第70讲 固体 液体 热力学定律 2026年高考物理一轮复习精讲课件

高中物理一轮复习系列课件 制作：陈庆威 第70讲（15.3 ）: 固体 液体 热力学定律 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 考点 CONTENT 03 理想气体的变质量问题 02 热力学定律 固体　液体 01 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 固体　液体 考点一 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 固体 01. 1.分类：固体分为 和 两类。晶体分 和 。 2.晶体和非晶体的比较 晶体 非晶体 分类 比较 晶体 非晶体 单晶体 多晶体 外形 有规则的几何形状 无确定的几何形状 无确定的几何外形 熔点 确定 ______ 不确定 单晶体 多晶体 确定 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 固体 02. 分类 比较 晶体 非晶体 单晶体 多晶体 物理性质 各向异性 _________ 各向同性 典型物质 石英、云母、明矾、食盐 各种金属 玻璃、橡胶、蜂蜡、松香、沥青 转化 晶体和非晶体在一定条件下可以相互______ 各向同性 转化 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 与各向同性对比 物理性质表现差异 晶体如方解石的双折射现象，同一束光进入后分解为两束折射光，而玻璃等非晶体则无此现象，体现光学性质各向异性。 微观结构根源不同 晶体原子呈周期性有序排列，如氯化钠晶体的立方格子结构，非晶体原子排列无序，导致性质表现不同。 实际应用场景区别 工业中利用石英晶体的压电各向异性制造传感器，而玻璃因各向同性常用于需要均匀透光的窗玻璃等场景。 力学性能差异 不同方向硬度差异 单晶硅在<100>晶向硬度约700HV，<111>晶向达1100HV，半导体行业切割时需沿特定晶向以降低损耗。 弹性模量各向异性 铁单晶沿<111>方向弹性模量为273GPa，<100>方向仅134GPa，航空发动机叶片设计需考虑此特性。 断裂强度方向依赖 石墨晶体平行层间断裂强度约30MPa，垂直层间达200MPa，导致铅笔书写时易形成片状痕迹。 热学性能差异 导热系数各向异性 石墨晶体层内导热系数约1950 W/(m·K)，层间仅约5 W/(m·K)，差异达390倍，常被用于制作高性能散热膜。 热膨胀系数各向异性 石英晶体沿光轴方向热膨胀系数为0.4×10⁻⁶/℃，垂直方向达13×10⁻⁶/℃，导致受热时形态各向异性变化。 电学性能差异 电阻率各向异性 石墨晶体沿层状方向电阻率约10⁻⁵Ω·cm，垂直方向达10⁻³Ω·cm，差异超百倍，常用于制作定向导电材料。 介电常数各向异性 钛酸钡晶体在居里点以下，沿c轴介电常数可达10⁴，垂直方向仅数百，是陶瓷电容器的核心材料。 霍尔系数各向异性 碲化铋单晶沿不同晶向霍尔系数差异显著，沿[001]方向值为-5×10⁻⁴m³/C，应用于温差电制冷器件。 液体的表面张力 03. 液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层。 这种力在液体表面层内的各个方向上都存在，力的方向总是跟液面相切，且与分界面垂直。这种力使液体表面绷紧，叫做液体的表面张力。 表面层分子间的作用表现为相互吸引。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 日常生活中的现象 荷叶上的水珠滚动 雨后荷叶表面，水珠呈球状滚动而不浸润叶片，这是因为表面张力使水形成最小表面积，如同荷叶“自洁效应”的直观展现。 水面上的昆虫行走 水黾等昆虫能在水面行走，其腿部细长且有疏水微毛，表面张力支撑体重，使它们在池塘水面如履平地。 肥皂泡的形成与破裂 用肥皂水吹泡时，表面张力使液膜形成封闭球体，阳光照射下呈现彩色条纹，最终因重力与蒸发破裂。 科学研究价值 推动界面科学发展 表面张力研究为界面科学提供关键数据，如测定不同温度下纯水表面张力，为理解界面现象奠定基础。 促进纳米技术突破 在纳米材料制备中，利用表面张力调控液滴形态，如中科院团队据此成功合成均匀纳米颗粒。 助力生物医学探索 研究生物膜表面张力，揭示细胞融合机制，为新型药物载体设计提供理论支持，如靶向给药系统研发。 浸润和不浸润 04. 一种液体会润湿某种固体并附着在固体表面，这种现象叫浸润。 一种液体不会润湿某种固体也不会附着在固体表面，这种现象叫不浸润。 附着层 固 体 液体 附着层 液体 固 体 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。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 毛细现象 05. 浸润液体在细管里上升的现象和不浸润液体在细管里下降的现象，叫做毛细现象。能发生毛细现象的细管，叫做毛细管。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 毛细现象的产生原因 06. 液体浸润管壁，液体边缘部分的表面张力如图，表面张力使管中的液体上升，当液体的重力跟表面张力相等时，液面稳定。 浸润液体在毛细管里上升后形成凹液面 不浸润液体在毛细管里下降后形成凸液面 mg F F F F压力差 F 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 液晶的特点 07. 液晶是介于固态和液态之间的一种物质状态。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。 分子取向排列的液晶具有光学各向异性。 液晶随着温度由低到高，液晶会由结晶态变为液晶态和液态。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题精选 08. 例题1 【参考答案】D 爱出汗的夏季，相比传统的棉质衣物，速干面料的衣物更受喜爱，它能快速吸附汗液，并快速扩散到外侧，网状或孔状的编织结构使得水分能快速蒸发。下列说法正确的是（　） A．棉质衣物不浸润汗液 B．速干面料不浸润汗液 C．速干面料网状或孔状中的水膜表面分子间表现为斥力 D．速干面料的网状或孔状结构是利用毛细现象加速水分蒸发 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题精选 09. 解析 A．棉质衣物的纤维结构具有亲水性，汗液会附着在棉质纤维上，说明棉质衣物能浸润汗液，故A错误； B．速干面料能快速吸附汗液，说明汗液能附着在速干面料的纤维上，即速干面料能浸润汗液，故B错误； C．在速干面料的网状或孔状结构中，水分子之间的分子间作用力表现为引力，使得水分子能在面料结构中聚拢并传递，从而被快速吸附和扩散，故C错误； D．速干面料的网状或孔状结构，类似于“毛细管”，汗液在这种细小的网状和孔状结构中，因毛细现象快速扩散到面料外侧，故D正确。故选D。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 热力学定律 考点二 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 热力学第一定律 01. 1.内容：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的 与外界对它所做的功的和。 2.表达式：ΔU＝ 。 Q＋W 热量 符号 W Q ΔU ＋ 对 做功 物体 热量 内能_____ － 对 做功 物体 热量 内能_____ 外界 物体 吸收 增加 物体 外界 放出 减少 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 能量守恒定律 02. 1.内容 能量既不会凭空 ，也不会凭空消失，它只能从一种形式 为 其他形式，或者从一个物体 到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量 。 2.第一类永动机是不可能制成的，它违背了 。 产生 转化 转移 保持不变 能量守恒定律 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 热力学第二定律 03. 1.热力学第二定律的两种表述 (1)克劳修斯表述： 。 (2)开尔文表述：_______________________________________________ 或表述为“ 永动机是不可能制成的”。 热量不能自发地从低温物体传到高温物体 不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产 生其他影响 第二类 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 热力学第二定律 04. 2.说明： ①“自发地”指明了传热等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助。 ②“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响，如吸热、放热、做功等。在产生其他影响的条件下内能可以全部转化为机械能。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 3.热力学第二定律的实质 热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。 热力学第二定律 05. 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 两类永动机的比较 06.   第一类永动机 第二类永动机 设计要求 不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器 从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响的机器 不可能制成的原因 违背能量守恒定律 不违背能量守恒定律，违背热力学第二定律 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题精选 07. 例题1 【参考答案】D （2025·北京·高考真题）我国古代发明的一种点火器如图所示，推杆插入套筒封闭空气，推杆前端粘着易燃艾绒。猛推推杆压缩筒内气体，艾绒即可点燃。在压缩过程中，筒内气体（　　） A．压强变小 B．对外界不做功 C．内能保持不变 D．分子平均动能增大 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题精选 08. 解析 C．猛推推杆压缩筒内气体，气体未来得及与外界发生热交换，气体被压缩，体积减小，则外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知，气体内能增大，故C错误；A．气体内能增大，故其温度增大，又体积减小，根据理想气体状态方程，则气体压强增大，故A错误；B．气体被压缩，体积减小，则气体对外界做负功，故B错误；D．气体温度增大，则分子平均动能增大，故D正确。故选 D。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题精选 09. 例题2 （2025·浙江·高考真题）“拔火罐”是我国传统医学的一种疗法。治疗时，医生将开口面积为S的玻璃罐加热，使罐内空气温度升至，然后迅速将玻璃罐倒扣在患者皮肤上（状态1）。待罐内空气自然冷却至室温，玻璃罐便紧贴在皮肤上（状态2）。从状态1到状态2过程中罐内气体向外界放出热量。已知，，。忽略皮肤的形变， 大气压强。求： (1)状态2时罐内气体的压强； (2)状态1到状态2罐内气体内能的变化； (3)状态2时皮肤受到的吸力大小。 【答案】(1) (2)减少 (3) 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题精选 10. （1）状态1气体的温度 压强 状态2气体的温度 气体做等容变化，根据 可得 （2）气体做等容变化，外界对气体不做功，气体吸收热量为 根据热力学第一定律 可得状态1到状态2罐内气体内能的变化 即气体内能减少。 （3）罐内外的压强差 状态2皮肤受到的吸力大小 解析 （1）状态1气体的温度 压强 状态2气体的温度 气体做等容变化，根据 可得 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题精选 11. （1）状态1气体的温度 压强 状态2气体的温度 气体做等容变化，根据 可得 （2）气体做等容变化，外界对气体不做功，气体吸收热量为 根据热力学第一定律 可得状态1到状态2罐内气体内能的变化 即气体内能减少。 （3）罐内外的压强差 状态2皮肤受到的吸力大小 解析 （2）气体做等容变化，外界对气体不做功，气体吸收热量为 根据热力学第一定律 可得状态1到状态2罐内气体内能的变化 即气体内能减少。 （3）罐内外的压强差 状态2皮肤受到的吸力大小 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 变质量问题 考点三 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 充气和抽气 01. 1.充气问题 选择原有气体和即将充入的气体整体作为研究对象，就可把充气过程中气体质量变化问题转化为定质量气体问题。 2.抽气问题 选择每次抽气过程中抽出的气体和剩余气体整体作为研究对象，抽气过程可以看成质量不变的等温膨胀过程。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 灌气和漏气 02. 3.灌气分装 把大容器中的剩余气体和多个小容器中的气体整体作为研究对象，可将变质量问题转化为定质量问题。 4.漏气问题 选容器内剩余气体和漏出气体整体作为研究对象，便可使漏气过程中气体质量变化问题转化为定质量气体问题。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题精选 03. 例题3 【参考答案】D （2025·江苏·高考真题）如图所示，取装有少量水的烧瓶，用装有导管的橡胶塞塞紧瓶口，并向瓶内打气。当橡胶塞跳出时，瓶内出现白雾。橡胶塞跳出后，瓶内气体（   ） A．内能迅速增大 B．温度迅速升高 C．压强迅速增大 D．体积迅速膨胀 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题精选 04. 解析 瓶塞跳出的过程中瓶内的气体对外做功，气体体积迅速膨胀，由于该过程的时间比较短，可知气体来不及吸收热量，根据热力学第一定律可知，气体的内能减小，则温度降低，由理想气体状态方程可知，气体压强减小。故选D。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题精选 05. 例题4 （2024·甘肃·高考真题）如图，刚性容器内壁光滑、盛有一定量的气体，被隔板分成A、B两部分，隔板与容器右侧用一根轻质弹簧相连（忽略隔板厚度和弹簧体积）。容器横截面积为S、长为2l。开始时系统处于平衡态，A、B体积均为Sl，压强均为，弹簧为原长。现将B中气体抽出一半，B的体积变为原来的。整个过程系统温度保持不变，气体视为理想气体。求： （1）抽气之后A、B的压强。 （2）弹簧的劲度系数k。 【答案】（1），；（2） 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题精选 06. 解析 （1）设抽气前两体积为，对气体A分析：抽气后 根据玻意耳定律得解得 对气体B分析，若体积不变的情况下抽去一半的气体，则压强变为原来的一半即，则根据玻意耳定律得 解得 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题精选 07. 解析 （2）由题意可知，弹簧的压缩量为，对活塞受力分析有 根据胡克定律得 联立得 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 THANKS 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 Lavf58.28.100 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.41 $