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1、第第2 2课时 固体、液体与气体课时 固体、液体与气体 基础回顾基础回顾 核心探究核心探究 演练提升演练提升 基础回顾基础回顾 自主梳理自主梳理融会贯通融会贯通 知识梳理知识梳理 一、固体和液体一、固体和液体 1.1.晶体晶体( (单晶体、多晶体单晶体、多晶体) )和非晶体的比较和非晶体的比较 不规则不规则 不确定不确定 各向异性各向异性 2.2.液体液体 (1)(1)液体的表面张力液体的表面张力 定义定义: :液体液体 存在的收缩力存在的收缩力. . 表面表面 作用作用: :使液体的表面积趋向使液体的表面积趋向 . . 原因原因: :液体表面层分子间距较大液体表面层分子间距较大, ,分子力表
2、现为引力分子力表现为引力. . (2)(2)液晶液晶 液晶分子既能在某条件下保持排列有序而显示光学性质各向液晶分子既能在某条件下保持排列有序而显示光学性质各向 , ,又可又可 以自由移动位置以自由移动位置, ,保持了液体的保持了液体的 ; ; 液晶分子的位置无序使它像液晶分子的位置无序使它像 , ,排列有序使它像排列有序使它像 ; ; 液晶的物理性质很容易在外界的影响下液晶的物理性质很容易在外界的影响下 . . 最小最小 异性异性 流动性流动性 液体液体 晶体晶体 发生改变发生改变 (3)(3)毛细现象毛细现象 浸润液体在细管中浸润液体在细管中 的现象以及不浸润液体在细管中的现象以及不浸润液体
3、在细管中 的现象的现象. .上升上升 下降下降 二、饱和汽、湿度、物态变化二、饱和汽、湿度、物态变化 1.1.饱和汽与未饱和汽饱和汽与未饱和汽 (1)(1)饱和汽饱和汽: :跟液体处于跟液体处于 的气体的气体. . (2)(2)未饱和汽未饱和汽: :未达到未达到 的气体的气体. . 动态平衡动态平衡 饱和饱和 2.2.饱和汽压饱和汽压 (1)(1)定义定义: :饱和汽产生的压强饱和汽产生的压强. . (2)(2)特点特点: :饱和汽压与饱和汽压与 和液体的性质直接相关和液体的性质直接相关, ,温度越高温度越高, ,饱和汽压越大饱和汽压越大, , 相同温度下相同温度下, ,越容易越容易 的液体的
4、液体, ,饱和汽压越大饱和汽压越大. . 3.3.湿度湿度 (1)(1)绝对湿度绝对湿度: :空气中所含空气中所含 的压强的压强. . (2)(2)相对湿度相对湿度: :某温度时空气的某温度时空气的 跟同一温度下水的跟同一温度下水的 的的 百分比百分比, ,即即B= B= 100%100% 温度温度 蒸发蒸发 水蒸气水蒸气 绝对湿度绝对湿度 饱和汽压饱和汽压 p p s 4.4.物态变化物态变化 三、气体三、气体 1.1.气体的三个实验定律气体的三个实验定律 (1)(1)等温变化等温变化玻意耳定律玻意耳定律 内容内容: :一定质量的某种气体一定质量的某种气体, ,在在 保持不变的情况下保持不变
5、的情况下, ,压强压强p p与体积与体积 V V成成 . . 温度温度 反比反比 公式公式: : 或或pV=C(pV=C(常量常量).). (2)(2)等容变化等容变化查理定律查理定律 内容内容: :一定质量的某种气体一定质量的某种气体, ,在保持在保持 不变的情况下不变的情况下, ,压强压强p p与热力学温与热力学温 度度T T成成 . . p p1 1V V1 1=p=p2 2V V2 2 体积体积 正比正比 11 22 pT pT (3)(3)等压变化等压变化盖吕萨克定律盖吕萨克定律 内容内容: :一定质量的某种气体一定质量的某种气体, ,在保持在保持 不变的情况下不变的情况下, ,体积
6、体积V V与热力学温与热力学温 度度T T成成 . . 压强压强 正比正比 11 22 VT VT 2.2.理想气体状态方程理想气体状态方程 (1)(1)在任何在任何 、任何、任何 下都遵守气体实验定律的气体下都遵守气体实验定律的气体. .在温度在温度 、 压强压强 的条件下的条件下, ,一切实际气体都可以当做理想气体一切实际气体都可以当做理想气体. . 温度温度 压强压强不太低不太低 不太大不太大 (2)(2)微观上看其分子都是不占有空间的质点微观上看其分子都是不占有空间的质点, ,而且分子间除碰撞外完全没有而且分子间除碰撞外完全没有 互相作用力互相作用力. . (3)(3)状态方程状态方程
7、: =: =常量常量. . pV T 3.3.气体分子运动特点气体分子运动特点 (1)(1)气体分子间距较大气体分子间距较大, ,分子力为零分子力为零, ,分子间除碰撞外不受其他力作用分子间除碰撞外不受其他力作用, ,向各向各 个方向运动的气体分子个方向运动的气体分子 . . (2)(2)分子做无规则运动分子做无规则运动, ,分子速率按分子速率按 的统计规律分布的统计规律分布. . (3)(3)温度一定时某种气体分子的速率分布是确定的温度一定时某种气体分子的速率分布是确定的, ,温度升高时温度升高时, ,速率小的分速率小的分 子数子数 , ,速率大的分子数增多速率大的分子数增多, ,分子的平均
8、速率增大分子的平均速率增大, ,但不是每个分但不是每个分 子的速率都增大子的速率都增大. . 数目相等数目相等 “中间多中间多, ,两头少两头少” 减少减少 自主检测自主检测 1.1.思考判断思考判断 (1)(1)液晶是液体和晶体的混合物液晶是液体和晶体的混合物.(.( ) ) (2)(2)单晶体的所有物理性质都是各向异性的单晶体的所有物理性质都是各向异性的.(.( ) ) (3)(3)晶体有天然规则的几何形状晶体有天然规则的几何形状, ,是因为物质微粒是规则排列的是因为物质微粒是规则排列的.(.( ) ) (4)(4)压强极大的气体不遵从气体实验定律压强极大的气体不遵从气体实验定律.(.(
9、) ) (5)(5)水蒸气达到饱和时水蒸气达到饱和时, ,水蒸气的压强不再变化水蒸气的压强不再变化, ,这时这时, ,水不再蒸发和凝结水不再蒸发和凝结.(.( ) ) (6)(6)当人们感到干燥时当人们感到干燥时, ,空气的相对湿度一定较小空气的相对湿度一定较小.(.( ) ) 答案答案: :(1)(1) (2)(2) (3)(3) (4)(4) (5)(5) (6)(6) 2.2.( (多选多选) )下列说法正确的是下列说法正确的是( ( ) ) A.A.黄金可以切割加工成任意形状黄金可以切割加工成任意形状, ,所以是非晶体所以是非晶体 B.B.同一种物质只能形成一种晶体同一种物质只能形成一
10、种晶体 C.C.单晶体的物理性质各向异性单晶体的物理性质各向异性 D.D.玻璃没有确定的熔点玻璃没有确定的熔点 E.E.液体的分子势能与体积有关液体的分子势能与体积有关 CDECDE 解析解析: :能否切割加工成任意形状不是判定是不是晶体的标准能否切割加工成任意形状不是判定是不是晶体的标准, ,黄金是晶体黄金是晶体, , A A错误错误; ;同一种物质在不同的条件下可形成不同的晶体同一种物质在不同的条件下可形成不同的晶体,B,B错误错误; ;单晶体的物单晶体的物 理性质各向异性理性质各向异性,C,C正确正确; ;玻璃是非晶体玻璃是非晶体, ,无确定的熔点无确定的熔点,D,D正确正确. .液体体
11、积变液体体积变 化化, ,分子间距发生变化分子间距发生变化, ,分子势能变化分子势能变化, ,则分子势能与体积有关则分子势能与体积有关,E,E正确正确. . 3.3.( (多选多选) )封闭在汽缸内一定质量的理想气体封闭在汽缸内一定质量的理想气体, ,如果保持气体体积不变如果保持气体体积不变, ,当温度当温度 升高时升高时, ,以下说法正确的是以下说法正确的是( ( ) ) A.A.气体的密度增大气体的密度增大 B.B.气体的压强增大气体的压强增大 C.C.气体分子的平均动能减小气体分子的平均动能减小 D.D.气体分子的势能不变气体分子的势能不变 E.E.每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多每
12、秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多 BDEBDE 解析解析: :气体质量气体质量m m一定一定, ,体积体积V V不变不变, ,则气体密度则气体密度= = 不变不变, ,故选项故选项A A错误错误; ;气气 体温度升高体温度升高, ,则其分子平均动能增大则其分子平均动能增大, ,故选项故选项C C错误错误; ;理想气体的势能不变理想气体的势能不变, , 故选项故选项D D正确正确; ;体积体积V V不变不变, ,则分子密集程度不变则分子密集程度不变. .因分子动能增加因分子动能增加, ,则每秒则每秒 内撞击单位面积器壁的气体分子数增多内撞击单位面积器壁的气体分子数增多, ,故选项故选项E E正
13、确正确; ;每次碰撞冲击力增每次碰撞冲击力增 大大, ,则压强增大则压强增大, ,故选项故选项B B正确正确. . m V 4.4.若已知大气压强为若已知大气压强为p p0 0, ,在图各装置均处于静止状态在图各装置均处于静止状态, ,图中液体密度均为图中液体密度均为, 求被封闭气体的压强求被封闭气体的压强. . 答案答案: :甲甲:p:p0 0-gh-gh 乙乙:p:p0 0-gh-gh 丙丙:p:p0 0- gh- gh 丁丁:p:p0 0+gh+gh1 1 3 2 核心探究核心探究 分类探究分类探究各个击破各个击破 考点一 固体、液体、气体的性质考点一 固体、液体、气体的性质 1.1.晶
14、体和非晶体晶体和非晶体 (1)(1)单晶体具有各向异性单晶体具有各向异性, ,但不是在各种物理性质上都表现出各向异性但不是在各种物理性质上都表现出各向异性. . (2)(2)只要是具有各向异性的物体必定是晶体只要是具有各向异性的物体必定是晶体, ,且是单晶体且是单晶体. . (3)(3)只要是具有确定熔点的物体必定是晶体只要是具有确定熔点的物体必定是晶体, ,反之是非晶体反之是非晶体. . (4)(4)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化. . (5)(5)晶体与非晶体熔化过程的区别晶体与非晶体熔化过程的区别 晶体熔化过程晶体熔化过程, ,当温度达到熔点时当
15、温度达到熔点时, ,吸收的热量全部用来破坏空间点阵吸收的热量全部用来破坏空间点阵, ,增加增加 分子势能分子势能, ,而分子平均动能却保持不变而分子平均动能却保持不变, ,所以晶体有固定的熔点所以晶体有固定的熔点. .非晶体没有非晶体没有 空间点阵空间点阵, ,熔化时不需要去破坏空间点阵熔化时不需要去破坏空间点阵, ,吸收的热量主要转化为分子的平吸收的热量主要转化为分子的平 均动能均动能, ,不断吸热不断吸热, ,温度就不断上升温度就不断上升. . 2.2.液体表面张力液体表面张力 (1)(1)形成原因形成原因: :表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大表面层中分子间的距离比液体内部分子
16、间的距离大, ,分子间的分子间的 相互作用力表现为引力相互作用力表现为引力. . (2)(2)表面特性表面特性: :表面层分子间的引力使液面产生了表面张力表面层分子间的引力使液面产生了表面张力, ,使液体表面好像使液体表面好像 一层绷紧的弹性薄膜一层绷紧的弹性薄膜. . (3)(3)表面张力的方向表面张力的方向: :和液面相切和液面相切, ,垂直于液面上的各条分垂直于液面上的各条分 界线界线. . (4)(4)表面张力的效果表面张力的效果: :表面张力使液体表面具有收缩趋势表面张力使液体表面具有收缩趋势, ,使液体表面积趋于使液体表面积趋于 最小最小, ,而在体积相同的条件下而在体积相同的条件
17、下, ,球形的表面积最小球形的表面积最小. . (5)(5)表面张力的大小表面张力的大小: :跟边界线的长度、液体的种类、温度都有关系跟边界线的长度、液体的种类、温度都有关系. . 3.3.气体分子速率分布特点气体分子速率分布特点 (1)(1)大量气体分子的速率分布呈现大量气体分子的速率分布呈现“中间多中间多( (即中间速率区域的分子数目即中间速率区域的分子数目 多多) )、两头少、两头少( (速率大或小的速率区域分子数目少速率大或小的速率区域分子数目少) )”的规律的规律. . (2)(2)温度升高时温度升高时, ,所有分子热运动的平均速率增大所有分子热运动的平均速率增大, ,即大部分分子的
18、速率即大部分分子的速率 增大增大, ,但也有少数分子的速率减小但也有少数分子的速率减小, ,“中间多、两头少中间多、两头少”的规律不变的规律不变, ,但中但中 间速率区域向速率大的方向偏移间速率区域向速率大的方向偏移. . 【典例典例1 1】 (2018(2018河北秦皇岛质检河北秦皇岛质检)()(多选多选) )下列说法正确的是下列说法正确的是( ( ) ) A.A.液体表面张力的方向与液面相切液体表面张力的方向与液面相切 B.B.单晶体有固定的熔点单晶体有固定的熔点, ,多晶体没有固定的熔点多晶体没有固定的熔点 C.C.单晶体中原子单晶体中原子( (或分子、离子或分子、离子) )的排列具有空
19、间周期性的排列具有空间周期性 D.D.通常金属在各个方向的物理性质都相同通常金属在各个方向的物理性质都相同, ,所以金属是非晶体所以金属是非晶体 E.E.液晶具有液体的流动性液晶具有液体的流动性, ,同时具有单晶体的各向异性特征同时具有单晶体的各向异性特征 解析解析: :液体的表面张力与液体表面相切液体的表面张力与液体表面相切, ,垂直于液面上的各条分界线垂直于液面上的各条分界线, ,选项选项A A正确正确; ;无无 论是单晶体还是多晶体论是单晶体还是多晶体, ,都有固定的熔点都有固定的熔点, ,选项选项B B错误错误; ;根据固体特性的微观解释可知根据固体特性的微观解释可知, , 选项选项C
20、 C正确正确; ;金属是由大量细微的小晶粒杂乱无章地排列起来的金属是由大量细微的小晶粒杂乱无章地排列起来的, ,在各个方向上的物在各个方向上的物 理性质都相同理性质都相同, ,但有固定的熔点但有固定的熔点, ,金属属于多晶体金属属于多晶体, ,选项选项D D错误错误; ;液晶既具有液体的流液晶既具有液体的流 动性动性, ,同时也具有单晶体的各向异性同时也具有单晶体的各向异性, ,选项选项E E正确正确. . ACEACE 多维训练多维训练 1.1. 液体和液晶液体和液晶 ( (多选多选) )关于液体和液晶关于液体和液晶, ,下列说法正确的是下列说法正确的是( ( ) ) A.A.液体表面层的分
21、子分布比内部密液体表面层的分子分布比内部密 B.B.液体有使其表面积收缩到最小的趋势液体有使其表面积收缩到最小的趋势 C.C.液体表面层分子之间只有引力而无斥力液体表面层分子之间只有引力而无斥力 D.D.液晶具有光学性质各向异性的特点液晶具有光学性质各向异性的特点 E.E.液晶分子的排列会因所加电压的变化而变化液晶分子的排列会因所加电压的变化而变化, ,由此引起光学性质的改变由此引起光学性质的改变 BDEBDE 解析解析: :液体表面层分子比较稀疏液体表面层分子比较稀疏,A,A错误错误; ;液体表面张力使其表面积有收缩到液体表面张力使其表面积有收缩到 最小的趋势最小的趋势,B,B正确正确; ;
22、液体表面层分子之间既有引力又有斥力液体表面层分子之间既有引力又有斥力,C,C错误错误; ;液晶具液晶具 有光学性质各向异性有光学性质各向异性,D,D正确正确; ;液晶的分子排列会因电场强度的变化而变液晶的分子排列会因电场强度的变化而变 化化,E,E正确正确. . 2.2. 对饱和汽、湿度的理解对饱和汽、湿度的理解 ( (多选多选) )关于饱和汽压和相对湿度关于饱和汽压和相对湿度, ,下列说法中正确下列说法中正确 的是的是( ( ) ) A.A.温度相同的不同饱和汽的饱和汽压都相同温度相同的不同饱和汽的饱和汽压都相同 B.B.温度升高时温度升高时, ,饱和汽压增大饱和汽压增大 C.C.在相对湿度
23、相同的情况下在相对湿度相同的情况下, ,夏天比冬天的绝对湿度大夏天比冬天的绝对湿度大 D.D.饱和汽压和相对湿度都与体积无关饱和汽压和相对湿度都与体积无关 E E饱和汽压和相对湿度都与体积有关饱和汽压和相对湿度都与体积有关 BCDBCD 解析解析: :在一定温度下在一定温度下, ,饱和汽压是一定的饱和汽压是一定的, ,饱和汽压随温度的升高而增大饱和汽压随温度的升高而增大, ,饱饱 和汽压与液体的种类有关和汽压与液体的种类有关, ,与体积无关与体积无关. .空气中所含水蒸气的压强空气中所含水蒸气的压强, ,称为空称为空 气的绝对湿度气的绝对湿度; ;相对湿度相对湿度= ,= ,夏天的饱和汽压大夏
24、天的饱和汽压大, ,在相对湿在相对湿 度相同时度相同时, ,夏天的绝对湿度大夏天的绝对湿度大. .由以上分析可知由以上分析可知B,C,DB,C,D正确正确. . 水蒸气的 同 度水的 和汽 实际压强 温饱压 3.3. 气体分子速率分布特点气体分子速率分布特点 (2017(2017全国全国卷卷,33)(,33)(多选多选) )氧气分子在氧气分子在0 0 和和 100 100 温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的 变化分别如图中两条曲线所示变化分别如图中两条曲线所示. .下列说法正确的是下列说法正确的是( ( )
25、) A.A.图中两条曲线下面积相等图中两条曲线下面积相等 B.B.图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形 C.C.图中实线对应于氧气分子在图中实线对应于氧气分子在100 100 时的情形时的情形 D.D.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目 E.E.与与0 0 时相比时相比,100 ,100 时氧气分子速率出现在时氧气分子速率出现在0 0400 m/s400 m/s区间内的分子数占区间内的分子数占 总分子数的百分比较大总分子数的百分比较大 ABCABC 解析解析: :温度是分子平均动能的标志温度是分子平均动能
26、的标志, ,温度升高分子的平均动能增加温度升高分子的平均动能增加, ,不同温不同温 度下相同速率的分子所占比例不同度下相同速率的分子所占比例不同, ,温度越高温度越高, ,速率大的分子占比例越高速率大的分子占比例越高, , 故虚线为故虚线为0 0 对应的曲线对应的曲线, ,实线是实线是100 100 对应的曲线对应的曲线, ,曲线下的面积都等于曲线下的面积都等于 1,1,选项选项A,B,CA,B,C正确正确; ;由图像可知选项由图像可知选项D D错误错误;0 ;0 时时300300400 m/s400 m/s速率的分子速率的分子 最多最多,100,100时时400400500 m/s500 m
27、/s速率的分子最多速率的分子最多, ,选项选项E E错误错误. . 考点二 气体压强的产生与计算考点二 气体压强的产生与计算 1.1.产生的原因产生的原因 由于大量气体分子无规则运动而碰撞器壁由于大量气体分子无规则运动而碰撞器壁, , 形成对器壁各处均匀、持续的形成对器壁各处均匀、持续的 压力压力, ,作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强. . 2.2.决定因素决定因素 (1)(1)宏观上宏观上: :决定于气体的温度和体积决定于气体的温度和体积. . (2)(2)微观上微观上: :决定于分子的平均动能和分子的密集程度决定于分子的平均动能和分子的密集程
28、度. . 3.3.平衡状态下气体压强的求法平衡状态下气体压强的求法 (1)(1)参考液片法参考液片法: :选取假想的液体薄片选取假想的液体薄片( (自身重力不计自身重力不计) )为研究对象为研究对象, ,分析液分析液 片两侧受力情况片两侧受力情况, ,建立平衡方程建立平衡方程, ,求得气体的压强求得气体的压强. . (2)(2)力平衡法力平衡法: :选与气体接触的液柱选与气体接触的液柱( (或活塞或活塞) )为研究对象进行受力分析为研究对象进行受力分析, ,得得 到液柱到液柱( (或活塞或活塞) )的受力平衡方程的受力平衡方程, ,求得气体的压强求得气体的压强. . (3)(3)等压面法等压面
29、法: :在连通器中在连通器中, ,同一种液体同一种液体( (中间不间断中间不间断) )同一深度处压强相等同一深度处压强相等. . 4.4.加速运动系统中封闭气体压强的求法加速运动系统中封闭气体压强的求法 选与气体接触的液柱或活塞为研究对象选与气体接触的液柱或活塞为研究对象, ,进行受力分析进行受力分析, ,利用牛顿第二定律利用牛顿第二定律 列方程求解列方程求解. . 【典例【典例2 2】 如图所示如图所示, ,一汽缸水平固定在静止的小车上一汽缸水平固定在静止的小车上, ,一质量为一质量为m m、面积为、面积为 S S的活塞将一定量的气体封闭在汽缸内的活塞将一定量的气体封闭在汽缸内, ,平衡时活
30、塞与汽缸底相距平衡时活塞与汽缸底相距L.L.现让小现让小 车以一较小的水平恒定加速度向右运动车以一较小的水平恒定加速度向右运动, ,稳定时发现活塞相对于汽缸移动了稳定时发现活塞相对于汽缸移动了 距离距离d.d.已知大气压强为已知大气压强为p p0 0, ,不计汽缸和活塞间的摩擦不计汽缸和活塞间的摩擦; ;且小车运动时且小车运动时, ,大气对大气对 活塞的压强仍可视为活塞的压强仍可视为p p0 0; ;整个过程温度保持不变整个过程温度保持不变. .求小车加速度的大小求小车加速度的大小. . 解析解析: :设小车加速度大小为设小车加速度大小为a,a,稳定时汽缸内气体的压强为稳定时汽缸内气体的压强为
31、p p1 1, ,则活塞受到汽则活塞受到汽 缸内、外气体的压力分别为缸内、外气体的压力分别为F F1 1=p=p1 1S,FS,F0 0=p=p0 0S S 由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得F F1 1-F-F0 0=ma=ma 小车静止时小车静止时, ,在平衡情况下在平衡情况下, ,汽缸内气体的压强应为汽缸内气体的压强应为p p0 0. . 由玻意耳定律得由玻意耳定律得p p1 1V V1 1=p=p0 0V V0 0 式中式中V V0 0=SL,V=SL,V1 1=S(L-d)=S(L-d) 联立以上各式得联立以上各式得a= .a= . 0 p Sd m L d 答案答案: : 0 p S
32、d m L d 反思总结反思总结 气体压强的计算技巧气体压强的计算技巧 气体压强的计算气体压强的计算, ,主要以与气体接触的活塞主要以与气体接触的活塞( (或汽缸或汽缸) )、水银柱为研究对象、水银柱为研究对象, , 前者常利用物体的平衡或牛顿第二定律来解决前者常利用物体的平衡或牛顿第二定律来解决, ,单位是帕斯卡单位是帕斯卡(Pa);(Pa);后者常后者常 利用大气压强及液体压强的竖直特性处理利用大气压强及液体压强的竖直特性处理, ,如如p=pp=p0 0+p+ph h,p=p,p=p0 0-p-ph h等等, ,单位主要单位主要 是是cmHgcmHg或或mmHg.mmHg. 多维训练多维训
33、练 1.1. 液体封闭气体的压强液体封闭气体的压强 竖直平面内有如图所示的均匀玻璃管竖直平面内有如图所示的均匀玻璃管, ,内用两段水银内用两段水银 柱封闭两段空气柱柱封闭两段空气柱a,b,a,b,各段水银柱高度如图所示各段水银柱高度如图所示, ,大气压为大气压为p p0 0, ,求空气柱求空气柱a,ba,b的的 压强各多大压强各多大. . 解析解析: :从开口端开始计算从开口端开始计算: :右端为大气压右端为大气压p p0 0, ,同种液体同一水平面上的压强相同种液体同一水平面上的压强相 同同, ,所以所以b b气柱的压强为气柱的压强为p pb b=p=p0 0+g(h+g(h2 2-h-h1
34、 1),),而而a a气柱的压强为气柱的压强为p pa a=p=pb b-gh-gh3 3=p=p0 0+ + g(hg(h2 2-h-h1 1-h-h3 3).). 答案答案: :p p0 0+ +g(hg(h2 2-h-h1 1-h-h3 3) ) p p0 0+ +g(hg(h2 2-h-h1 1) ) 2.2. 活塞封闭气体的压强活塞封闭气体的压强 如图所示如图所示, ,一固定的竖直汽缸由一大一小两个同一固定的竖直汽缸由一大一小两个同 轴圆筒组成轴圆筒组成, ,两圆筒中各有一个活塞两圆筒中各有一个活塞. .已知大活塞的质量为已知大活塞的质量为m m1 1, ,横截面积为横截面积为S S
35、1 1; ; 小活塞的质量为小活塞的质量为m m2 2, ,橫截面积为橫截面积为S S2 2; ;两活塞用刚性轻杆连接两活塞用刚性轻杆连接, ,汽缸外大气的压汽缸外大气的压 强为强为p p0 0, ,求系统静止时缸内气体的压强求系统静止时缸内气体的压强. . 答案答案: :见解析见解析 考点三 气体实验定律的应用考点三 气体实验定律的应用 1.1.三大气体实验定律三大气体实验定律 (1)(1)玻意耳定律玻意耳定律( (等温变化等温变化) ) p p1 1V V1 1=p=p2 2V V2 2或或pV=C(pV=C(常数常数).). 2.2.利用气体实验定律解决问题的基本思路利用气体实验定律解决
36、问题的基本思路 【典例典例3 3】 (2017 (2017全国全国卷卷,33),33)如图如图, ,容积均为容积均为V V的汽缸的汽缸A,BA,B下端有细管下端有细管( (容积容积 可忽略可忽略) )连通连通, ,阀门阀门K K2 2位于细管的中部位于细管的中部,A,B,A,B的顶部各有一阀门的顶部各有一阀门K K1 1,K,K3 3,B,B中有一可中有一可 自由滑动的活塞自由滑动的活塞( (质量、体积均可忽略质量、体积均可忽略).).初始时初始时, ,三个阀门均打开三个阀门均打开, ,活塞在活塞在B B的的 底部底部; ;关闭关闭K K2 2,K,K3 3, ,通过通过K K1 1给汽缸充气
37、给汽缸充气, ,使使A A中气体的压强达到大气压中气体的压强达到大气压p p0 0的的3 3倍后关倍后关 闭闭K K1 1. .已知室温为已知室温为27 ,27 ,汽缸导热汽缸导热. . (1)(1)打开打开K K2 2, ,求稳定时活塞上方气体的体积和压强求稳定时活塞上方气体的体积和压强; ; (2)(2)接着打开接着打开K K3 3, ,求稳定时活塞的位置求稳定时活塞的位置; ; (3)(3)再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20 ,20 ,求此时活塞下方气体的压强求此时活塞下方气体的压强. . 核心点拨核心点拨 (1) (1)充气后打开充气后打开K K2 2
38、,A,A中部分气体进入活塞下方中部分气体进入活塞下方, ,活塞上方与下活塞上方与下 方两部分气体压强相等方两部分气体压强相等, ,两部分气体体积之和为两部分气体体积之和为2V.2V. (2)(2)打开打开K K3 3, ,利用玻意耳定律求出活塞下方气体的压强利用玻意耳定律求出活塞下方气体的压强, ,判断活塞是停在汽缸判断活塞是停在汽缸 B B中某位置中某位置, ,还是位于最顶端还是位于最顶端. . 方法技巧方法技巧 关联气体状态变化问题分析技巧关联气体状态变化问题分析技巧 多个系统相互联系的定质量气体状态问题多个系统相互联系的定质量气体状态问题, ,往往以压强建立起系统间的关往往以压强建立起系
39、统间的关 系系, ,各系统独立进行状态分析各系统独立进行状态分析, ,分别应用相应的实验定律分别应用相应的实验定律, ,并充分挖掘各研并充分挖掘各研 究对象之间的压强、体积等量的有效关联究对象之间的压强、体积等量的有效关联. .若活塞可自由移动若活塞可自由移动, ,一般要根一般要根 据活塞平衡确定两部分气体的压强关系据活塞平衡确定两部分气体的压强关系. . 1.1. 活塞封闭气体状态变化问题活塞封闭气体状态变化问题 如图所示如图所示, ,两端开口的汽缸水平固定两端开口的汽缸水平固定,A,B,A,B是两是两 个厚度不计的活塞个厚度不计的活塞, ,可在汽缸内无摩擦滑动可在汽缸内无摩擦滑动, ,面积
40、分别为面积分别为S S1 1=20 cm=20 cm2 2,S,S2 2=10 cm=10 cm2 2, , 它们之间用一根细杆连接它们之间用一根细杆连接,B,B通过水平细绳绕过光滑的定滑轮与质量为通过水平细绳绕过光滑的定滑轮与质量为M=2 kgM=2 kg 的重物的重物C C连接连接, ,静止时汽缸中的气体温度静止时汽缸中的气体温度T T1 1=600 K,=600 K,汽缸两部分的气柱长均为汽缸两部分的气柱长均为L,L, 已知大气压强已知大气压强p p0 0=1=110105 5 Pa, Pa,取取g=10 m/sg=10 m/s2 2, ,缸内气体可看做理想气体缸内气体可看做理想气体.
41、. 多维训练多维训练 (1)(1)活塞静止时活塞静止时, ,求汽缸内气体的压强求汽缸内气体的压强; ; (2)(2)若降低汽缸内气体的温度若降低汽缸内气体的温度, ,当活塞当活塞A A缓慢向右移动缓慢向右移动 时时, ,求汽缸内气体的求汽缸内气体的 温度温度. . 解析解析: :(1)(1)设静止时汽缸内气体压强为设静止时汽缸内气体压强为p p1 1, ,活塞受力平衡活塞受力平衡p p1 1S S1 1+p+p0 0S S2 2=p=p0 0S S1 1+p+p1 1S S2 2+ + MgMg代入数据解得代入数据解得p p1 1=1.2=1.210105 5 Pa. Pa. 2 L 答案答案
42、: :(1)1.2(1)1.210105 5 Pa Pa (2)500 K(2)500 K 2.2. 关联气体的状态变化问题关联气体的状态变化问题 (2017(2017安徽合肥二模安徽合肥二模) )如图所示如图所示, ,粗细均匀的粗细均匀的 弯曲玻璃管弯曲玻璃管A,BA,B两端开口两端开口, ,管内有一段水银柱管内有一段水银柱, ,中管内水银面与管口中管内水银面与管口A A之间气之间气 体柱长为体柱长为L LA A=40 cm,=40 cm,右管内气体柱长为右管内气体柱长为L LB B=39 cm.=39 cm.先将口先将口B B封闭封闭, ,再将左管竖直再将左管竖直 插入水银槽中插入水银槽中
43、, ,设被封闭的气体为理想气体设被封闭的气体为理想气体, ,整个过程温度不变整个过程温度不变, ,若稳定后进若稳定后进 入左管的水银面比水银槽水银面低入左管的水银面比水银槽水银面低4 cm,4 cm,已知大气压强已知大气压强p p0 0=76 cmHg,=76 cmHg,求求: : (1)A(1)A端上方气柱长度端上方气柱长度; ; (2)(2)稳定后右管内的气体压强稳定后右管内的气体压强. . 解析解析: :(1)(1)设设A A端上方气柱长度为端上方气柱长度为L L1 1, ,由题可知由题可知, ,插入水银槽后左管内气体插入水银槽后左管内气体 压强为压强为p p1 1=p=p0 0+h=8
44、0 cmHg+h=80 cmHg 由玻意耳定律得由玻意耳定律得p p0 0L LA A=p=p1 1L L1 1 所以所以A A端上方气柱长度为端上方气柱长度为L L1 1=38 cm.=38 cm. (2)(2)设右管水银面上升设右管水银面上升h,h,则右管内气柱长度为则右管内气柱长度为L LB B-h,-h,气体压强为气体压强为p p1 1-2h,-2h, 由玻意耳定律得由玻意耳定律得p p0 0L LB B=(p=(p1 1-2h)(L-2h)(LB B-h)-h) 解得解得h=1 cm(h=78 cmh=1 cm(h=78 cm舍去舍去) ) 所以右管内气体压强为所以右管内气体压强为p
45、 p2 2=p=p1 1-2h=78 cmHg.-2h=78 cmHg. 答案答案: :(1)38 cm(1)38 cm (2)78 cmHg(2)78 cmHg 考点四 气体状态变化中的图像问题考点四 气体状态变化中的图像问题 一定质量气体状态变化图像对比一定质量气体状态变化图像对比 【典例典例4 4】 (2018(2018山东青岛模拟山东青岛模拟) )如图所示如图所示, ,一定质量的理想气体从状态一定质量的理想气体从状态A A经经 B,C,DB,C,D再回到再回到A,A,问问AB,BC,CD,DAAB,BC,CD,DA分别是什么过程分别是什么过程? ?已知在状态已知在状态A A时体积为时体
46、积为1 L,1 L, 请把此图改画为请把此图改画为p-Vp-V图像图像. . 答案答案: :见解析见解析 反思总结反思总结 气体状态变化图像的应用技巧气体状态变化图像的应用技巧 (1)(1)图像上的点表示一定质量的理想气体的一个状态图像上的点表示一定质量的理想气体的一个状态, ,它对应着三个状它对应着三个状 态参量态参量; ;图像上的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态图像上的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态 变化的一个过程变化的一个过程. . (2)(2)在在V-TV-T图像图像( (或或p-Tp-T图像图像) )中中, ,比较两个状态的压强比较两个状态的压强( (或
47、体积或体积) )大小大小, ,可以可以 比较这两个状态到原点连线的斜率的大小比较这两个状态到原点连线的斜率的大小, ,其规律是其规律是: :斜率越大斜率越大, ,压强压强 ( (或体积或体积) )越小越小; ;斜率越小斜率越小, ,压强压强( (或体积或体积) )越大越大. . 1.1.V-TV-T图像的应用图像的应用 ( (多选多选) )如图所示如图所示, ,一定质量的理想气体一定质量的理想气体, ,从图示从图示A A状态开始状态开始, , 经历了经历了B,CB,C状态状态, ,最后到最后到D D状态状态, ,下列判断中正确的是下列判断中正确的是( ( ) ) A.ABA.AB温度升高温度升
48、高, ,压强不变压强不变 B.BCB.BC体积不变体积不变, ,压强变大压强变大 C.BCC.BC体积不变体积不变, ,压强不变压强不变 D.CDD.CD体积变小体积变小, ,压强变大压强变大 多维训练多维训练 ADAD 2.2. 图像间的转换图像间的转换 一定质量的理想气体经历了温度缓慢升高的变化一定质量的理想气体经历了温度缓慢升高的变化, ,如图所如图所 示示,p-T,p-T和和V-TV-T图各记录了其部分变化过程图各记录了其部分变化过程, ,试求试求: : (1)(1)温度温度600 K600 K时气体的压强时气体的压强; ; 答案答案: :(1)1.25(1)1.2510105 5 Pa Pa (2)(2)在在p-Tp-T图像上将温度从图像上将温度从400 K400 K升高到升高到600 K600 K的变化过程补充完整的变化过程补充完整. . 解析解析: : (2) (2)在原在原p-