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1、1固体、液体和气体 气体三定律一、固体和液体一、固体和液体1. 固体：具有一定的形状和体积，不易压缩。 （1）固体可分为晶体和非晶体，晶体又分为单晶体和多晶体。 （2）单晶体：有规则的几何形状，各向异性，有确定熔点。 多晶体：没有规则的几何形状，不显示各向异性，有确定的熔点。 （3）非晶体：没有规则的几何形状，各向同性，没有一定的熔点。晶体和非晶体可以相互转化。 （4）固体的微观结构：组成晶体的物质粒子依照一定规律在空间整齐排列，粒子在其平衡位置附近做微振 动。 （5）晶体的特性可以用固体的微观结构来解释。 （6）固体新材料如半导体材料、磁存储材料、纳米材料等。2. 液体：有一定的体积，无一定
2、的形状，不易压缩。 （1）液体的微观结构：液体分子排列是部分有序，整体无序。 （2）液体的微观结构可解释液体表现出的各向异性。 （3）液体的表面张力是表面层内分子力作用的结果，是液体表面具有收缩趋势的原因。3. 液晶（1）液晶是一种介于固态和液态之间的中间态物质。 （2）液晶是现代应用广泛的新型材料。 二、气体的状态参量二、气体的状态参量1. 温度（T 或 t） （1）意义：宏观上表示物体的冷热程度，微观上表示物体中分子平均动能的大小。 （2）数值表示法 摄氏温标 t：单位，在 1 个标准大气压下，水的冰点为 0，沸点为 100。 热力学温标 T：单位 K，把-273作为 0K。 就每一度表示
3、的温标变化来说，两种温标是相同的，只是零值起点不同，所以二者关系： ，T=t。K273tT2. 体积 V：指气体分子所能达到的空间，即气体所充满容器的容积。单位：。3m 。 mLcm10Ldm10m1363333. 压强 （1）定义：器壁单位面积上受到的压力就是气体的压强。 （2）微观意义：它是大量气体分子对容器器壁的撞击产生的，决定于单位体积内的分子数和分子的平均动 能。（3）单位：帕斯卡（Pa） 。atm1cmHg76Pa10013. 154. 气体的状态 一定质量的气体，如果温度、体积和压强这三个量都不变，就说气体处于一定的状态，气体状态变化时，只 有一个参量改变是不可能的，至少两个或者
4、三个参量同时改变。 三、气体实验定律三、气体实验定律1. 玻意耳定律 （1）内容：一定质量的气体，在温度保持不变时，它的压强和体积成反比；或者说，压强和体积的乘积保 持不变，此即玻意耳定律。（2）数学表达式：（常量）或。CpV 2211VpVp（3）适用条件：气体质量不变、温度不变；气体温度不太低、压强不太大。（4）等温线（或 p-V 图象或图象如图）V1p 22. 查理定律 （1）等容变化：气体在体积保持不变的情况下发生的状态变化，叫做等容变化。 （2）实验结论：实验表明：一定质量的气体，在体积保持不变的情况下，它的压强随着温度的升高而增大， 随着温度的降低而减小。 （3）查理定律 内容：一
5、定质量的某种气体，在体积不变的情况下，它的压强跟热力学温度成正比，这个规律叫查理定律。数学表达式：CTp对于一定质量的某种气体，在两个确定的状态 I（、）和 II（、）1p0V1T2p0V2T有：或。2211 Tp Tp 2121 TT pp成立条件：a. 温度不太低（与室温相比） ；b. 压强不太高（与大气压相比） ；c. 气体的质量保持不变；d. 气体的体积保持不变。 （4）等容变化图象 由函数式可知，在坐标系中，等容线是一条通过坐标原点的倾斜的直线，如图所示。CTp Tp 必须明确：质量一定的气体，不同等容线的直线斜率不同，斜率越小，体积越大，如图所示，。12VV 3. 盖吕萨克定律 （
6、1）等压变化：气体在压强不变的情况下发生的状态变化叫等压变化。 （2）盖吕萨克定律 内容：一定质量的气体在压强不变的情况下，它的体积跟热力学温度成正比。 数学表达式：或。CTV2211 TV TV（3）等压变化图象：由得，在坐标系中，等压线是一条通过坐标原点的倾斜的直线，对CTVCTV TV 于一定质量的气体，不同等压线的斜率不同，斜率越小，压强越大，如图所示，。12pp 四、饱和蒸汽和空气的湿度1. 饱和汽和未饱和汽 当蒸汽的密度达到一定值以后，液体和蒸汽之间达到了动态平衡（单位时间内，出入液面的分子数相同） ， 这种状态的气体叫做饱和蒸汽。尚未达到平衡状态的气体称为未饱和蒸汽，在一定温度下
7、，饱和蒸汽的密度是一 定的，未饱和蒸汽的密度小于饱和蒸汽的密度。2. 饱和汽压：饱和汽所具有的压强，叫做这种液体的饱和汽压，实验得出以下结论： （1）在相同的温度下，不同液体的饱和汽压一般是不同的，挥发性大的液体，饱和汽压大。3（2）饱和汽压随温度的升高而升高。 （3）饱和汽压与其体积大小无关。3. 空气湿度：空气中所含水蒸气的压强表征空气的绝对湿度，某一温度下，空气中水蒸气的实际压强与该温 度下水的饱和汽压的百分比叫做这时空气的相对湿度，一般说来，相对湿度为 40%60%时，是我国大多数人民 感觉理想舒适的气候环境。 相对湿度的计算式：%100PPBs其中 P 表示空气的绝对湿度，表示同一温
8、度下水的饱和汽压，B 表示相对湿度。SP 【典型例题典型例题】一、几种常见情况的压强计算1. 在气体流通的区域，各处压强相等，如容器与外界相通，容器内外压强相等；用细管相连的容器，平衡时 两边气体压强相等。2. 液体内深为 h 处的总压强为，式中为液面上方的大气压强。在水银内，用作单位时ghpp00pcmHg可表示为。hHp3. 连通器内静止的液体，同种液体同一水平面上各处压强相等。4. 参考液片法的一般思路 （1）选取假想的一个液体薄片（其自重不计）为研究对象。 （2）分析液片两侧受力情况，建立力的方程，消去横截面积，得到液片两侧的压强平衡方程。 （3）解方程，求得气体压强。5. 平衡条件法
9、 欲求用固体（如活塞等）封闭在静止容器内的气体压强，应对固体进行受力分析，然后根据平衡条件求解。6. 当封闭气体所在的系统处于力学非平衡的状态时，欲求封闭气体的压强，首先选择恰当的对象（如与气体 相关联的液柱、活塞等） ，并对其进行正确的受力分析（特别注意内、外气体的压力） ，然后根据牛顿第二定律列 方程求解。例 1. 一圆形气缸静置于地面上，如图（1）所示，气缸筒的质量为 M，活塞的质量为 m，活塞面积为 S，大气 压强为，现将活塞缓慢上提，求气缸离地面时气缸内气体的压强。 （忽略摩擦）0p解析：解析：此题中的活塞和气缸处于平衡状态，以活塞为对象，受力分析如图（2） ，由平衡条件得， Spm
10、gpSF0再以活塞和气缸整体为对象，则有 由上式解得。gmMFSMgpp0答案：答案：SMgpp0方法点拨：求固体（活塞或气缸）封闭的气体的压强，由于该固体必定受到气体的压力，所以可通过对该固 体进行受力分析，由平衡条件建立方程，来找出气体的压强。这里要特别注意大气压力，何时必须考虑，何时可不考虑，本题也可以取气缸为对象有，得。SpMgpS0SMgpp0例 2. 如图所示的试管内由水银封有一定质量的气体，静止时气柱长为，大气压强为，当试管绕竖直轴0L0p以角速度在水平面内匀速转动时气柱长变为 L，其他尺寸如图所示，求转动时的气体压强（设温度不变，管截 面积为 S，水银密度为） 。4解析：解析：
11、选取水银柱为研究对象，转动所需向心力由液柱两侧气体压力差提供。而，RmSpp2 0SLm1 2LLR1 2所以。 答案：答案： 2LLLpp1 22 10 2LLLpp1 22 10二、气体实验定律的应用理想气体的状态方程为恒量，由此可以看出，当其中一个参量发生变化时，另两个参量至少有一个会TpV发生变化。例 3. 一活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，初始时气体体积为，用 DIS 实验系统测得此33m100 . 3时气体的温度和压强分别为和，推动活塞压缩气体测得气体的温度和压强分别为和K300Pa100 . 15K320。Pa100 . 15 （1）求此时气体的体积；（2）保持温度不变，缓
12、慢改变作用在活塞上的力，使气体压强变为，求此时气体的体积。Pa100 . 84 解析：解析：（1）以气缸内封闭气体为研究对象，初始状态：，33 1m100 . 3VK300T1Pa100 . 1p5 1末状状态：K320T2Pa100 . 1p5 2由理想气体状态方程得：。222111 TVp TVp3312211 2m102 . 3TpVVpV（2）由查理定律得：。3322VpVp33322 3m100 . 4pVpV答案：答案：（1）（2）33m102 . 333m100 . 4例 4. 内壁光滑的导热气缸竖直浸放在盛有冰水混合物的水槽中，用不计质量的活塞封闭压强为，Pa100 . 15体
13、积为的理想气体，现在活塞上方缓缓倒上沙子，使封闭气体的体积变为原来的一半，然后将气缸33m100 . 2 移出水槽缓慢加热，使气体温度变为 127。（1）求气缸内气体的最终体积；（2）在图上画出整个过程中气缸内气体状态变化的图象。 （大气压强为）Vp Pa100 . 15解析：解析：在活塞上方倒沙的过程中温度保持不变，在缓慢加热到 127的过程中压强保持不变。 （1）在活塞上方倒沙的过程中温度保持不变，即1100VpVp由式解得Pa100 . 2Pa100 . 1100 . 1100 . 2pVVp55 330 10 1在缓慢加热到 127的过程中压强保持不变，则2201 TV TV所以。33
14、33 1 02 2m1047. 1m100 . 1273127273VTTV（2）如图所示5答案：答案：（1）（2）见解析图33m1047. 1 三、实验定律图象的应用 对于气体实验定律的图象，一定分清是什么图象即图象的性质。 等温线是双曲线，双曲线与两轴间的面积愈大，温度愈高。 等容线是一条过原点的直线，直线的斜率表示等容的容积，斜率小的体积大。 等压线是一条过原点的直线，其斜率表示压强，斜率越小，压强愈大。例 5. 气缸中有一定质量的理想气体，开始时处于状态 A，在保持体积不变的条件下，逐渐增加气体的压 强，到达状态 B；再保持温度不变，体积逐渐膨胀到达状态 C；最后保持压强不变，体积减小
15、，回到状态 A。下 面图中哪些能正确反映上述过程（ ） 答案：答案：BA. 只有和B. 只有和 C. 只有和D. 只有和例 6. 一定质量的某种气体自状态 A 经状态 C 变化到状态 B，这一过程在图上表示如图所示，则TV A. 在过程 AC 中，气体的压强不断变大 B. 在过程 CB 中，气体的压强不断变小 C. 在状态 A 时，气体的压强最大 D. 在状态 B 时，气体的压强最大 解析：解析：气体的 AC 变化过程是等温变化，由可知，体积减小，压强增大，故 A 正确。在 CB 变化过CpV 程中，气体的体积不发生变化，即为等容变化，由可知，温度升高，压强增大，B 错，综上所述在 ACBCT/p过程中气体压强始终增大，所以气体在状态 B 时的压强最大，故 C 错，D 对。答案：答案：AD。 【模拟试题模拟试题】1. 某种气体的温度是 0，可以说 A. 气体中分子的温度是 0 B. 气体中分子运动速度快的温度一定高于 0，运动速度慢的温度一定低于 0，所以气体平均温度是 0 C. 气体温度升高时，分子平均速率要增大 D. 该气体分子的平均速率是确定的2. 如图所示，一定质量的理想气体，由状态 a 沿直线 ab 变化到状态 b，在此过程中，气体分子平均速率的变 化情况是6A. 不断增大B. 不断减小C. 先减小后增大D. 先增大后减小
