第二章 气体、液体和固体（图文版知识清单）物理人教版选择性必修第三册

热平衡与温度-知识清单 热平衡 如果两个系统相互接触而传热，经过一段时间， 达到平衡 传热 各自的状态参量不再变化，说明两个系统达到了 系统A 系统B 系统A' 系统B 平衡，这种平衡叫作热平衡。 (高温) (低温) 状态参量不再变化 2 热平衡定律 内容： 系统C 如果系统A与系统C 如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡， 这到热平衡，系统B 与系统C达到热平衡， 那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡， 那么系统A与系统B 这个结论称为热平衡定律。 彼此之间也必定处于 系统A 系统B 热平衡。 意义 物体A 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， 物体B 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。 温度计 物体C (标准物体) 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 “共同的热学性质”的物理量叫作温度。 ①对温度的理解 低温：分子热运动较缓慢 高温：分子热运动较剧烈 说 6-● ●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， 热交换 热量从高温系统传递给低温系统，经过一段时间百两系统温度相同，达到一新的平衡状态。 商温系统低温系统温度相同 (达到新的平衡状态) 温度计与温标-知识清单 温标：定量描述温度的方法 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℃。 100℃ 0℃ 山山山山与克 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 K 叫热力学温度。用符号T表示，单位是开尔文，符号为K。 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， T=t+273.15K 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； 根据不同导体因温差产生电动势的大小 热电偶温度计 来测量温度。 气体的等温变化-知识清单 (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， (5)数据分析： 压强与体积变化的关系叫作气体的等温变化。 ●①用p-V图像呈现，等温线为类似双曲线； 2.探究气体等温变化的规律 (1)实睑目的：授究一定质量的气体，在温度不变 等温线 的条件下，压强与体积的变化关系。 1015/2 (2)实验思路：进定一定质量的空气为研究对象， 三05g 20■ 正力表 采用控制变量法，温度不变时测量不尚体积下 的压强，分析压强与体积的关系。 ②以p为纵坐标、↓为横坐标作图；若点在 (3)实验器材：带铁夹的铁架台、注射器、榱胶套、 过原点的直线上，说明压强与体积成反比； 柱塞、压力表、刻度尺等。 4 4 作图时尽可能多的点在直线上，偏离大的点 3 柱宝 舍弃。 (4)实验步骤及物理量的测量： 1正 空气柱 ①密封气体：用橡放套在玻璃管中密封一定质量 的空气柱作为研究对象； ②围定禁置：将压力表和玻璃管按图示固定在 铁架台上； ③记录数据：按压或拉动柱塞，记录多组压力表 数值和对应空气柱长度。 (6)实酿结论：一定质量的某种气体，在温度不 变的情况下，压强与体积的倒数成正比。 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， 4.p-V图像 压强p与体积V成反比。 (1)p-V图像为等温线，每条等温线上气体状态不同 2.公式： 但温度相同； (2)每条等温线上各点横、纵坐标乘积相等，乘积反映 pV=C(常量)或p1V1=p2V2 气体温度，温度越高，C值越大，等温线离坐标轴 或原点越远； 说明：对质量和温度一定的某种气体，C是常量； (3)p-÷图像中，斜率越大， 气体温度越高。 温度、质量、气体种类不同，C值一般不同。 T>T>T T2>T2>T1 T 3.适用条件： T T ①气体的质量一定、温度一定； T ②气体温度不太低、压强不太大。 5.应用玻意尔定律解题的一般步骤： 【特别提醒☆ 1 确定研究对象，判断是否满足玻意尔定律条件； ★气体的质量一定、温度一定是应用玻意尔定律的 2 确定初未状态及状态参量； 前提条件。 ★气体温度不太低、压强不太大是适用条件。 3 根据玻意尔定律列方程求解； ★在作p-十图像时，尽可能多的点在直线上，偏离 注意隐含条件，作出必要判断和说明。 大的点应舍弃。 气体的等压变化和等容变化知识清单 (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 (4)V-T图像： 积随温度变化的过程叫作气体的等压变化。 盖-吕萨克定律 09 (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。 P2>p1 (2)表达式： 压强不变 V=CT(C是常量)或 = 7 T T2 ①V-T图像为等压线，每条等压线气体压强相同： ②等压线的斜率反映气体压强，一定质量的某种气体， (3)适用条件： 压强越大，斜率越小（如p2>p)； ①气体的质量和压强都不变： ③等压线是过原点的倾斜直线，下端为虚线，因气体 ②温度不太低、压强不太大。 接近0前已液化； ④V与热力学温度T成正比，与摄氏温度t不成正比， 3 应用盖-吕萨克定律解题的一般步骤： V-t图像延长线过t=-273.15℃点。 ①确定研究对像，判断是否满足适用条件； ☆【特别提醒】 ②确定初、未状态的体积和温度： ③根据定律列方程求解； V与热力学温度T成正比，与摄氏温度t不成正比， ④注意隐含条件，作出必要判断和说明。 V-t图像延长线过t=-273.15℃点。 (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 (4)p-T图像： 强随温度变化的过程叫作气体的等容变化。 V 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，压强p与热力学温度T成正比。 V2>V (2)表达式： 体积不变 p=CT(C是常量) O 7 ①p-T图像为等容线，每条等容线气体体积相同； (3)适用条件： ②等容线的斜率反映气体体积，一定质量的某种气体， ①气体的质量和体积都不变； 体积越大，斜率越小（如V2>V); ②温度不太低、压强不太大。 ③p与热力学温度T成正比，与摄氏温度t不成正比， p-t图像延长线过t=-273.15℃点。 3应用查理定律解题的一般步骤： ①确定研究对象，判断是否满足适用条件： ☆【特别提醒】 ②确定初、未状态的压强和温度； ③根据定律列方程求解： p与热力学温度T成正比，与摄氏温度t不成正比， ④注意隐含条件，作出必要判断和说明。 p-t图像延长线过t=-273.15℃点。 理想气体-知识清单 理想气体 》》 1.理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从 3.理想气体状态方程 气体实验定律的气体。 (1)内容：一定质量的某种理想气体，从某一状态 变化到号一状态时，压强印眼体积V的乘积与 2.实际气体和理想气体 热力学温度T之比保持不变。 (1)实际气体分子有大小，理想气体分子可视为 实际气体分子 (2）表达式： 质点，大小忽略； (2)实际气体分子与器壁碰撞有动能损失，理想 PV 气体分子与器壁磁撞不计动能损失； 2 C(C是常量) (3)实际气体分子何有相互作用力，理想气体分子间 相互作用力可忽略，无分子势能，理想气体内能 理想气体分子 等于所有分子热运动动能之和，一定质量的理想 (3)说明： 气体内能只与温度有关； ①适用条件：一定质量的理想气体； (4)实际气体在温度不低于零下几十摄氏度、压强 ②与中间变化过程无关； 不超过大气压几倍时，可当成理想气体处理； ③C仅由气体种类和质量决定，与状态参量无关； (5)理想气体是理想模型，实际不存在，是实际气 ④温度T必须是热力学温度，计算时统一单位。 体的近似。 二、气体实验定律的微观解释 ①玻意尔定律 (1)宏观表现：一定质量的某种理想气体，温度不变时，体积 减小，压强增大；体积增大，压强减小。 体积减小 (2)微观解释：温度不变，分子平均动能一定；体积减小， 压强增大 分子数密度增大，单位时间、单位面积碰搐器壁的分 子数增多，压强增大。 盖-吕萨克定律 (1)宏观表现：一定质量的某种理想气体，压强不变时，温度 温度升高 升高，体积增大。 体积增大 (2)微观解释：温度升高，分子平均动能增大；体积同时增大， 分子数密度减小，保持压强不变。 3 查理定律 (1)宏观表现：一定质量的某种理想气体，体积不变时，温度 温度升高 升高，压强增大；温度降低，压强减小。 压强增大 (2)微观解释：体积不变，分子数密度保持不变；温度升高， 分子平均动能增大，压强增大。 ● 理想气体是理想模型，实际不存在，是实际气体的近似。 【特别提醒】 理想气体状态方程中：C仅由气体种类和质量决定，与状态参量无关。 温度T必须是热力学温度，计算时统一单位。 晶体和非晶体-知识清单 1.晶体和非晶体 (2） 各向同性与各向异性 各向同性（各方向相同） 各向同性：指物体在各个方向物理性质都一样， 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， 各向异性（不同方向不同） 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 (4) 多晶体的特征 (5) 非晶体的特征 ①具有天然的、规则的几何外形 ①没有天然的、规则的几何外形 ①没有天然的、规则的几何外形 ②具有确定的熔点 ②具有确定的熔点 ②没有确定的熔点 ③物理性质具有各向异性 ③物理性质具有各向同性 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。 中 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。 串 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。 固体-知识清单 2 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。 ● 如果碳原子按特定排列（图1） 图1（石墨） 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 以用来作粉状润滑剂。 ●如果碳原子按特定排列（图2） 图2（金刚石） 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。 (3)对晶体的微观解释 ①对单晶体各向异性的解释 在一个平面上单晶体物质微粒的排列情况中，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搏而离开平饭位置， 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。 液体的表面张力与浸润现象 知识清单 一、液体的表面张力 1.表面层 2.液体的表面张力 ●定义：液体表面有一层跟气体接触的薄层 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 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 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 说明：①表面张力大小与分界线长度、 液体种类、温度有关。 ②使液体表面积收缩至最小。相同体积下球形表面积最小。 举例：吹出肥皂泡呈球形；滴在洁净玻璃上的水银滴呈球形 (受重力呈扁球形，失重下呈球形) 浸润和不浸润 1.附着层 2.浸润 3.不浸润 概念：液体润湿某种固体 概念：液体不会润湿某种 固体，也就不会附着在这 od。 并附着在固体表面上的现 象叫做浸润 种固体的表面上，这种现 定义：液体与固体接触时，在接触位置形 产生原因：当固体分子对 象叫做不浸润 成的液体薄层叫作附着层 液体分子的吸引力大于液 产生原因：当固体分子对 体内部分子力时，表现为 液体分子的吸引力小于液 受力情况：附着层的液体分子除受液体内 液体浸润固体 体内部分子力时，表现为 液体不浸润固体 部的分子吸引外，还受到固体分子的吸引 4.说明：①是分子力作用表现。 ②与两种物质性质有关 (举例：水银不浸润玻璃， 浸润铅；水浸润玻璃，不浸润石蜡) 5.毛细现象 不浸润液体 (管内液面凸形 浸润液体 (管内液面 表面张力 ,下降) 凹形，上升) 的方向 ★应用 ●定义：液体表面有一方向，浸润液体上升的现象 ★棉花脱脂吸水（内部细小孔道 ·原因：液体表面张力作用和不浸润的而分力 有毛细管作用) 说明：毛发毛细管一种表面有毛细管大于的角度， 田间锄地松土破坏土壤毛细管 高度差导导体用，不到高度的角度方向。 (防止水分蒸发)