气体的压强 就增大，反之亦然，所以气体的压强与体积成反比,2查理定律 (1)内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情
6、况下， 压强p与热力学温度T成正比 (2)数学表达式： (常数,3)推论式： (4)微观解释：一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的密集程度不变，在这种情况下，当温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强增大,3盖吕萨克定律 (1)内容：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其 体积V与热力学温度T成正比 (2)数学表达式： (常数,3)推论式： (4)微观解释：一定质量的某种理想气体，当温度升高时，分子的平均动能增大要保持压强不变，只有增大气体的体积，减小分子的密集程度才行,五、有关图象的处理方法 1利用垂直于坐标轴的线作辅助线去分析同质量、不同温度 的两条等温线，不同体积的两条等
7、容线，不同压强的两条 等压线的关系 例如：如图1121所示，V1对应 虚线为等容线，A、B是等容线 与T2、T1两线的交点，可以认为 从B状态通过等容升压到A状态， 温度必然升高，所以T2T1,又如图1122所示，A、B为等温线，从B状态到A状态压强增大，体积一定减小，所以V2V1,2一定质量的气体不同图象的比较,1)由于绝对零度是低温的极限，只能接近，不能达到事实上，在温度很低时，气体实验定律已不再适用，所以在pT、VT图中，原点附近一小段应画成虚线 (2)在pt图中，并非任意一条在p轴上有截距的直线都是等容线，等容线的延长线与t轴的交点应为273或0 K. (3)在Vt图中，并非任意一条在
8、V轴上有截距的直线都是等压线，等压线的延长线与t轴的交点应为273或0 K,六、理想气体状态方程 1理想气体 (1)宏观上讲，理想气体是指在任何温度、任何压强下 都遵从气体实验定律的气体 (2)理想气体的分子模型：分子本身没有体积，它所 占据的空间可以被压缩分子间除碰撞外不计分子 之间的相互作用力，无分子势能，内能只与温度有关 分子间的碰撞看成是弹性碰撞,2理想气体的状态方程 (1)内容：一定质量的某种理想气体发生状态变化时，压强 跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变 (2)公式： 或 C(C是与p、V、T无关的常量,1)理想气体是一种理想化模型，实际气体在温度不太低、压强不太大时可以看做理
9、想气体 (2)一定质量的理想气体的状态方程给出了两个状态间的联系，并不涉及状态变化的具体方式,七、饱和汽与饱和汽压 1动态平衡：在单位时间内，由液面蒸发出去的分子数 等于回到液体中的分子数，液体与气体之间达到了平 衡状态，这种平衡是一种动态平衡 2饱和汽：在密闭容器中的液体不断地蒸发，液面上的 蒸汽也不断地凝结，蒸发和凝结达到动态平衡时，液 面上的蒸汽为饱和汽 3未饱和汽：没有达到饱和状态的蒸汽,4饱和汽压：在一定温度下，饱和汽的分子数密度是一 定的，因而饱和汽的压强也是一定的，这个压强叫做 这种液体的饱和汽压 5饱和汽压随温度的升高而增大饱和汽压与蒸汽所占 的体积无关，也和蒸汽体积中有无其他
10、气体无关,八、空气的湿度 1绝对湿度和相对湿度 (1)绝对湿度：用空气中所含水蒸气的压强来表示的湿度 (2)相对湿度：空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和 汽压之比 (3)相对湿度公式： 相对湿度 2常用湿度计 干湿泡湿度计、毛发湿度计、传感器湿度计,水蒸气的实际压强 同温下水的饱和汽压,如图1123所示，光滑水平面上放有 一质量为M的汽缸，汽缸内放有 一质量为m的可在汽缸内无摩擦 滑动的活塞，活塞面积为S.现用 水平恒力F向右推汽缸，最后汽缸 和活塞达到相对静止状态，求此时 缸内封闭气体的压强p.(已知外界大气压为p0,选与气体相接触的活塞为研究对象，进行受力分析，再利用牛顿第二定律列方程
11、求解,解题指导选取汽缸和活塞整体为研究对象 相对静止时有：F(Mm)a 再选活塞为研究对象，根据牛顿第二定律有： pSp0Sma 解得：pp0,答案,图1124中系统由左右两个侧壁绝热、底部导热、截面均为S的容器组成左容器足够高，上端敞开，右容器上端由导热材料封闭两容器的下端由可忽略容积的细管连通,容器内两个绝热的活塞A、B下方封有氮气，B上方封有氢气大气的压强为p0，温度为T0273 K，两活塞因自身重量对下方气体产生的附加压强均为0.1p0.系统平衡时，各气柱的高度如图所示现将系统底部浸入恒温热水槽中，再次平衡时A上升了一定高度用外力将A缓慢推回第一次平衡时的位置并固定，第三次达到平衡后，
12、氢气柱高度为0.8h.氮气和氢气均可视为理想气体求： (1)第二次平衡时氮气的体积； (2)水的温度,找准不变量，确定初、末状态的状态量，利用相应的气体实验定律列方程求解,解题指导 (1)考虑氢气的等温过程该过程的初态压强为p0，体积为hS，末态体积为0.8hS，设末态的压强为p，由玻意耳定律得p 1.25p0,活塞A从最高点被推回第一次平衡时位置的过程是等温过程该过程的初态压强为1.1p0，体积为V；末态压强为p，体积为V，则 pp0.1p01.35p0 V2.2hS 由玻意耳定律得 V 2.2hS2.7hS,2)活塞A从最初位置升到最高点的过程为等压过程该过程的初态体积和温度分别为2hS和
13、T0273 K，末态体积为2.7hS.设末态温度为T，由盖吕萨克定律得 T T0368.55 K,答案 (1)2.7hS(2)368.55 K,某登山运动员在一次攀登珠穆朗玛峰的过程中，在接近山顶时他裸露在手腕上的防水手表的表盘玻璃突然爆裂了，而手表没有受到任何撞击，该手表出厂时给出的参数为：27时表内气体压强为1.0105 Pa(常温下的大气压强值)，当内、外压强差超过6.0104 Pa时表盘玻璃将爆裂当时登山运动员携带的温度计的读数是21，表内气体体积的变化可忽略不计,1)通过计算判断手表的表盘玻璃是向外爆裂还是向内爆裂？ (2)当时外界的大气压强为多少,对于实际问题，在认真审题的前提下，
14、根据所学知识，从中抽象出理想模型，结合相关规律求解,解题指导 (1)取表内封闭气体为研究对象 初状态的压强为p11.0105 Pa 温度为T1(27327) K300 K 其末状态的压强为p2， 温度为T2(27321)K252 K 根据查理定律，有 解得：p28.4104 Pa,如果手表的表盘玻璃是向内爆裂的，则外界的大气压强为 p0p2p8.4104 Pa6.0104 Pa 1.44105 Pa 大于山脚下的大气压强(即常温下的大气压强)，这显然是不可能的，所以可判断手表的表盘玻璃是向外爆裂的 (2)当时外界的大气压强为 p0p2p8.4104 Pa6.0104 Pa2.4104 Pa,答案 (1)向外爆裂(2)2.4104 Pa
