第2節氣體液體固體一、氣體的性質平均動能容積

1.氣體的狀態參量. (1)溫度：在宏觀上表示物體的冷熱程度；在微觀上是分子____________的標志. (2)體積：氣體總是充滿它所在的容器，所以氣體的體積總是等于盛裝氣體的容器的________.頻繁碰撞

(3)壓強：氣體的壓強是由于氣體分子____________器壁而產生的.2.氣體分子動理論.(1)氣體分子運動的特點.大它能達到的整個空間

①氣體分子間距較______，分子力可以忽略，因此分子間除碰撞外不受其他力的作用，故氣體能充滿_____________________. ②分子做無規則的運動，速率有大有小，且時而變化，大量分子的速率按“__________，__________”的規律分布. ③溫度升高時，速率小的分子數________，速率大的分子數________，分子的平均速率將________，但速率分布規律不變.中間多兩頭少減少增多增大

(2)氣體壓強的微觀意義.

氣體的壓強是大量分子頻繁碰撞器壁產生的.壓強的大小跟兩個因素有關：①氣體分子的________；②氣體分子的_________.平均動能密集程度項目玻意耳定律查理定律蓋-呂薩克定律內容一定質量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強與體積成①_______一定質量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強與熱力學溫度成②_____一定質量的某種氣體，在壓強不變的情況下，其體積與熱力學溫度成③________3.氣體實驗定律.反比正比正比項目玻意耳定律查理定律蓋-呂薩克定律表達式④__________⑤__________或⑥________

⑦__________或⑧__________圖像(續表)p1V1＝p2V24.理想氣體的狀態方程.pV T一定質量的理想氣體的狀態方程：_______＝C(恒量).項目晶體非晶體單晶體多晶體外形規則①________熔點確定不確定物理性質各向②______性各向③______性原子排列規則，但多晶體每個晶粒間的排列無規則無規則二、固體和液體1.晶體和非晶體.不規則異同項目晶體非晶體單晶體多晶體形成與 轉化有的物質在不同條件下能夠形成不同的④________；同一物質可能以⑤__________和⑥________兩種不同的形態出現；有些⑦______在一定的條件下也可轉化為⑧________典型物質石英、云母、食鹽、硫酸銅玻璃、蜂蠟、松香(續表)晶體晶體非晶體晶體非晶體注意：多晶體沒有確定的幾何形狀，且多晶體是各向同性的.2.液體、液晶.吸引

(1)液體的表面張力.

液體表面各部分間相互________的力叫表面張力.表面張力使液體自動收縮，液體表面有收縮到最小的趨勢.表面張力的方向和液面相切；其大小除了跟邊界線的長度有關外，還跟液體的種類、溫度有關.(2)液晶的特性.異流動性液體

①液晶分子既保持排列有序而顯示各向______性，又可以自由移動位置，保持了液體的____________. ②液晶分子的位置無序使它像_______，排列有序使它像晶體. ③液晶分子的排列從某個方向看比較整齊，從另一個方向看則是雜亂無章的. ④液晶的物理性質很容易在外界的影響下發生改變.【基礎自測】1.判斷下列題目的正誤.(1)晶體有天然規則的幾何形狀，是因為晶體的物質微粒是規則排列的.()(2)單晶體的所有物理性質都是各向異性的.()(3)多晶體和非晶體的物理性質都是各向同性的.()(4)液晶是液體和晶體的混合物.()(5)小船浮于水面上不是由于液體的表面張力.()答案：(1)√

(2)×

(3)√

(4)×

(5)√

2.2021年，“嫦娥五號”探測器順利完成月球采樣任務并返回地球.探測器上裝有用石英制成的傳感器，其受壓時表面會產生大小相等、符號相反的電荷——壓電效應.如圖14-2-1所示，石英晶體沿垂直于x軸晶面上的壓電效應最顯著.下列)圖14-2-1關于石英晶體說法正確的是( A.沒有確定的熔點

B.具有各向同性的壓電效應

C.沒有確定的幾何形狀

D.是單晶體

答案：D3.對一定質量的氣體，若用N表示單位時間內與器壁單位面積碰撞的分子數，則下列說法正確的是()A.當體積減小時，N必定增加B.當溫度升高時，N必定增加C.當壓強不變而體積和溫度變化時，N必定變化D.當體積不變而壓強和溫度變化時，N可能不變

解析：氣體的體積減小或溫度升高時，壓強和溫度是怎樣變化的并不清楚，不能判斷N是必定增加的，A、B錯誤.當壓強不變而體積和溫度變化時，存在兩種變化的可能性：一是體積增大時，溫度升高，分子的平均動能變大，即分子對器壁碰撞的力度增大，因壓強不變，因此對器壁碰撞的頻繁度降低，就是N減小.二是體積減小時，溫度降低，同理可推知N增大，C正確，D錯誤.答案：C4.一定質量的氣體在溫度保持不變的情況下，壓強增大到原來的4倍，則氣體的體積變為原來的()A.4B.2C.12

1D. 4答案：D熱點1固體與液體的性質考向1固體的性質[熱點歸納]晶體和非晶體.(1)單晶體具有各向異性，但不是在各種物理性質上都表現出各向異性.(2)只要是具有各向異性的物體必定是晶體，且是單晶體.(3)只要是具有確定熔點的物體必定是晶體，反之，必是非晶體.(4)晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉化.【典題1】(多選)玻璃的出現和使用在人類生活里已有四千多)年的歷史，它是一種非晶體.下列關于玻璃的說法正確的有( A.沒有固定的熔點

B.天然具有規則的幾何形狀

C.沿不同方向的導熱性能相同

D.分子在空間上周期性排列

解析：根據非晶體的特點可知，非晶體是指組成物質的分子(或原子、離子)不呈空間有規則周期性排列的固體.它沒有一定規則的外形.它的物理性質在各個方向上是相同的，叫“各向同性”.它沒有固定的熔點，故A、C正確.答案：AC形成原因表面層中分子間的距離比液體內部分子間的距離大，分子間的相互作用力表現為引力表面特性表面層分子間的引力使液面產生了表面張力，使液體表面好像一層繃緊的彈性薄膜考向2液體的性質[熱點歸納]液體表面張力.表面張力的方向和液面相切，垂直于液面上的各條分界線表面張力的效果表面張力使液體表面具有收縮趨勢，使液體表面積趨于最小，而在體積相同的條件下，球形的表面積最小(續表)【典題2】往兩個玻璃杯中分別注入水和水銀，液面出現如圖14-2-2所示現象，下列說法正確的是()

A.水不浸潤玻璃

B.水銀浸潤玻璃

C.玻璃分子對附著層內水分子的吸引力大于水內部分子之間的吸引力

D.玻璃分子對附著層內水銀分子的吸引力大于水銀內部分子之間的吸引力圖14-2-2

解析：水浸潤玻璃，水銀不浸潤玻璃，浸潤與否關鍵看附著層的分子間距與液體分子間距比較，如果附著層中的分子密度大(即容器壁對液體分子的吸引力大于液體分子對液體分子的吸引力)，則表現為附著層中的分子作用力表現為斥力，使得液面張開，表現為浸潤現象，反之相圖D70同分析，可以如圖D70所示理解.

答案：C熱點2氣體壓強的產生與計算考向1壓強的產生[熱點歸納]

1.產生的原因：氣體的壓強是大量分子頻繁地碰撞器壁而產生的，單個分子碰撞器壁的沖力是短暫的，但大量分子頻繁地碰撞器壁，對器壁就產生了持續、平均的作用力，數值上氣體壓強等于大量分子作用在器壁單位面積的平均作用力.2.決定因素：(1)從宏觀上看，氣體壓強由體積和溫度決定.(2)從微觀上看，氣體壓強由氣體分子的密集程度和平均動能決定.A.是由氣體分子間的相互作用力(吸引和排斥)產生的B.是由大量氣體分子頻繁地碰撞器壁所產生的C.是由氣體受到的重力所產生的D.當容器自由下落時將減小為零

解析：氣體壓強產生的原因：大量做無規則熱運動的分子對器壁頻繁、持續地碰撞產生了氣體的壓強，A、C錯誤，B正確.當容器自由下落時，雖然處于失重狀態，但分子熱運動不會停止，故壓強不會減小為零，D錯誤.答案：ACD方法技巧(1)氣體壓強與大氣壓強不同，大氣壓強由重力而產生，隨高度增大而減小，氣體壓強由大量氣體分子頻繁碰撞器壁而產生，大小不隨高度而變化. (2)容器內氣體的壓強是大量分子頻繁碰撞器壁而產生的，并非因其重力而產生.平衡狀態力平衡法選取與氣體接觸的液柱(或活塞)為研究對象進行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得氣體的壓強等壓面法在連通器中，同一種液體(中間不間斷)同一深度處壓強相等.液體內深h處的總壓強

p＝p0＋ρgh，p0為液面上方的壓強考向2壓強的計算[熱點歸納]1.封閉氣體壓強的求法.平衡狀態液片法選取假想的液體薄片(自身重力不計)為研究對象，分析液片兩側受力情況，建立平衡方程，消去面積，得到液片兩側壓強相等方程，求得氣體的壓強加速運動系統選取與氣體接觸的液柱(或活塞)為研究對象，進行受力分析，利用牛頓第二定律列方程求解.(續表)2.氣體壓強計算的兩類模型.(1)活塞模型.圖14-2-3所示是最常見的封閉氣體的兩種方式.甲乙圖14-2-3

對“活塞模型”類求壓強的問題，其基本的方法就是先對“活塞”進行受力分析，然后根據平衡條件或牛頓第二定律列方程.圖甲中活塞的質量為m，活塞橫截面積為S，外界大氣壓強為p0.由于活塞處于平衡狀態，所以p0S＋mg＝pS.

(2)連通器模型.圖14-2-4

如圖14-2-4所示，“U”形管豎直放置.根據帕斯卡定律可知，同一液體中的相同高度處壓強一定相等.所以氣體B和A的壓強關系可由圖中虛線所示的等高線聯系起來.則有pB＋ρgh2＝pA.而pA＝p0＋ρgh1，所以氣體B的壓強為pB＝p0＋ρg(h1－h2).

其實該類問題與“活塞模型”并沒有什么本質的區別.熟練后以上壓強的關系式均可直接寫出，不一定都要從受力分析入手.

【典題4】(2021年山東淄博段考)如圖14-2-5所示，一個橫截面積為S的圓筒形容器豎直放置，容器上端放一金屬圓板，金屬圓板的上表面是水平的，下表面是傾斜的，下表面與水平面的夾角為θ，圓板的質量為M，不計圓板與容器內壁的摩擦.若大氣壓強為p0，則被圓板封閉在容器中的氣體的壓強為下列選項中的()圖14-2-5·cosθ＝Mg＋p0S

解析：圓板的下表面是傾斜的，氣體對其產生的壓力應與該面垂直.為求氣體的壓強，應以封閉氣體的金屬圓板為研究對象，其受力分析如圖D71所示.由物體的平衡條件得p

Scosθ解得p＝p0＋Mg

.

S圖D71答案：D熱點3氣體實驗定律和理想氣體狀態方程[熱點歸納]1.理想氣體.

(1)宏觀上講，理想氣體是指在任何條件下始終遵守氣體實驗定律的氣體，實際中氣體在壓強不太大、溫度不太低的條件下，可視為理想氣體.

(2)微觀上講，理想氣體的分子間除碰撞外無其他作用力，分子本身沒有體積，即它所占據的空間認為都是可以被壓縮的空間.2.理想氣體狀態方程與氣體實驗定律的關系.3.兩個重要的推論.

考向1等溫變化

【典題5】(2023年湖北卷)如圖14-2-6所示，豎直放置在水平桌面上的左右兩汽缸粗細均勻，內壁光滑，橫截面積分別為S、2S，由體積可忽略的細管在底部連通.兩汽缸中各有一輕質活塞將一定質量的理想氣體封閉，左側汽缸底部與活塞用輕質細彈簧相連.初始時，兩汽缸內封閉氣柱的高度均為H，彈簧長度恰好為原長.現往右側活塞上表面緩慢添加一定質量的沙子，直至右側活塞下降汽缸足夠長，汽缸內氣體溫度始終不變，彈簧始終在彈性限度內.求：(1)最終汽缸內氣體的壓強.(2)彈簧的勁度系數和添加的沙子質量.圖14-2-6

解：(1)對左右氣缸內所封的氣體，初態壓強為p1＝p0，體積為

V1＝SH＋2SH＝3SH

末態壓強為p2，體積為

(2)設添加的沙子質量為m，對右邊活塞受力分析可知mg＋p0·2S＝p2·2S

對左側活塞受力分析可知

考向2等容變化

【典題6】(2023年海南卷)如圖14-2-7所示，某飲料瓶內密封一定質量的理想氣體，t＝27℃時，壓強p＝1.050×105

Pa，則 (1)t′＝37℃時，氣壓是多大？

(2)保持溫度不變，擠壓氣體，使之壓強與(1)相同時，氣體體積變為原來的多少倍？圖14-2-7解：(1)瓶內氣體的始末狀態的熱力學溫度分別為T＝(27＋273)K＝300KT′＝(37＋273)K＝310K解得p′＝1.085×105

Pa.(2)保持溫度不變，擠壓氣體，等溫變化過程，由玻意耳定律有pV＝p′V′解得V′≈0.97V即氣體體積為原來的0.97倍.考向3等壓變化

【典題7】(2023年河南聯考)航天員出艙活動前要在節點艙(做出艙準備的氣閘艙)穿上特制的航天服，航天服內密封有一定質量的氣體(視為理想氣體)，密封氣體的體積V1＝2.4L，壓強p1＝1.0×105

Pa，溫度t1＝27℃.航天服內氣體的平均摩爾質量M＝29g/mol.已知在壓強p0＝1×105

Pa、溫度t0＝0℃時，氣體的摩爾體積均為V0＝22.4L/mol.估算航天服內密封氣體的質量m(計算結果保留3位有效數字).T1＝273K＋27K＝300KT0＝273K解得V2＝2.184L解得m≈2.83g.

考向4理想氣體狀態方程

【典題8】(多選，2023年新課標卷)如圖14-2-8所示，一封閉著理想氣體的絕熱汽缸置于水平地面上，用輕彈簧連接的兩絕熱活塞將汽缸分為f、g、h三部分，活塞與汽缸壁間沒有摩擦.初始時彈簧處于原長，三部分中氣體的溫度、體積、壓強均相等.現通過電阻絲對f中的氣體緩慢加熱，停止加熱并達到穩定后，下列說法正確的是()圖14-2-8A.h中的氣體內能增加B.f與g中的氣體溫度相等C.f與h中的氣體溫度相等D.f與h中的氣體壓強相等

解析：當電阻絲對f中的氣體緩慢加熱時，f中的氣體內能增大，溫度升高，根據理想氣體狀態方程可知f中的氣體壓強增大，會緩慢推動左邊活塞，可知h的氣體體積也被壓縮，壓強變大，外界對氣體做正功，因為活塞和汽缸絕熱，由熱力學第一定律可知，h中的氣體內能增加，A正確.未加熱前，三部分中氣體的溫度、體積、壓強均相等，當系統穩定時，活塞受力平衡，可知彈錯誤.在達到穩定過程中h中的氣體體積變小，壓強變大，f中的氣體體積變大.由于穩定時彈簧保持平衡狀態，故穩定時f、h中的氣

聯立可得Tf>Th，C錯誤，D正確.答案：AD熱點4用圖像法分析氣體的狀態變化[熱點歸納]

1.利用垂直于坐標軸的線作輔助線去分析同質量、不同溫度的兩條等溫線，不同體積的兩條等容線，不同壓強的兩條等壓線的關系.

例如：在圖14-2-9甲中，V1

對應虛線為等容線，A、B分別是虛線與T2、T1

兩線的交點，可以認為從B狀態通過等容升壓到A狀態，溫度必然升高，所以T2>T1.

又如圖乙所示，A、B兩點的溫度相等，從B狀態到A狀態壓強增大，體積一定減小，所以V2<V1.甲乙圖14-2-92.關于一定質量的氣體的不同圖像的比較：(續表)

【典題9】(2022

年天津卷)某同學探究一封閉汽缸內理想氣體的狀態變化特性，得到壓強p隨溫度t的變化如圖14-2-10所示.已知圖線Ⅰ描述的是體積為V1

的等容過程，當溫度為t1

時氣體的壓強為p1.圖線Ⅱ描述的是壓強為p2

的等壓過程.取0℃為273K，求：

(1)等容過程中，溫度為0℃時氣體的壓強.(2)等壓過程中，溫度為0℃時氣體的體積.圖14-2-10方法總結氣體狀態變化的圖像的應用技巧

(1)明確點、線的物理意義：求解氣體狀態變化的圖像問題，應當明確圖像上的點表示一定質量的理想氣體的一個平衡狀態，它對應著三個狀態參量；圖像上的某一條直線段或曲線段表示一定質量的理想氣體狀態變化的一個過程.

(2)明確斜率的物理意義：在V-T圖像(或p-T圖像)中，比較兩個狀態的壓強(或體積)大小，可以比較這兩個狀態到原點連線的斜率的大小，其規律是斜率越大，壓強(或體積)越小；斜率越小，壓強(或體積)越大.熱點5“兩團氣”模型[熱點歸納]模型解題思路：(1)分析“兩團氣”初狀態和末狀態的壓強關系.(2)分析“兩團氣”的體積及其變化關系.(3)分析“兩團氣”狀態參量的變化特點，選取合適的實驗定律列方程.

【典題10】(2022年全國甲卷)如圖14-2-11，容積均為V0、缸壁可導熱的A、B兩汽缸放置在壓強為p0、溫度為T0

的環境中.兩汽缸的底部通過細管連通，A汽缸的頂部通過開口C與外界相通；汽缸內的兩活塞將缸內氣體分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四部分，其活塞的質量和體積，忽略摩擦.(1)將環境溫度緩慢升高，求B汽缸中的活塞剛到達汽缸底部時的溫度.

(2)將環境溫度緩慢改變至2T0，然后用氣泵從開口C向汽缸內緩慢注入氣體，求A汽缸中的活塞到達汽缸底部后，B汽缸內第Ⅳ部分氣體的壓強.圖14-2-11

解：(1)因兩活塞的質量、體積不計，則當環境溫度升高時，Ⅳ內的氣體壓強總等于大氣壓強，則該氣體進行等壓變化，則當B

(2)設當A中的活塞到達汽缸底部時Ⅲ中氣體的壓強為p，則此時Ⅳ內的氣體壓強也等于p，設此時Ⅳ內的氣體的體積為V，則Ⅱ、Ⅲ兩部分氣體被壓縮的體積為V0－V，則對氣體Ⅳ熱點6探究等溫情況下一定質量氣體壓強與體積的關系注意事項：(1)為了保持封閉氣體的質量不變，實驗中采取的主要措施是注射器活塞上涂潤滑油.(2)為了保持封閉氣體的溫度不變，實驗中采取的主要措施是移動活塞要緩慢和不能用手握住注射器封閉氣體部分.

【典題11】(2023年山東卷)利用如圖14-2-12甲所示實驗裝置可探究等溫條件下氣體壓強與體積的關系.將帶有刻度的注射器豎直固定在鐵架臺上，注射器內封閉一定質量的空氣，下端通過塑料管與壓強傳感器相連.活塞上端固定一托盤，托盤中放入砝碼，待氣體狀態穩定后，記錄氣體壓強p和體積V(等于注射器示數V0與塑料管容積ΔV之和)，逐次增加砝碼質量，采集多組數據并作出擬合曲線如圖乙所示.甲乙圖14-2-12B.p與成正比回答以下問題：

(1)在實驗誤差允許范圍內，圖乙中的擬合曲線為一條過原點的直線，說明在等溫情況下，一定質量的氣體________(填字母).A.p與V成正比1V(2)若氣體被壓縮到V＝10.0mL，由圖乙可讀出封閉氣體壓強為__________Pa(保留3位有效數字).

(3)某組同學進行實驗時，一同學在記錄數據時漏掉了ΔV，則在計算pV乘積時，他的計算結果與同組正確記錄數據同學的計算結果之差的絕對值會隨p的增大而__________(填“增大”或“減小”).解析：(1)在實驗誤差允許范圍內，圖乙中的擬合曲線為一條比，選B.

由圖乙可讀出封閉氣體壓強為p＝2.04×105Pa. (3)某組同學進行實驗時，一同學在記錄數據時漏掉了ΔV，則在計算pV乘積時，根據p(V0＋ΔV)－pV0＝pΔV，可知他的計算結果與同組正確記錄數據同學的計算結果之差的絕對值會隨p的增大而增大.

答案：(1)B(2)2.04×105

(3)增大抽氣、打氣、灌氣模型常見以下三種類型：