第二章 气体、固体和液体（知识清单）物理人教版选择性必修第三册

第二章 气体、固体和液体（知识清单） 第1节 温度和温标 1、 状态参量与平衡态 1. 热力学系统和外界 热力学系统：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。 外界：系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称外界。 2.状态参量概念： 描述系统状态的物理量常用的状态参量： ①确定系统的空间范围要用到体积V—几何参量； ②确定系统的力学性质要用到压强p—力学参量； ③确定系统的冷热程度要用到温度T—热学参量。 3. 平衡态概念：在没有外界影响的情况下，系统内各部分的状态参量达到稳定的状态，这种状态叫作平衡态。 说明：①热力学的平衡态不同于力学的平衡态。热力学的平衡态是一种动态平衡，组成系统的分子仍在不停地做无规则运动，只是分子运动的平均效果不随时间变化，表现为系统的状态参量不随时间变化。而力学中的平衡态是指物体的运动状态处于静止或匀速直线运动时的状态。 ②系统处于平衡态时各部分的状态参量均达到稳定状态，但系统中各部分达到稳定状态时不一定为平衡态。在有外界作用时，系统中各部分也可能达到稳定状态，但并非为平衡态。平衡态对应的是没有外界影响时的状态。 ③平衡态是一种理想情况，因为任何系统完全不受外界影响是不可能的。系统处于平衡态时，仍可能发生偏离平衡态的微小变化。 二、热平衡与温度 1.热平衡 如果两个系统相互接触而传热，经过一段时间，各自的状态参量不再变化，说明两个系统达到了平衡，这种平衡叫作热平衡。 2.热平衡定律 内容：如果两个系统分别与第三个系统达到 ，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。 意义：热平衡定律又叫热力学第零定律，为温度的测量提供了理论依据。因为互为热平衡的物体具有相同的温度，所以比较各物体温度时，不需要将各个物体直接接触，只需将作为标准物体的温度计分别与各物体接触，即可比较温度的高低。 3.温度 处于热平衡的系统具有一个“共同的热学性质”，我们就把表征这一“共同的热学性质”的物理量叫作温度。 说明： ①对温度的理解 宏观上：表示物体的 ； 微观上：表示物体内 。 ②温度与热平衡的关系 系统达到热平衡的宏观标志就是 。若温度不同，系统一定存在着热交换，热量从高温系统传递给低温系统，经过一段时间后两系统温度相同，达到一新的平衡状态。 三、温度计与温标 1.温标：定量描述温度的方法 2.温标的建立： ①选择一种测温物质； ②了解测温物质用以测温的某种性质； ③确定温度的零点和分度的方法。 3.两种温标： ①摄氏温标：一种常用的表示温度的方法，规定标准大气压下冰的熔点为0℃，水的沸点为100℃，在0℃和100℃之间均匀分成100等份，每份算作1℃. ②热力学温标：现代科学中常用的表示温度的方法。热力学温标表示的温度叫热力学温度。用符号T表示，单位是开尔文，符号为K。 4.摄氏温度与热力学温度的关系 说明： ①摄氏度是温度的常用单位，但不是基本单位，温度的基本单位是开尔文。 ②温度变化1K与变化1℃的变化量是相同的，但物体处于1K与1℃的状态是相距甚远的。 5.常见温度计及其原理 水银温度计：根据 的性质来测量温度； 金属电阻温度计：根据金属的 来测量温度； 气体温度计：根据气体 来测量温度； 热电偶温度计：根据不同导体因 来测量温度. 第2节 气体的等温变化 一、气体的等温变化 1.等温变化 一定质量的气体，在温度不变的情况下，其压强与体积变化时的关系叫作气体的等温变化。 2.探究气体等温变化的规律 实验目的：探究一定质量的气体，在温度不变的条件下，其压强与体积变化时的关系。 实验思路：选定一个热力学系统，比如一定质量的空气，采用 ，在温度不变的情况下，测量气体在不同体积时的压强，再分析气体压强与体积的关系。 实验器材：带铁夹的铁架台、注射器、橡胶套、柱塞、压力表、刻度尺等。 实验步骤及物理量的测量： ①密封气体：用橡胶套在玻璃管中密封一定质量的气体，这段密封的空气柱就是我们的研究对象。 ②固定装置：将压力表和玻璃管按上图方式固定在铁架台上。 ③进行实验，记录数据：用手把柱塞向下压或向上拉，记录几组压力表的数值和对应的空气柱的长度。 数据分析：一定质量的气体等温变化的压强与体积的关系，可以用p-V图像来呈现。用采集的各组数据在坐标纸上描点，绘制曲线，如图所示，由于它描述的是温度不变时气体压强与体积的关系，因此称它为等温线。 温度不变时压强与体积的关系 可以发现p-V图像类似于双曲线，那么空气柱的压强是否跟体积成反比呢？我们可以p为纵坐标，以1/V为横坐标来作图检验。如果图像中的各点位于过原点的同一条直线上，说明压强跟体积的倒数成正比，即压强与体积成反比。如果不在同一条直线上，我们再尝试其他关系。 注意：作p-1/V图像时，应使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点应均匀分布于直线两侧，偏离太大的点应舍弃掉。 实验结论：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，其压强与体积的倒数成正比。 二、玻意尔定律 1.内容： 。 2.公式： pV＝C(常量)或p1V1＝p2V2 说明：对质量一定，温度一定的某种气体，C是常量，保持不变。但对于温度不同、质量不同、种类不同的气体，C的数值 。 3.适用条件： ①气体的质量一定、温度一定。 ②气体温度不太低、压强不太大。 4.p-V图像 ①p-V图像描述的是温度不变时一定质量的气体的压强与体积的关系，称为等温线，每条等温线上气体的状态不同但温度相同。 ②由pV＝C可得，每条等温线上各点横、纵坐标的乘积相等，且该值反映了气体的温度。对一定质量的某种气体，不同温度下等温线不同，温度越高，C值越大，等温线离坐标轴或原点越远。 ③若是p-1/V图像，对一定质量的某种气体，图像的斜率越大，气体的温度 。 5.应用玻意尔定律解题的一般步骤 ①确定研究对象，判断是否满足玻意尔定律的条件； ②确定初末状态及状态参量； ③根据玻意尔定律列方程求解； ④注意隐含条件，作出必要的判断和说明。 第3节 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-吕萨克定律 内容： 表达式： 适用条件： ①气体的质量和压强都不变；②温度不太低、压强不太大。 V-T图像： ①V-T图像描述的是压强不变时，一定质量的气体的体积与温度的关系，称为等压线，每条等压线上气体 的 相同。 ②由pV＝nRT可得，等压线的斜率反映了 。对于一定质量的某种气体，压强越大，图像的斜率 ，即下图中有p2 p1。 ③在V-T图像中，等压线是一条过原点的倾斜的直线，但下端为虚线，是因为气体在接近0K之前就已经液化。 ④注意V-T图像描述的是一定质量的气体在压强不变时，其体积V与热力学温度T成正比，而不是与摄氏温度t成正比。气体的V-t图像应为一条延长线通过横轴上t＝－273.15 ℃点的倾斜直线。 应用盖-吕萨克定律解题的一般步骤： ①确定研究对象，判断是否满足盖-吕萨克定律的适用条件； ②确定初、末状态的体积和温度； ③根据盖-吕萨克定律列方程求解； ④注意隐含条件，作出必要的判断和说明。 2、 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 内容： 表达式： 适用条件： ①气体的质量和体积都不变；②温度不太低、压强不太大。 p-T图像： ①p-T图像描述的是体积不变时一定质量的气体的压强与温度的关系，称为等容线，每条等容线上气体 的 相同。 ②由pV＝nRT可得，等容线的斜率反映了 。对于一定质量的某种气体，体积越大，图像的斜率越小，即下图中有V2>V1。 ③注意p-T图像描述的是一定质量的气体在体积不变时，其压强p与 成正比，而不是与摄氏温度t成正比。气体的p-t图像应为一条延长线通过横轴上t＝－273.15 ℃点的倾斜直线。 应用查理定律解题的一般步骤： ①确定研究对象，判断是否满足查理定律的适用条件； ②确定初、末状态的压强和温度； ③根据查理定律列方程求解； ④注意隐含条件，作出必要的判断和说明。 3、 理想气体 1. 理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体。 2.实际气体和理想气体 ①实际气体分子有大小，理想气体分子大小可忽略，分子可视为质点。 ②实际气体分子与器壁发生碰撞，会有动能损失，理想气体分子与器壁发生碰撞不计动能损失。③实际气体分子之间有相互作用力，理想气体分子之间相互作用力可忽略，故分子势能为 ，则理想气体的内能等于所有分子热运动动能之和。即一定质量的理想气体内能只与 有关。 ④实际气体在温度不低于零下几十摄氏度、压强不超过大气压的几倍时，可当成理想气体来处理。 ⑤理想气体是为研究问题方便而提出的一种理想模型，是实际气体的一种近似，实际并不存在。3.理想气体状态方程 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，尽管压强p、体积V、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之比保持不变。 表达式： 说明： ①适用条件：一定质量的理想气体。 ②该方程表示的是气体三个状态参量的关系，与中间的变化过程无关。 ③公式中C仅由气体的种类和质量决定，与状态参量（p、V、T）无关。 ④注意公式中的温度T必须是 ，计算时需统一单位。 2、 气体实验定律的微观解释 1. 玻意尔定律 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 ；体积增大，压强 。 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 的。在这种情况下，体积减小，分子的数密度 ，单位时间、单位面积上碰撞器壁的分子数 ，气体的压强增大。 2.盖-吕萨克定律 宏观表现：一定质量的某种理想气体，在压强不变时，温度升高，体积增大。 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 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 ，压强增大；温度 ，压强减小。 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 。在这种情况下，温度升高时，分子的平均动能 ，气体的压强就 。 第4节 固体 一、晶体和非晶体 1.固体的分类 分类：固体分为晶体和非晶体两类，晶体又分为单晶体和多晶体。 举例：石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、味精等是晶体，玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是非晶体。 2. 各向同性与各向异性 各向同性：指物体在各个方向的物理性质都 ，即沿不同方向去测试物体的物理性质时，测试结果都相同。 各向异性：指物体在不同方向上的物理性质 ，即沿不同方向去测试物体的物理性质时，测试结果不相同。通常所说的物理性质包括导热性能、导电性能、光学性质、弹性、硬度、磁性等。 3. 单晶体的特征 ①具有天然的、规则的几何外形 ②具有确定的熔点 ③物理性质具有 4.多晶体的特征 ①没有天然的、规则的几何外形 ②具有确定的熔点 ③物理性质具有 5.非晶体的特征 ①没有天然的、规则的几何外形 ②没有确定的熔点 ③物理性质具有 6.补充说明 ① 是区分晶体和非晶体的重要依据。 ② 是区分单晶体和多晶体或非晶体的重要依据。具有 的一定是单晶体，具有 的可能是非晶体或多晶体。 ③单晶体具有各向异性，但并不是每一种单晶体都能在各种物理性质上表现出各向异性，例如云母在导热性能上表现出各向异性，方解石晶体在光的折射上表现出各向异性，方铅矿石晶体在导电性能上表现出各向异性等。 3、 晶体的微观结构 1. 晶体微观结构的规则性 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.同素异形体 在不同条件下，同种物质的微粒按照不同规则在空间排列，能够生成不同的晶体，例如金刚石和石墨都是由碳原子构成的晶体，但它们的物理性质有很大差异。 如果碳原子按照下图1排列，就成为石墨。由于层与层之间距离较大，原子间的作用力比较弱，所以石墨质地松软，可以用来制作粉状润滑剂。 图2 金刚石的微观结构 图1 石墨的微观结构 而按照下图2排列，就成为金刚石。 由于碳原子间的作用力很强，所以金刚石有很大的硬度，可以用来切割玻璃。 2. 对晶体的微观解释 ①对单晶体各向异性的解释 上图为在一个平面上单晶体物质微粒的排列情况，在沿不同方向所画的等长线段AB、AC、AD上物质微粒的数目不同，线段AB上物质微粒较多，线段AD上较少，线段AC上更少。在不同方向上物质微粒的排列情况不同导致单晶体在不同方向上物理性质的不同。 ②对晶体具有确定熔点的解释 晶体加热到一定温度时，一部分微粒有足够的动能克服其他微粒的束缚而离开平衡位置，使规则的排列被破坏，晶体开始熔化。而晶体在熔化成液体的过程中，规则排列的分子之间的距离增加，分子间作用力表现为引力，外界提供的热量用来克服分子的引力做功，使分子势能增大，分子平均动能不变，所以晶体熔化过程中温度不变，但内能增加。 第5节 液体 一、液体的表面张力 1.表面层定义：液体表面有一层跟气体接触的薄层，叫作表面层。 特点：在表面层，分子比较稀疏，分子间距离比液体内部大，分子间的作用力表现为引力。 2.液体的表面张力定义：表面层中使液体表面绷紧的这种力，叫作液体的表面张力。 3. 形成原因：表面层中分子间距离比液体内部分子间距离大，分子间作用力表现为引力。 4. 作用效果：表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小。 5. 方向：表面张力的方向总是跟液面相切，且与分界线垂直，如下图所示👇 说明： ①表面张力的大小与分界线的长度、液体的种类、温度等因素有关。 ②表面张力使液体表面积收缩至趋于最小，而在体积相同的条件下，球形的表面积最小。例如吹出的肥皂泡呈球形，滴在洁净玻璃板上的水银滴呈球形，但由于受到重力的影响，往往呈扁球形，在失重条件下才呈球形。 2、 浸润和不浸润 1. 附着层定义：液体与固体接触时，在接触位置形成的液体薄层叫作附着层。 附着层中分子受力情况：附着层的液体分子除受液体内部的分子吸引外，还受到固体分子的吸引。 2.浸润 概念：液体润湿某种固体并附着在固体表面上的现象叫做浸润。 产生原因：当固体分子对液体分子的吸引力大于液体内部分子力时，表现为液体浸润固体。 3.不浸润 概念：液体不会润湿某种固体，也就不会附着在这种固体的表面上，这种现象叫做不浸润。 产生原因：当固体分子对液体分子的吸引力小于液体内部分子力时，表现为液体不浸润固体。 4.说明 ①浸润和不浸润是 的表现。 ②一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；水浸润玻璃，但不浸润石蜡。 5.毛细现象 定义：浸润液体在细管里 的现象，以及不浸润液体在细管里 的现象，叫做毛细现象。 产生原因：与液体的表面张力及浸润现象都有关。 如下图所示，甲是浸润情况，此时管内液面呈凹形，因为液体的表面张力作用，液体会受到向上的作用力，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，表面张力的作用使液体受到向下的力，因而管内液面比管外低。 说明：能够发生 的管叫做毛细管，毛细管可以是各种不规则的形状。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。 应用：棉花脱脂后能够吸水的原因在于其内部有许多细小的孔道，起到毛细管作用。田间农作物的重要管理措施是锄地松土，防止土地板结，其目的是破坏土壤里的毛细管，使地下水分不会快速引到地面而蒸发掉。 三、液晶 1.定义： 某些物质在熔融状态或被溶剂溶解之后，形成一种兼具液体和晶体的部分性质的中间态，即液晶态。处于液晶态的物质叫作液晶。 2.微观结构： 构成液晶的分子大多为棒状的有机分子，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。从某个方向上看，液晶分子的排列比较整齐；但是从另一个方向看，液晶分子的排列是杂乱无章的。 3.特点： ①具有液体的流动性：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。 ②具有晶体光学上的各向异性：入射光的偏振方向与液晶分子长轴的方向成不同夹角时，液晶对光的折射率不同。 4.出现液晶态的条件： 有些物质在特定的温度范围之内具有液晶态；有些物质在适当的溶剂中溶解时，在一定浓度范围内具有液晶态。 5.应用： 液晶可以作为显示元件，在生物医学、电子工业、航空工业中都有重要作用，在生命科学中也有应用。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二章 气体、固体和液体（知识清单） 第1节 温度和温标 1、 状态参量与平衡态 1. 热力学系统和外界 热力学系统：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。 外界：系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称外界。 2.状态参量概念： 描述系统状态的物理量常用的状态参量： ①确定系统的空间范围要用到体积V——几何参量； ②确定系统的力学性质要用到压强p——力学参量； ③确定系统的冷热程度要用到温度T——热学参量。 3. 平衡态概念：在没有外界影响的情况下，系统内各部分的状态参量达到稳定的状态，这种状态叫作平衡态。 说明：①热力学的平衡态不同于力学的平衡态。热力学的平衡态是一种动态平衡，组成系统的分子仍在不停地做无规则运动，只是分子运动的平均效果不随时间变化，表现为系统的状态参量不随时间变化。而力学中的平衡态是指物体的运动状态处于静止或匀速直线运动时的状态。 ②系统处于平衡态时各部分的状态参量均达到稳定状态，但系统中各部分达到稳定状态时不一定为平衡态。在有外界作用时，系统中各部分也可能达到稳定状态，但并非为平衡态。平衡态对应的是没有外界影响时的状态。 ③平衡态是一种理想情况，因为任何系统完全不受外界影响是不可能的。系统处于平衡态时，仍可能发生偏离平衡态的微小变化。 二、热平衡与温度 1.热平衡 如果两个系统相互接触而传热，经过一段时间，各自的状态参量不再变化，说明两个系统达到了平衡，这种平衡叫作热平衡。 2.热平衡定律 内容：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。 意义：热平衡定律又叫热力学第零定律，为温度的测量提供了理论依据。因为互为热平衡的物体具有相同的温度，所以比较各物体温度时，不需要将各个物体直接接触，只需将作为标准物体的温度计分别与各物体接触，即可比较温度的高低。 3.温度 处于热平衡的系统具有一个“共同的热学性质”，我们就把表征这一“共同的热学性质”的物理量叫作温度。 说明： ①对温度的理解 宏观上：表示物体的冷热程度； 微观上：表示物体内分子热运动的剧烈程度。 ②温度与热平衡的关系 系统达到热平衡的宏观标志就是温度相同。若温度不同，系统一定存在着热交换，热量从高温系统传递给低温系统，经过一段时间后两系统温度相同，达到一新的平衡状态。 三、温度计与温标 1.温标：定量描述温度的方法 2.温标的建立： ①选择一种测温物质； ②了解测温物质用以测温的某种性质； ③确定温度的零点和分度的方法。 3.两种温标： ①摄氏温标：一种常用的表示温度的方法，规定标准大气压下冰的熔点为0℃，水的沸点为100℃，在0℃和100℃之间均匀分成100等份，每份算作1℃. ②热力学温标：现代科学中常用的表示温度的方法。热力学温标表示的温度叫热力学温度。用符号T表示，单位是开尔文，符号为K。 4.摄氏温度与热力学温度的关系 T＝t＋273.15 K 说明： ①摄氏度是温度的常用单位，但不是基本单位，温度的基本单位是开尔文。 ②温度变化1K与变化1℃的变化量是相同的，但物体处于1K与1℃的状态是相距甚远的。 5.常见温度计及其原理 水银温度计：根据水银热胀冷缩的性质来测量温度； 金属电阻温度计：根据金属的电阻随温度的变化来测量温度； 气体温度计：根据气体压强随温度的变化来测量温度； 热电偶温度计：根据不同导体因温差产生电动势的大小来测量温度. 第2节 气体的等温变化 一、气体的等温变化 1.等温变化 一定质量的气体，在温度不变的情况下，其压强与体积变化时的关系叫作气体的等温变化。 2.探究气体等温变化的规律 实验目的：探究一定质量的气体，在温度不变的条件下，其压强与体积变化时的关系。 实验思路：选定一个热力学系统，比如一定质量的空气，采用控制变量法，在温度不变的情况下，测量气体在不同体积时的压强，再分析气体压强与体积的关系。 实验器材：带铁夹的铁架台、注射器、橡胶套、柱塞、压力表、刻度尺等。 实验步骤及物理量的测量： ①密封气体：用橡胶套在玻璃管中密封一定质量的气体，这段密封的空气柱就是我们的研究对象。 ②固定装置：将压力表和玻璃管按上图方式固定在铁架台上。 ③进行实验，记录数据：用手把柱塞向下压或向上拉，记录几组压力表的数值和对应的空气柱的长度。 数据分析：一定质量的气体等温变化的压强与体积的关系，可以用p-V图像来呈现。用采集的各组数据在坐标纸上描点，绘制曲线，如图所示，由于它描述的是温度不变时气体压强与体积的关系，因此称它为等温线。 温度不变时压强与体积的关系 可以发现p-V图像类似于双曲线，那么空气柱的压强是否跟体积成反比呢？我们可以p为纵坐标，以1/V为横坐标来作图检验。如果图像中的各点位于过原点的同一条直线上，说明压强跟体积的倒数成正比，即压强与体积成反比。如果不在同一条直线上，我们再尝试其他关系。 注意：作p-1/V图像时，应使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点应均匀分布于直线两侧，偏离太大的点应舍弃掉。 实验结论：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，其压强与体积的倒数成正比。 二、玻意尔定律 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.公式：pV＝C(常量)或p1V1＝p2V2 说明：对质量一定，温度一定的某种气体，C是常量，保持不变。但对于温度不同、质量不同、种类不同的气体，C的数值一般不同。 3.适用条件： ①气体的质量一定、温度一定。 ②气体温度不太低、压强不太大。 4.p-V图像 ①p-V图像描述的是温度不变时一定质量的气体的压强与体积的关系，称为等温线，每条等温线上气体的状态不同但温度相同。 ②由pV＝C可得，每条等温线上各点横、纵坐标的乘积相等，且该值反映了气体的温度。对一定质量的某种气体，不同温度下等温线不同，温度越高，C值越大，等温线离坐标轴或原点越远。 ③若是p-1/V图像，对一定质量的某种气体，图像的斜率越大，气体的温度越高。 5.应用玻意尔定律解题的一般步骤 ①确定研究对象，判断是否满足玻意尔定律的条件； ②确定初末状态及状态参量； ③根据玻意尔定律列方程求解； ④注意隐含条件，作出必要的判断和说明。 第3节 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-吕萨克定律 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。 表达式：V＝CT(C是常量)或V1/T1＝V2/T2。 适用条件： ①气体的质量和压强都不变；②温度不太低、压强不太大。 V-T图像： ①V-T图像描述的是压强不变时，一定质量的气体的体积与温度的关系，称为等压线，每条等压线上气体的压强相同。 ②由pV＝nRT可得，等压线的斜率反映了气体的压强。对于一定质量的某种气体，压强越大，图像的斜率越小，即下图中有p2>p1。 ③在V-T图像中，等压线是一条过原点的倾斜的直线，但下端为虚线，是因为气体在接近0K之前就已经液化。 ④注意V-T图像描述的是一定质量的气体在压强不变时，其体积V与热力学温度T成正比，而不是与摄氏温度t成正比。气体的V-t图像应为一条延长线通过横轴上t＝－273.15 ℃点的倾斜直线。 应用盖-吕萨克定律解题的一般步骤： ①确定研究对象，判断是否满足盖-吕萨克定律的适用条件； ②确定初、末状态的体积和温度； ③根据盖-吕萨克定律列方程求解； ④注意隐含条件，作出必要的判断和说明。 2、 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 内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成正比。 表达式：p＝CT(C是常量) 适用条件： ①气体的质量和体积都不变；②温度不太低、压强不太大。 p-T图像： ①p-T图像描述的是体积不变时一定质量的气体的压强与温度的关系，称为等容线，每条等容线上气体的体积相同。 ②由pV＝nRT可得，等容线的斜率反映了气体的体积。对于一定质量的某种气体，体积越大，图像的斜率越小，即下图中有V2>V1。 ③注意p-T图像描述的是一定质量的气体在体积不变时，其压强p与热力学温度T成正比，而不是与摄氏温度t成正比。气体的p-t图像应为一条延长线通过横轴上t＝－273.15 ℃点的倾斜直线。 应用查理定律解题的一般步骤： ①确定研究对象，判断是否满足查理定律的适用条件； ②确定初、末状态的压强和温度； ③根据查理定律列方程求解； ④注意隐含条件，作出必要的判断和说明。 3、 理想气体 1. 理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体。 2.实际气体和理想气体 ①实际气体分子有大小，理想气体分子大小可忽略，分子可视为质点。 ②实际气体分子与器壁发生碰撞，会有动能损失，理想气体分子与器壁发生碰撞不计动能损失。③实际气体分子之间有相互作用力，理想气体分子之间相互作用力可忽略，故无分子势能，则理想气体的内能等于所有分子热运动动能之和。即一定质量的理想气体内能只与温度有关。 ④实际气体在温度不低于零下几十摄氏度、压强不超过大气压的几倍时，可当成理想气体来处理。 ⑤理想气体是为研究问题方便而提出的一种理想模型，是实际气体的一种近似，实际并不存在。3.理想气体状态方程 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，尽管压强p、体积V、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之比保持不变。 表达式： (C是常量) 说明： ①适用条件：一定质量的理想气体。 ②该方程表示的是气体三个状态参量的关系，与中间的变化过程无关。 ③公式中C仅由气体的种类和质量决定，与状态参量（p、V、T）无关。 ④注意公式中的温度T必须是热力学温度，计算时需统一单位。 2、 气体实验定律的微观解释 1. 玻意尔定律 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。 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，分子的数密度增大，单位时间、单位面积上碰撞器壁的分子数增多，气体的压强增大。 2.盖-吕萨克定律 宏观表现：一定质量的某种理想气体，在压强不变时，温度升高，体积增大。 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 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。 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。 第4节 固体 一、晶体和非晶体 1.固体的分类 分类：固体分为晶体和非晶体两类，晶体又分为单晶体和多晶体。 举例：石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、味精等是晶体，玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是非晶体。 2. 各向同性与各向异性 各向同性：指物体在各个方向的物理性质都一样，即沿不同方向去测试物体的物理性质时，测试结果都相同。 各向异性：指物体在不同方向上的物理性质不同，即沿不同方向去测试物体的物理性质时，测试结果不相同。通常所说的物理性质包括导热性能、导电性能、光学性质、弹性、硬度、磁性等。 3. 单晶体的特征 ①具有天然的、规则的几何外形 ②具有确定的熔点 ③物理性质具有各向异性 4.多晶体的特征 ①没有天然的、规则的几何外形 ②具有确定的熔点 ③物理性质具有各向同性 5.非晶体的特征 ①没有天然的、规则的几何外形 ②没有确定的熔点 ③物理性质具有各向同性 6.补充说明 ①有无确定的熔点是区分晶体和非晶体的重要依据。 ②物理性质是否具有各向异性是区分单晶体和多晶体或非晶体的重要依据。具有各向异性的一定是单晶体，具有各向同性的可能是非晶体或多晶体。 ③单晶体具有各向异性，但并不是每一种单晶体都能在各种物理性质上表现出各向异性，例如云母在导热性能上表现出各向异性，方解石晶体在光的折射上表现出各向异性，方铅矿石晶体在导电性能上表现出各向异性等。 3、 晶体的微观结构 1. 晶体微观结构的规则性 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.同素异形体 在不同条件下，同种物质的微粒按照不同规则在空间排列，能够生成不同的晶体，例如金刚石和石墨都是由碳原子构成的晶体，但它们的物理性质有很大差异。 如果碳原子按照下图1排列，就成为石墨。由于层与层之间距离较大，原子间的作用力比较弱，所以石墨质地松软，可以用来制作粉状润滑剂。 图2 金刚石的微观结构 图1 石墨的微观结构 而按照下图2排列，就成为金刚石。 由于碳原子间的作用力很强，所以金刚石有很大的硬度，可以用来切割玻璃。 2. 对晶体的微观解释 ①对单晶体各向异性的解释 上图为在一个平面上单晶体物质微粒的排列情况，在沿不同方向所画的等长线段AB、AC、AD上物质微粒的数目不同，线段AB上物质微粒较多，线段AD上较少，线段AC上更少。在不同方向上物质微粒的排列情况不同导致单晶体在不同方向上物理性质的不同。 ②对晶体具有确定熔点的解释 晶体加热到一定温度时，一部分微粒有足够的动能克服其他微粒的束缚而离开平衡位置，使规则的排列被破坏，晶体开始熔化。而晶体在熔化成液体的过程中，规则排列的分子之间的距离增加，分子间作用力表现为引力，外界提供的热量用来克服分子的引力做功，使分子势能增大，分子平均动能不变，所以晶体熔化过程中温度不变，但内能增加。 第5节 液体 一、液体的表面张力 1.表面层定义：液体表面有一层跟气体接触的薄层，叫作表面层。 特点：在表面层，分子比较稀疏，分子间距离比液体内部大，分子间的作用力表现为引力。 2.液体的表面张力定义：表面层中使液体表面绷紧的这种力，叫作液体的表面张力。 3. 形成原因：表面层中分子间距离比液体内部分子间距离大，分子间作用力表现为引力。 4. 作用效果：表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小。 5. 方向：表面张力的方向总是跟液面相切，且与分界线垂直，如下图所示👇 说明： ①表面张力的大小与分界线的长度、液体的种类、温度等因素有关。 ②表面张力使液体表面积收缩至趋于最小，而在体积相同的条件下，球形的表面积最小。例如吹出的肥皂泡呈球形，滴在洁净玻璃板上的水银滴呈球形，但由于受到重力的影响，往往呈扁球形，在失重条件下才呈球形。 2、 浸润和不浸润 1. 附着层定义：液体与固体接触时，在接触位置形成的液体薄层叫作附着层。 附着层中分子受力情况：附着层的液体分子除受液体内部的分子吸引外，还受到固体分子的吸引。 2.浸润 概念：液体润湿某种固体并附着在固体表面上的现象叫做浸润。 产生原因：当固体分子对液体分子的吸引力大于液体内部分子力时，表现为液体浸润固体。 3.不浸润 概念：液体不会润湿某种固体，也就不会附着在这种固体的表面上，这种现象叫做不浸润。 产生原因：当固体分子对液体分子的吸引力小于液体内部分子力时，表现为液体不浸润固体。 4.说明 ①浸润和不浸润是分子力作用的表现。 ②一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；水浸润玻璃，但不浸润石蜡。 5.毛细现象 定义：浸润液体在细管里上升的现象，以及不浸润液体在细管里下降的现象，叫做毛细现象。 产生原因：与液体的表面张力及浸润现象都有关。 如下图所示，甲是浸润情况，此时管内液面呈凹形，因为液体的表面张力作用，液体会受到向上的作用力，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，表面张力的作用使液体受到向下的力，因而管内液面比管外低。 说明：能够发生毛细现象的管叫做毛细管，毛细管可以是各种不规则的形状。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。 应用：棉花脱脂后能够吸水的原因在于其内部有许多细小的孔道，起到毛细管作用。田间农作物的重要管理措施是锄地松土，防止土地板结，其目的是破坏土壤里的毛细管，使地下水分不会快速引到地面而蒸发掉。 三、液晶 1.定义： 某些物质在熔融状态或被溶剂溶解之后，形成一种兼具液体和晶体的部分性质的中间态，即液晶态。处于液晶态的物质叫作液晶。 2.微观结构： 构成液晶的分子大多为棒状的有机分子，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。从某个方向上看，液晶分子的排列比较整齐；但是从另一个方向看，液晶分子的排列是杂乱无章的。 3.特点： ①具有液体的流动性：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。 ②具有晶体光学上的各向异性：入射光的偏振方向与液晶分子长轴的方向成不同夹角时，液晶对光的折射率不同。 4.出现液晶态的条件： 有些物质在特定的温度范围之内具有液晶态；有些物质在适当的溶剂中溶解时，在一定浓度范围内具有液晶态。 5.应用： 液晶可以作为显示元件，在生物医学、电子工业、航空工业中都有重要作用，在生命科学中也有应用。 / 学科网（北京）股份有限公司 $