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一、固體和液體

  1. 固體：具有一定的形狀和體積，不易壓縮。

（1）固體可分為晶體和非晶體，晶體又分為單晶體和多晶體。

（2）單晶體：有規(guī)則的幾何形狀，各向異性，有確定熔點(diǎn)。

多晶體：沒有規(guī)則的幾何形狀，不顯示各向異性，有確定的熔點(diǎn)。

（3）非晶體：沒有規(guī)則的幾何形狀，各向同性，沒有一定的熔點(diǎn)。晶體和非晶體可以相互轉(zhuǎn)化。

（4）固體的微觀結(jié)構(gòu)：組成晶體的物質(zhì)粒子依照一定規(guī)律在空間整齊排列，粒子在其平衡位置附近做微振動。

（5）晶體的特性可以用固體的微觀結(jié)構(gòu)來解釋。

（6）固體新材料如半導(dǎo)體材料、磁存儲材料、納米材料等。

  2. 液體：有一定的體積，無一定的形狀，不易壓縮。

（1）液體的微觀結(jié)構(gòu)：液體分子排列是部分有序，整體無序。

（2）液體的微觀結(jié)構(gòu)可解釋液體表現(xiàn)出的各向異性。

（3）液體的表面張力是表面層內(nèi)分子力作用的結(jié)果，是液體表面具有收縮趨勢的原因。

  3. 液晶

（1）液晶是一種介于固態(tài)和液態(tài)之間的中間態(tài)物質(zhì)。

（2）液晶是現(xiàn)代應(yīng)用廣泛的新型材料。

二、氣體的狀態(tài)參量

  1. 溫度（T或t）

       （1）意義：宏觀上表示物體的冷熱程度，微觀上表示物體中分子平均動能的大小。

（2）數(shù)值表示法

①攝氏溫標(biāo)t：單位℃，在1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的冰點(diǎn)為0℃，沸點(diǎn)為100℃。

②熱力學(xué)溫標(biāo)T：單位K，把-273℃作為0K。

③就每一度表示的溫標(biāo)變化來說，兩種溫標(biāo)是相同的，只是零值起點(diǎn)不同，所以二者關(guān)系：，△T=△t。

  2. 體積V

指氣體分子所能達(dá)到的空間，即氣體所充滿容器的容積。

單位：。

  3. 壓強(qiáng)

（1）定義：器壁單位面積上受到的壓力就是氣體的壓強(qiáng)。

（2）微觀意義：它是大量氣體分子對容器器壁的撞擊產(chǎn)生的，它決定于單位體積內(nèi)的分子數(shù)和分子的平均動能。

（3）單位：帕斯卡（Pa）

  4. 氣體的狀態(tài)

一定質(zhì)量的氣體，如果溫度、體積和壓強(qiáng)這三個量都不變，就說氣體處于一定的狀態(tài)，氣體狀態(tài)變化時，只有一個參量改變是不可能的，至少兩個或者三個參量同時改變。

三、氣體實(shí)驗(yàn)定律

  1. 玻意耳定律

（1）內(nèi)容：一定質(zhì)量的氣體，在溫度保持不變時，它的壓強(qiáng)和體積成反比；或者說，壓強(qiáng)和體積的乘積保持不變，此即玻意耳定律。

（2）數(shù)學(xué)表達(dá)式：（常量）或。

（3）適用條件：①氣體質(zhì)量不變、溫度不變；

②氣體溫度不太低、壓強(qiáng)不太大。

（4）等溫線（或p-V圖象或圖象如圖）

  2. 查理定律

（1）等容變化：氣體在體積保持不變的情況下發(fā)生的狀態(tài)變化，叫做等容變化。

（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：實(shí)驗(yàn)表明：一定質(zhì)量的氣體，在體積保持不變的情況下，它的壓強(qiáng)隨著溫度的升高而增大，隨著溫度的降低而減小。

（3）查理定律

①內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，它的壓強(qiáng)跟熱力學(xué)溫度成正比，這個規(guī)律叫做查理定律。

②數(shù)學(xué)表達(dá)式：

對于一定質(zhì)量的某種氣體，在兩個確定的狀態(tài)I（、、）和II（、、）

有：或。

③成立條件：a. 溫度不太低（與室溫相比）；b. 壓強(qiáng)不太高（與大氣壓相比）；c. 氣體的質(zhì)量保持不變；d. 氣體的體積保持不變。

（4）等容變化圖象

①由函數(shù)式可知，在坐標(biāo)系中，等容線是一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜的直線，如圖所示。

②必須明確：質(zhì)量一定的氣體，不同等容線的直線斜率不同，斜率越小，體積越大，如圖所示，。

  3. 蓋·呂薩克定律

（1）等壓變化：氣體在壓強(qiáng)不變的情況下發(fā)生的狀態(tài)變化叫等壓變化。

（2）蓋·呂薩克定律

①內(nèi)容：一定質(zhì)量的氣體在壓強(qiáng)不變的情況下，它的體積跟熱力學(xué)溫度成正比。

②數(shù)學(xué)表達(dá)式：或。

（3）等壓變化圖象：由得，在坐標(biāo)系中，等壓線是一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜的直線，對于一定質(zhì)量的氣體，不同等壓線的斜率不同，斜率越小，壓強(qiáng)越大，如圖所示，。

四、飽和蒸汽和空氣的濕度

  1. 飽和汽和未飽和汽

       當(dāng)蒸汽的密度達(dá)到一定值以后，液體和蒸汽之間達(dá)到了動態(tài)平衡（單位時間內(nèi)，出入液面的分子數(shù)相同），這種狀態(tài)的氣體叫做飽和蒸汽。尚未達(dá)到平衡狀態(tài)的氣體稱為未飽和蒸汽，在一定溫度下，飽和蒸汽的密度是一定的，未飽和蒸汽的密度小于飽和蒸汽的密度。

  2. 飽和汽壓

飽和汽所具有的壓強(qiáng)，叫做這種液體的飽和汽壓，實(shí)驗(yàn)得出以下結(jié)論：

（1）在相同的溫度下，不同液體的飽和汽壓一般是不同的，揮發(fā)性大的液體，飽和汽壓大。

（2）飽和汽壓隨溫度的升高而升高。

（3）飽和汽壓與其體積大小無關(guān)。

  3. 空氣濕度

空氣中所含水蒸氣的壓強(qiáng)表征空氣的濕度，某一溫度下，空氣中水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)與該溫度下水的飽和汽壓的百分比叫做這時空氣的相對濕度，一般說來，相對濕度為40%~60%時，是我國大多數(shù)人民感覺理想舒適的氣候環(huán)境。

相對濕度的計(jì)算式：

其中P表示空氣的濕度，表示同一溫度下水的飽和汽壓，B表示相對濕度。

【典型例題】

一、幾種常見情況的壓強(qiáng)計(jì)算

  1. 在氣體流通的區(qū)域，各處壓強(qiáng)相等，如容器與外界相通，容器內(nèi)外壓強(qiáng)相等；用細(xì)管相連的容器，平衡時兩邊氣體壓強(qiáng)相等。

  2. 液體內(nèi)深為h處的總壓強(qiáng)為，式中為液面上方的大氣壓強(qiáng)。在水銀內(nèi)，用作單位時可表示為。

  3. 連通器內(nèi)靜止的液體，同種液體同一水平面上各處壓強(qiáng)相等。

  4. 參考液片法的一般思路

（1）選取假想的一個液體薄片（其自重不計(jì)）為研究對象。

（2）分析液片兩側(cè)受力情況，建立力的方程，消去橫截面積，得到液片兩側(cè)的壓強(qiáng)平衡方程。

（3）解方程，求得氣體壓強(qiáng)。

  5. 平衡條件法

欲求用固體（如活塞等）封閉在靜止容器內(nèi)的氣體壓強(qiáng)，應(yīng)對固體進(jìn)行受力分析，然后根據(jù)平衡條件求解。

  6. 當(dāng)封閉氣體所在的系統(tǒng)處于力學(xué)非平衡的狀態(tài)時，欲求封閉氣體的壓強(qiáng)，首先選擇恰當(dāng)?shù)膶ο螅ㄈ缗c氣體相關(guān)聯(lián)的液柱、活塞等），并對其進(jìn)行正確的受力分析（特別注意內(nèi)、外氣體的壓力），然后根據(jù)牛頓第二定律列方程求解。

  例1. 一圓形氣缸靜置于地面上，如圖（1）所示，氣缸筒的質(zhì)量為M，活塞的質(zhì)量為m，活塞面積為S，大氣壓強(qiáng)為，現(xiàn)將活塞緩慢上提，求氣缸離地面時氣缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)。（忽略摩擦）

解析：此題中的活塞和氣缸處于平衡狀態(tài)，以活塞為對象，受力分析如圖（2），由平衡條件得，

再以活塞和氣缸整體為對象，則有②

由①②式解得。

方法點(diǎn)撥：求固體（活塞或氣缸）封閉的氣體的壓強(qiáng)，由于該固體必定受到氣體的壓力，所以可通過對該固體進(jìn)行受力分析，由平衡條件建立方程，來找出氣體的壓強(qiáng)。這里要特別注意大氣壓力，何時必須考慮，何時可不考慮，本題也可以取氣缸為對象有，得

  例2. 如圖所示的試管內(nèi)由水銀封有一定質(zhì)量的氣體，靜止時氣柱長為，大氣壓強(qiáng)為，當(dāng)試管繞豎直軸以角速度在水平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動時氣柱長變?yōu)長，其他尺寸如圖所示，求轉(zhuǎn)動時的氣體壓強(qiáng)（設(shè)溫度不變，管截面積為S，水銀密度為）。

解析：選取水銀柱為研究對象，轉(zhuǎn)動所需向心力由液柱兩側(cè)氣體壓力差提供。

二、氣體實(shí)驗(yàn)定律的應(yīng)用

理想氣體的狀態(tài)方程為恒量，由此可以看出，當(dāng)其中一個參量發(fā)生變化時，另兩個參量至少有一個會發(fā)生變化。

  例3. 一活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在氣缸內(nèi)，初始時氣體體積為，用DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)測得此時氣體的溫度和壓強(qiáng)分別為和，推動活塞壓縮氣體測得氣體的溫度和壓強(qiáng)分別為和。

       （1）求此時氣體的體積；

（2）保持溫度不變，緩慢改變作用在活塞上的力，使氣體壓強(qiáng)變?yōu)?/span>，求此時氣體的體積。

解析：（1）以氣缸內(nèi)封閉氣體為研究對象，初始狀態(tài)：

（2）由查理定律得：

答案：（1）

（2）

 例4. 內(nèi)壁光滑的導(dǎo)熱氣缸豎直浸放在盛有冰水混合物的水槽中，用不計(jì)質(zhì)量的活塞封閉壓強(qiáng)為，體積為的理想氣體，現(xiàn)在活塞上方緩緩倒上沙子，使封閉氣體的體積變?yōu)樵瓉淼囊话?，然后將氣缸移出水槽緩慢加熱，使氣體溫度變?yōu)?27℃。

（1）求氣缸內(nèi)氣體的終體積；

（2）在圖上畫出整個過程中氣缸內(nèi)氣體狀態(tài)變化的圖象。（大氣壓強(qiáng)為）

解析：在活塞上方倒沙的過程中溫度保持不變，在緩慢加熱到127℃的過程中壓強(qiáng)保持不變。

（1）在活塞上方倒沙的過程中溫度保持不變，即解得

在緩慢加熱到127℃的過程中壓強(qiáng)保持不變，則

所以。

（2）如圖所示

答案：（1）  （2）見解析圖

三、實(shí)驗(yàn)定律圖象的應(yīng)用

對于氣體實(shí)驗(yàn)定律的圖象，一定分清是什么圖象即圖象的性質(zhì)。

等溫線是雙曲線，雙曲線與兩軸間的面積愈大，溫度愈高。

等容線是一條過原點(diǎn)的直線，直線的斜率表示等容的容積，斜率小的體積大。

等壓線是一條過原點(diǎn)的直線，其斜率表示壓強(qiáng)，斜率越小，壓強(qiáng)愈大。

  例5. 氣缸中有一定質(zhì)量的理想氣體，開始時處于狀態(tài)A，在保持體積不變的條件下，逐漸增加氣體的壓強(qiáng)，到達(dá)狀態(tài)B；再保持溫度不變，體積逐漸膨脹到達(dá)狀態(tài)C；后保持壓強(qiáng)不變，體積減小，回到狀態(tài)A。下面圖中哪些能正確反映上述過程（    ）

       A. 只有①③和④                                            B. 只有②③和④

C. 只有①和④                                    D. 只有②和③

答案：B

  例6. 一定質(zhì)量的某種氣體自狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)C變化到狀態(tài)B，這一過程在圖上表示如圖所示，則

 A. 在過程AC中，氣體的壓強(qiáng)不斷變大

B. 在過程CB中，氣體的壓強(qiáng)不斷變小

C. 在狀態(tài)A時，氣體的壓強(qiáng)大

D. 在狀態(tài)B時，氣體的壓強(qiáng)大

解析：氣體的AC變化過程是等溫變化，由可知，體積減小，壓強(qiáng)增大，故A正確。在CB變化過程中，氣體的體積不發(fā)生變化，即為等容變化，由可知，溫度升高，壓強(qiáng)增大，B錯，綜上所述在ACB過程中氣體壓強(qiáng)始終增大，所以氣體在狀態(tài)B時的壓強(qiáng)大，故C錯，D對。

答案：AD。

【模擬試題】

  1. 某種氣體的溫度是0℃，可以說

       A. 氣體中分子的溫度是0℃

B. 氣體中分子運(yùn)動速度快的溫度一定高于0℃，運(yùn)動速度慢的溫度一定低于0℃，所以氣體平均溫度是0℃

C. 氣體溫度升高時，分子平均速率要增大

D. 該氣體分子的平均速率是確定的

  2. 如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)a沿直線ab變化到狀態(tài)b，在此過程中，氣體分子平均速率的變化情況是

 A. 不斷增大         B. 不斷減小         C. 先減小后增大         D. 先增大后減小

  3. 如圖所示，一根一端封閉的玻璃管開口向下插入水銀槽中，內(nèi)封一定質(zhì)量的氣體，管內(nèi)水銀面低于管外，在溫度不變時，將玻璃管稍向下插一些，下列說法正確的是

 A. 玻璃管內(nèi)氣體體積減小

B. 玻璃管內(nèi)氣體體積增大

C. 管內(nèi)外水銀面高度差減小

D. 管內(nèi)外水銀面高度差增大

  4. 云母薄片和玻璃片分別涂一層很薄的石蠟，然后用燒熱的鋼針去接觸云母片及玻璃片的反面，石蠟熔化，如圖所示，那么

 A. 熔化的石蠟呈圓形的是玻璃片

B. 熔化的石蠟呈圓形的是云母片

C. 實(shí)驗(yàn)說明玻璃片各向同性是非晶體

D. 實(shí)驗(yàn)說明云母片各向同性是晶體

  5. 如圖所示，長度為、內(nèi)徑均勻的細(xì)直玻璃管，一端封閉，開口向上豎直放置，管內(nèi)用25cm長的水銀柱封閉44cm長的空氣柱，外界大氣壓為75cmHg，若將玻璃管在豎直平面內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)，使管開口向下，此過程

       A. 水銀全部流出管外

B. 水銀不會流出，封閉氣柱長75cm

C. 水銀部分流出，封閉氣柱長88cm

D. 水銀部分流出，封閉氣柱長80cm

  6. 甲、乙兩個相同的密閉容器中分別裝有等質(zhì)量的同種氣體，已知甲、乙容器中氣體的壓強(qiáng)分別為、，且，則

       A. 甲容器中氣體的溫度高于乙容器中氣體的溫度

B. 甲容器中氣體的溫度低于乙容器中氣體的溫度

C. 甲容器中氣體分子的平均動能小于乙容器中氣體分子的平均動能

D. 甲容器中氣體分子的平均動能大于乙容器中氣體分子的平均動能

  7. 對一定量的氣體，若用N表示單位時間內(nèi)與器壁單位面積碰撞的分子數(shù)，則

A. 當(dāng)體積減小時，N必定增加

B. 當(dāng)溫度升高時，N必定增加

C. 當(dāng)壓強(qiáng)不變而體積和溫度變化時，N必定變化

D. 當(dāng)壓強(qiáng)不變而體積和溫度變化時，N可能不變

  8. （經(jīng)典回放）一個質(zhì)量可不計(jì)的活塞將一定量的理想氣體封閉在上端開口的直立圓筒形氣缸內(nèi)，活塞上堆放著鐵砂，如圖所示，初活塞擱置在氣缸內(nèi)壁的固定卡環(huán)上，氣體柱的高度為，壓強(qiáng)等于大氣壓強(qiáng)，現(xiàn)對氣體緩慢加熱，當(dāng)氣體溫度升高了時，活塞（及鐵砂）開始離開卡環(huán)而上升，繼續(xù)加熱直到氣柱高度為，此后，在維持溫度不變的條件下逐漸取走鐵砂，直到鐵砂全部取走時，氣柱高度變?yōu)?/span>，求此時氣體的溫度。（不計(jì)活塞與氣缸之間的摩擦）