高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十一章 第二節(jié) 熱力學(xué)定律與能量守恒課件.ppt

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第二節(jié) 固體、液體和氣體,,第十一章 熱 學(xué),一、固體 1．分類：固體分為________和____________兩類．晶體分__________和___________．,晶體,非晶體,單晶體,多晶體,2．晶體與非晶體的比較,規(guī)則,確定,各向異性,1.關(guān)于晶體和非晶體，下列說法正確的是( ) A．有規(guī)則幾何外形的固體一定是晶體 B．晶體的各向同性是由于組成它的微粒是按照一定的規(guī)則排列的，具有空間上的周期性 C．晶體一定具有各向異性的特點 D．某些物質(zhì)微粒能夠形成幾種不同的空間分布,D,二、液體 1．液體的表面張力 (1)作用：液體的表面張力使液面具有_________的趨勢． (2)方向：表面張力跟液面相切，跟這部分液面的分界線________． (3)大?。阂后w的溫度越高，表面張力越?。灰后w中溶有雜質(zhì)時，表面張力變??；液體的密度越大，表面張力越大．,收縮,垂直,2．液晶的物理性質(zhì) (1)具有液體的流動性． (2)具有晶體的光學(xué)各向異性． (3)在某個方向上看，其分子排列比較整齊，但從另一方向看，分子的排列是雜亂無章的．,2.下列說法正確的是( ) A．液體表面層的分子分布比內(nèi)部密 B．王亞平太空授課中水球的形成是液體表面張力作用的結(jié)果 C．液晶分子的空間排列是穩(wěn)定的，具有各向異性 D．液晶顯示屏是利用液晶的光學(xué)各向異性制成的,BD,三、飽和汽 濕度 1．飽和汽與未飽和汽 (1)飽和汽：與液體處于動態(tài)平衡的蒸汽． (2)未飽和汽：沒有達到飽和狀態(tài)的蒸汽． 2．飽和汽壓 (1)定義：飽和汽所具有的壓強． (2)特點：液體的飽和汽壓與溫度有關(guān)，溫度越高，飽和汽壓越大，且飽和汽壓與飽和汽的體積無關(guān)．,3.關(guān)于飽和汽，下面說法正確的是( ) A．達飽和汽時液面上的氣體分子的密度不斷增大 B．達飽和汽時液面上的氣體分子的密度不變 C．將未飽和汽轉(zhuǎn)化成飽和汽可以保持溫度不變，減小體積 D．將未飽和汽轉(zhuǎn)化成飽和汽可以保持體積不變，降低溫度,BCD,四、氣體 1．氣體分子運動的特點 (1)氣體分子間距__________，分子力可以忽略，因此分子間除碰撞外不受其他力的作用，故氣體能充滿它能達到的整個空間． (2)分子做無規(guī)則的運動，速率有大有小，且時刻變化，大量分子的速率按“中間多，兩頭少”的規(guī)律分布． (3)溫度升高時，速率小的分子數(shù)____________，速率大的分子數(shù)___________，分子的平均速率將_________，但速率分布規(guī)律不變．,較大,減少,增加,增大,2．氣體實驗三定律,溫度,體積,壓強,p1V1＝p2V2,4.(2014·高考福建卷)如圖，橫坐標(biāo)v表示分子速率，縱坐標(biāo)f(v)表示各等間隔速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比．圖中曲線能正確表示某一溫度下氣體分子麥克斯韋速率分布規(guī)律的是( ) A．曲線① B．曲線② C．曲線③ D．曲線④,D,五、理想氣體狀態(tài)方程 1．理想氣體 (1)宏觀上講，理想氣體是指在任何溫度、任何壓強下始終遵從氣體實驗定律的氣體．實際氣體在壓強不太大、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(jù)的空間認為都是可以被壓縮的空間．,5.(2014·高考福建卷)如圖為一定質(zhì)量理想氣體的壓強p與體積V關(guān)系圖象，它由狀態(tài)A經(jīng)等容過程到狀態(tài)B，再經(jīng)等壓過程到狀態(tài)C.設(shè)A、B、C狀態(tài)對應(yīng)的溫度分別為TA、TB、TC，則下列關(guān)系式中正確的是( ) A．TA＜TB，TB＜TC B．TA＞TB，TB＝TC C．TA＞TB，TB＜TC D．TA＝TB，TB＞TC,C,考點一 固體和液體的性質(zhì),考點二 氣體壓強的產(chǎn)生與計算,考點三 氣體狀態(tài)變化的圖象問題,考點四 理想氣體狀態(tài)方程與實驗定律的應(yīng)用,考點一 固體和液體的性質(zhì) 1．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(zhì)上都表現(xiàn)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．,2．液體表面張力 (1)形成原因：表面層中分子間的距離比液體內(nèi)部分子間的距離大，分子間的相互作用力表現(xiàn)為引力． (2)表面特性：表面層分子間的引力使液面產(chǎn)生了表面張力，使液體表面好像一層繃緊的彈性薄膜，分子勢能大于液體內(nèi)部的分子勢能． (3)表 面 張力 的方向：和 液面 相 切，垂直于 液 面上 的各條 分界線．,(4)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?。?(5)表面張力的大?。焊吔缇€的長度、液體的種類、溫度都有關(guān)系．,人類對物質(zhì)屬性的認識是從宏觀到微觀不斷深入的過程，以下說法正確的是( ) A．液晶的分子勢能與體積有關(guān) B．晶體的物理性質(zhì)都是各向異性的 C．溫度升高，每個分子的動能都增大 D．露珠呈球狀是由于液體表面張力的作用,AD,[解析] 液晶是一類處于液態(tài)和固態(tài)之間的特殊物質(zhì)，其分子間的作用力較強，在體積發(fā)生變化時需要考慮分子間力的作用，分子勢能和體積有關(guān)，A正確．晶體分為單晶體和多晶體，單晶體物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性，多晶體物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性，B錯誤．溫度升高時，分子的平均動能增大，但不是每一個分子動能都增大，C錯誤．露珠由于受到表面張力的作用，表面積有收縮到最小的趨勢即呈球狀，D正確．,1.(2013·高考上海卷)液體與固體具有的相同特點是( ) A．都具有確定的形狀 B．體積都不易被壓縮 C．物質(zhì)分子的位置都確定 D．物質(zhì)分子都在固定位置附近振動 解析：液體沒有確定的形狀，物質(zhì)分子的位置也不確定，A、C、D均錯．,B,考點二 氣體壓強的產(chǎn)生與計算 1．產(chǎn)生的原因 由于大量分子無規(guī)則地運動而碰撞器壁，形成對器壁各處均勻、持續(xù)的壓力，作用在器壁單位面積上的壓力叫做氣體的壓強． 2．決定因素 (1)宏觀上：決定于氣體的溫度和體積． (2)微觀上：決定于分子的平均動能和分子的密集程度．,3．平衡狀態(tài)下氣體壓強的求法 (1)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(cè)受力情況，建立平衡方程，消去面積，得到液片兩側(cè)壓強相等方程，求得氣體的壓強． (2)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． (3)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．,4．加速運動系統(tǒng)中封閉氣體壓強的求法 選取與氣體接觸的液柱(或活塞)為研究對象，進行受力分析，利用牛頓第二定律列方程求解．,如圖所示，光滑水平面上放有一質(zhì)量為M的汽缸，汽缸內(nèi)放有一質(zhì)量為m的可在汽缸內(nèi)無摩擦滑動的活塞，活塞面積為S.現(xiàn)用水平恒力F向右推汽缸，最后汽缸和活塞達到相對 靜止?fàn)?態(tài)，求 此 時缸 內(nèi)封 閉 氣體的壓強p.(已知外界大氣壓為p0),2.(2014·高考浙江自選模塊改編)如圖所示，內(nèi)壁光滑的圓柱型金屬容器內(nèi)有一個質(zhì)量為m、面積為S的活 塞．容器固定放置在傾角為θ的斜面上．一定量的氣體被密 封在容器內(nèi)，溫度為T0，活塞底面與容器底面平行，距離為 h.已知大氣壓強為p0，重力加速度為g.求：容器內(nèi)氣體壓強為多大？,考點三 氣體狀態(tài)變化的圖象問題,p－V,pV＝CT(其中C為恒量),即pV之積越大的等溫線溫度越高, 線離原點越遠,p－T,V－T,一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)經(jīng)歷了如圖所示的a→b、b→c、c→d、d→a四個過程，其中bc的延長線通過原點，cd垂 直 于 ab 且與水平 軸 平 行，da 與 bc平行，則氣體體積在 ( ) A．a(chǎn)→b過程中不斷增加 B．b→c過程中保持不變 C．c→d過程中不斷增加 D．d→a過程中保持不變 [解析] 由圖象可知a→b溫度不變，壓強減小，所以體積增大，b→c是等容變化，體積不變，因此A、B正確．c→d體積不斷減小，d→a體積不斷增大，故C、D錯誤．,AB,[方法總結(jié)] 氣體狀態(tài)變化圖象的應(yīng)用技巧 (1)求解氣體狀態(tài)變化的圖象問題，應(yīng)當(dāng)明確圖象上的點表示一定質(zhì)量的理想氣體的一個平衡狀態(tài)，它對應(yīng)著三個狀態(tài)參量；圖象上的某一條直線段或曲線段表示一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化的一個過程． (2)在V－T圖象(或p－T圖象)中，比較兩個狀態(tài)的壓強(或體 積)大小，可以比較這兩個狀態(tài)到原點連線的斜率的大小，其規(guī)律是：斜率越大，壓強(或體積)越??；斜率越小，壓強(或體積)越大．,3.(1)為了將空氣裝入氣瓶內(nèi)，現(xiàn) 將一定質(zhì)量的空氣等溫壓縮，空氣可視為理想氣體．下列圖 象能正確表示該過程中空氣的壓強p和體積V關(guān)系的是( ),B,(2)帶有活塞的汽缸內(nèi)封閉一定量的理想氣體．氣體開始處于狀態(tài)A，由過程AB到達狀態(tài)B，后又經(jīng)過程BC到達狀態(tài)C，如圖所示．設(shè)氣體在狀態(tài)A時的壓強、體積和溫度分別為pA、VA和TA.在狀態(tài)B時的體積為VB，在狀態(tài)C時的溫度為TC. ①求氣體在狀態(tài)B時的溫度TB； ②求氣體在狀態(tài)A的壓強pA與狀態(tài)C的壓強pC之比．,考點四 理想氣體狀態(tài)方程與實驗定律的應(yīng)用,3．應(yīng)用狀態(tài)方程或?qū)嶒灦山忸}的一般步驟 (1)明確研究對象，即某一定質(zhì)量的理想氣體； (2)確定氣體在始末狀態(tài)的參量p1、V1、T1及p2、V2、T2； (3)由狀態(tài)方程或?qū)嶒灦闪惺角蠼猓?(4)討論結(jié)果的合理性．,(2014·高考山東卷) 一種水下重物打撈方法的工作原理如圖所示．將一質(zhì)量M＝3×103 kg、體積V0＝0.5 m3的重物捆綁在開口朝下的浮筒上．向浮筒內(nèi)充入一定量的氣體，開始時筒內(nèi)液面到水面的距離h1＝40 m， 筒內(nèi)氣體體積V1＝1 m3.在拉力作用下浮 筒緩慢上升，當(dāng)筒內(nèi)液面到水面的距離 為h2時，拉力減為零，此時氣體體積為 V2，隨后浮筒和重物自動上?。骎2和h2.,已知大氣壓強p0＝1×105 Pa，水的密度ρ＝1×103 kg/m3，重力加速度的大小g＝10 m/s2.不計水溫變化，筒內(nèi)氣體質(zhì)量不變且可視為理想氣體，浮筒質(zhì)量和筒壁厚度可忽略． [解析] 當(dāng)F＝0時，由平衡條件得 Mg＝ρg(V0＋V2)① 代入數(shù)據(jù)得 V2＝2.5 m3② 設(shè)筒內(nèi)氣體初態(tài)、末態(tài)的壓強分別為p1、p2，由題意得,p1＝p0＋ρgh1③ p2＝p0＋ρgh2④ 在此過程中筒內(nèi)氣體溫度和質(zhì)量不變，由玻意耳定律得 p1V1＝p2V2⑤ 聯(lián)立②③④⑤式，代入數(shù)據(jù)得 h2＝10 m. [答案] 2.5 m3 10 m,4.(2015·石家莊模擬)如圖所示，U形管右管橫截面積為左管橫截面積的 2倍，在左管內(nèi)用水 銀封 閉一段長為26 cm、溫度為280 K的空氣柱，左右兩管水銀面 高度差為36 cm，外界大氣壓為76 cmHg.若給左 管的封閉 氣體 加熱，使管內(nèi)氣柱長度為30 cm，則此時 左管內(nèi)氣體的溫度為多少？,答案：371.5 K,方法技巧——“兩部分氣”問題的求解技巧 (10分)(2014·高考新課標(biāo)全國卷Ⅱ)如圖，兩汽缸A、B粗細均勻、等高且內(nèi)壁光滑，其下部由體積可忽略的細管連通；A的直徑是B的2倍，A上端封閉，B上端與大氣連通；兩汽缸除A頂部導(dǎo)熱外，其余部分均絕熱．兩汽缸中各有一厚度可忽略的絕熱輕活塞a、b，活塞下方充有氮氣，活塞a上方,[審題點睛] (1)活塞上升的過程中，氮氣的狀態(tài)變化遵守什么規(guī)律？活塞a是否移動？ (2)繼續(xù)加熱氮氣的過程中，氧氣的狀態(tài)變化遵守什么規(guī)律？末態(tài)時兩種氣體的壓強有何關(guān)系？,[總結(jié)提升] 解決此類問題的一般思路 (1)每一部分氣體分別作為研究對象； (2)分析每部分氣體的初、末狀態(tài)參量，判定遵守的定律； (3)列出氣體實驗定律或狀態(tài)方程； (4)列出兩部分氣體初、末狀態(tài)各參量之間的關(guān)系方程； (5)聯(lián)立方程組求解．,5.如圖所示，絕熱汽缸A與導(dǎo)熱汽缸B均固定于地面上，由剛性桿連接的絕熱活塞與兩汽缸均無 摩 擦．兩汽缸內(nèi)裝有處于平衡狀態(tài)的理想氣體，開始時體積 均為V0、溫度均為T0.緩慢加熱A中氣體，停止加熱達到穩(wěn)定后，A中氣體壓強為原來的1.2倍．設(shè)環(huán)境溫度始終保持不變，求汽缸A中 氣體的體積VA和溫度TA.,