第2章 气体、固体和液体（知识清单）-【百汇大课堂·高中学习测试卷】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

第二章 气体、固体和液体 1、2.温度和温标 气体的等温变化 一、状态参量与平衡态 1.状态参量 (1)系统 研究某一容器中气体的热学性质，其研究对象是容器中的大量分子 组成的系统，这在热学中叫作一个热力学系统，简称系统。 (2)状态参量 在热学中，用来确定系统状态的物理量叫作系统的状态参量。气体 的状态参量通常指的是温度、压强和体积。 2.平衡态 在没有外界影响的情况下，只要经过足够长的时间，系统内各部分的 状态参量能够达到稳定状态，系统的这种状态叫作平衡态。 是一种动态平衡 二、热平衡与温度 1.热平衡定律 如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此 之间也必定处于热平衡，这个结论称为热平衡定律（热力学第零定律）。 2.温度 当两个系统处于热平衡时，它们必定具有某个共同的热学性质，把表 征这一共同的热学性质的物理量叫作温度。达到热平衡的系统具有相同 的温度。 三、温度计与温标 1.温标 确定一个温标时首先要选择一种测温物质，根据这种物质的某个特 性来制造温度计；其次还要确定温度的零点和分度的方法。 ·8… 2.摄氏温度与热力学温度 定义 换算关系 摄 摄氏温标表示的温度，用 氏 符号t表示。单位是摄氏 温 度，符号为℃ 摄氏温度变化1℃与热力学温度变化 1K是等效的，即△t=△T 热力学温标表示的温度， 热 个 用符号T表示。单位 力 T=t+273.15K,粗略表示：T=t+ 学 是开尔文，符号是K 273K 温 国际单位制中的基本 度 单位 四、等温变化 定质量的气体，在温度不变的条件下，其压强随体积变化的过程叫作 气体的等温变化。 五、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，其压强p与体积V成 反比。 2.公式：pV=C(常量)或p1V1=pV2(p1、V和p2、V2分别表示气体在不 同状态下的压强和体积)。 3图像 温度越高 温度越高， -V图线离 p-图线 斜率越大 坐标轴越远 p-V图像 p图像 ·9… 3.气体的等压变化和等容变化 一、气体的等压变化 1.等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度变化的过程 叫作气体的等压变化。 2.盖一吕萨克定律 (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。 V△V 推论式：T一△T 2公试V=CC是富量减兰-兰y,工和V.工，分别表示气体在不同状 态下的体积和热力学温度)。 (3)图像：无论V-T图像还是V-t图像，斜率越大，压强越小。如图甲、乙所示， Ph>Pao T -273.150 /℃ 二、气体的等容变化 1.等容变化：一定质量的某种气体，在体积不变时，压强随温度变化的过程叫作气体 的等容变化。 2查理定律 (1)内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，其压强p与热力学温度T 成正比。 推论式号-岩 ②公式CC是常量或号，工和工，分别表示气体在不同状 态下的压强和热力学温度)。 ·10· (3)图像：无论p-T图像还是p-t图像，斜率越大，体积越小。如图甲、乙所示， V>V 1/K -273.150 /℃ 甲 乙 三、理想气体 1.理想气体→理想模型 (1)内容：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体，我们把它叫作理 想气体。 (2)特点：气体分子大小和相互作用力可以忽略不计，也可以不计气体分子与器壁 碰撞的动能损失。理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力，所以无分 子势能，一定质量的理想气体内能只与温度有关。 实际气体 温度不太低 压强不太大 理想气体 2.理想气体状态方程 (1)内容：一定质量的某种理想气体，在从某一状态变化到另一状态时，尽管其压 强p、体积V和温度T都可能改变，但是压强p跟体积V的乘积与热力学温度 T的比值却保持不变。 ②公式-CC是常量减 (p,V、T和p2、V2、T2分别表示气 体在不同状态下的压强、体积和热力学温度)。 四、气体实验定律的微观解释 1.玻意耳定律的微观解释 (1)宏观表现：一定质量的某种理想气体，在温度保持不变时，体积减小，压强增 大：体积增大，压强减小。 (2)微观解释：一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能是一 定的。在这种情况下，体积减小时，分子的数密度增大，单位时间内、单位面积上 碰撞器壁的分子数就多，气体的压强就增大。 ·11· 2.盖一吕萨克定律的微观解释 (1)宏观表现：一定质量的某种理想气体，在压强保持不变时，温度升高，体积增 大：温度降低，体积减小。 (2)微观解释：一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的平均动能增大：只有 气体的体积同时增大，使分子的数密度减小，才能保持压强不变。 3.查理定律的微观解释 (1)宏观表现：一定质量的某种理想气体，在体积保持不变时，温度升高，压强增 大：温度降低，压强减小。 (②)微观解释：一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的数密度保持不 变。在这种情况下，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强就增大。 4固体 一、固体的分类 固体可以分为晶体（又可以分为单晶体和多晶体）和啡晶体两类。 石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、味精、金属等是晶体，玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡 胶等是非晶体。 二、固体的物理性质 1.各向异性：像云母这样的晶体，沿不同方向的导热性能不同：还有些晶体沿不同方 向的导电性能不同：而有些晶体，如方解石晶体，沿不同方向的光学性质不同，这 类现象叫作各向异性。 2.各向同性：非晶体沿各个方向的物理性质都是一样的，这叫作各向同性。 三、固体的特点 1.单晶体：有天然的、规则的几何形状；有确定的熔点：具有各向异性。 2.多晶体：没有确定的几何形状：有确定的熔点：具有各向同性。 3.非晶体：没有规则的外形：没有确定的熔化温度：具有各向同性。 注意要点晶体、非晶体的判断： (1)具有确定熔点的物体必定是晶体，反之必定是非晶体。 (2)具有各向异性的物体必定是晶体，且是单晶体。 ·12· 四、晶体的微观结构 1.规则性 在各种晶体中，原子（或分子、离子）都是按照一定的规则排列的，具有空间上 的周期性。 2.多样性 (1)有的物质在不同条件下能够生成不同的品体。那是因为组成它们的微粒能够 按照不同规则在空间分布。例如，碳原子按不同结构排列可成为石墨或金刚石。 甲石墨 乙金刚石 (2)同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，也就是说，物质是晶体 还是非晶体，并不是绝对的。 3.可转化性 (1)有些非晶体在一定条件下可以转化为品体。 (2)有些晶体在一定条件下也可以转化为非晶体。例如，天然石英晶体熔化以后 再凝固就变成了石英玻璃，而石英玻璃是非晶体。 5.液体 一、液体的表面张力 液体表面层中大量分子引力的宏观表现 (1)概念：使液体表面绷紧的力，叫作液体的表面张力。 (2)方向：总是跟液面相切，且与分界线垂直。 (3)大小：跟边界线的长度、液体的种类、温度都有关系。一般情况下，温度越高，表 面张力就越小。 (4)产生原因：由于液体表面层分子分布较内部稀疏，分子间距>r。,分子间的作用 力表现为引力，宏观上表现为使液面收缩，使液面像一张绷紧的弹性薄膜。 ·13· 二、浸润和不浸润 L.浸润和不浸润 都是分子间作用力的表现 (1)概念：一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上，这种现象叫作浸润： 一种液体不会润湿某种固体，也就不会附着在这种固体的表面，这种现象叫作不 浸润。 (2)产生原因：当液体和与之接触的固体的相互作用比液体分子之间的相互作用 强时，液体能够浸润固体。反之，液体则不浸润固体。 (3)相对性：一种液体是否浸润某种固体，与这两种物质的性质都有关系。例如， 水银不浸润玻璃，但浸润铅：水不浸润油脂，但浸润玻璃！ 水 固 水滴在玻璃上 水银 固 水银滴在玻璃上 2.毛细现象 (1)概念：浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润液体在细管中下降的现象， 称为毛细现象。 (2)力学分析：若液体浸润管壁，液面弯曲，如图所示。液体表面张力形成向上的 拉力，这个力使管中液体向上运动。当管中液体上升到一定高度时，液体所受重 力与这个使它向上的力平衡，液面稳定在一定的高度。 ·14· (3)规律：实验和理论分析都表明，对于一定的液体和一定材质的管壁，毛细管内 外液面的高度差与毛细管的内径有关，毛细管的内径越小，高度差越大。 导师点睛毛细现象是表面张力作用的结果。浸润时表面张力产生的附加压强 指向液体外，不浸润时产生的附加压强指向液体内。不浸润液体在细管中下降的 现象如图所示。 三、液晶 1.液晶的微观特点 构成液晶的分子为有机分子，大多为棒状，其棒长多为棒直径的5倍以上，由 于这种长棒状的分子结构，使得分子集合体在没有外界干扰的情况下趋向分子相 互平行排列。 2.液晶的状态三变化 (1)在低温时，液晶会凝固成结晶态，不仅分子的取向是有序的，而且分子重心的 位置也是有序的。 (2)当温度升高时，晶体中分子的热运动增强，使分子重心位置的有序性消失，转 为液晶态。 (3)当温度进一步升高时，分子取向有序性也消失，完全进入无序的状态，变成 液态。 3.液晶的特点 (1)液晶是介于固态和液态之间的一种物质状态。 (2)液晶态既具有液体的流动性，又在一定程度上具有晶体分子的规则排列的 性质。 (3)有些物质在特定的温度范围之内具有液品态；另一些物质，在适当的溶剂中溶 解时，在一定的浓度范围之内具有液晶态。 (4)分子取向排列的液晶具有光学各向异性，具体地说，沿分子长轴方向上的折射 率不同于沿短轴的。 ·15·