人教版高中物理選擇性必修第三冊第二章氣體、固體和液體知識點考點重點難點歸納總結

第二章氣體、固體和液體

1.溫度和溫標.............................................................-1-

2.氣體的等溫變化.........................................................-7-

3.氣體的等壓變化和等容變化.............................................-12-

4.固體.................................................................-24-

5.液體.................................................................-28-

1.溫度和溫標

一、狀態(tài)參量與平衡態(tài)

1.熱力學系統(tǒng)：由大量分子組成的系統(tǒng)。

2.外界：系統(tǒng)之外與系統(tǒng)發(fā)生相互作用的其他物體。

3.狀態(tài)參量：為確定系統(tǒng)的狀態(tài)所需要的一些量，如：傕積、壓強、溫度等。

4.平衡態(tài)：無外界影響，狀態(tài)參量穩(wěn)定的狀態(tài)。

說明：平衡態(tài)是狀態(tài)參量，不是過程量，處于平衡態(tài)的系統(tǒng)，狀態(tài)參量在較長時

間內不發(fā)生變化。

二、熱平衡與溫度

1.熱平衡：如果兩個系統(tǒng)相互接觸而傳熱，這兩個系統(tǒng)的狀態(tài)參量將會互相影

響而分別改變。經過一段時間，各自的狀態(tài)參量不再變化了，即這兩個系統(tǒng)達到了熱

平衡。

2.熱平衡定律：如果兩個系統(tǒng)分別與第三個系統(tǒng)達到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)

彼此之間也必定處于熱平衡。

3.溫度：處于熱平衡的系統(tǒng)之間有一“共同熱學性質”，即溫度。這就是溫度

計能夠用來測量溫度的基本原理。

三、溫度計與溫標

1.溫度計

名稱原理

水銀溫度計根據水銀的熱膨脹的性質來測量溫度

金屬電阻溫度計根據金屬粕的電阻隨溫度的變化來測量溫度

氣體溫度計根據氣體壓強隨溫度的變化來測量溫度

熱電偶溫度計根據不同導體因溫差產生電動勢的大小來測量溫度

2.溫標：定量描述溫度的方法。

(1)攝氏溫標：一種常用的表示溫度的方法，規(guī)定標準大氣壓下冰的熔點為此,

水的沸點為100在0C刻度與100C刻度之間均勻分成在0等份,每一份算作

1℃0

(2)熱力學溫標：現(xiàn)代科學中常用的表示溫度的方法，熱力學'溫度。

(3)攝氏溫度與熱力學溫度：

攝氏溫度攝氏溫標表示的溫度，用符號L表示，單位是攝氏度,符號為。C

熱力學溫度熱力學溫標表示的溫度，用符號工表示，單位是開爾文,符號為K

換算關系T=r+273.15K

注意：變化1℃與變化1K是相等的。

考點一狀態(tài)參量與平衡態(tài)

如圖，將雞蛋放在沸水中加熱足夠長的時間，雞蛋處于平衡態(tài)嗎?

提示：雞蛋放在沸水中加熱足夠長的時間其溫度、壓強、體積都不再變化，是平

衡狀態(tài)。

1.熱力學的平衡態(tài)是一種動態(tài)平衡，組成系統(tǒng)的分子仍在不停地做無規(guī)則運動,

只是分子運動的平均效果不隨時間變化，表現(xiàn)為系統(tǒng)的宏觀性質不隨時間變化，而力

學中的平衡態(tài)是指物體的運動狀態(tài)處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)。

2.平衡態(tài)是一種理想情況，因為任何系統(tǒng)完全不受外界影響是不可能的。系統(tǒng)

處于平衡態(tài)時，仍可能發(fā)生偏離平衡態(tài)的微小變化。

3.兩個系統(tǒng)達到熱平衡后再把它們分開，如果分開后它們都不受外界影響，再

把它們重新接觸，它們的狀態(tài)不會發(fā)生新的變化。因此，熱平衡概念也適用于兩個原

來沒有發(fā)生過作用的系統(tǒng)。因此可以說，只要兩個系統(tǒng)在接觸時它們的狀態(tài)不發(fā)生變

化，我們就說這兩個系統(tǒng)原來是處于熱平衡的。

【例1】(多選)下列說法中正確的是()

A.狀態(tài)參量是描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量，故當系統(tǒng)的狀態(tài)變化時，其各個狀態(tài)參

量都會改變

B.當系統(tǒng)不受外界影響，且經過足夠長的時間，其內部各部分狀態(tài)參量將會達

到穩(wěn)定

C.只有處于平衡態(tài)的系統(tǒng)才有狀態(tài)參量

D.兩個物體間發(fā)生熱傳遞時，它們組成的系統(tǒng)處于非平衡態(tài)

思路點撥：(1)各個系統(tǒng)都有狀態(tài)參量。

(2)當處于平衡態(tài)時，狀態(tài)參量不再變化，非平衡時，狀態(tài)參量要變化。

BD［由于描述系統(tǒng)的各種性質需栗不同的物理量，只栗其中某個量變化，系統(tǒng)

的狀態(tài)就會發(fā)生變化，不一定各個狀態(tài)參量都發(fā)生變化，選項A錯誤；系統(tǒng)處于平

衡態(tài)或非平衡態(tài)，只是狀態(tài)參量有無變化，選項C錯誤：當系統(tǒng)不受外界影響時，

系統(tǒng)總要趨于平衡，其內部各部分狀態(tài)參量趨于穩(wěn)定，選項B正確：兩個物體間發(fā)

生熱傳遞時，兩個物體組成的系統(tǒng)內部仍存在溫差，故系統(tǒng)處于非平衡態(tài)，選項D

正確。］

處理平衡態(tài)的問題要注意以下三點

(1)平衡態(tài)與熱平衡不同，平衡態(tài)指的是一個系統(tǒng)內部達到的一種動態(tài)平衡。

(2)必須要經過較長一段時間，直到系統(tǒng)內所有性質都不隨時間變化為止。

(3)系統(tǒng)與外界沒有能量的交換。

考點二熱平衡與溫度

某工人在拿鐵棒和木頭時感覺到鐵棒明顯比木頭涼，由于表示物體冷熱程度的是

溫度，于是這位工人得出當時“鐵棒比木頭溫度低”的結論，你認為他的結論對嗎？

請說明理由。

提示：不對。由于鐵棒和木頭都與周圍的環(huán)境達到熱平衡，故它們的溫度是一樣

的。之所以感覺到鐵棒特別涼，是因為這位工人在單位時間內傳遞給鐵棒的熱量比較

多。

1.溫度

(1)宏觀上

①溫度的物理意義：表示物體冷熱程度的物理量。

②與熱平衡的關系：各自處于熱平衡狀態(tài)的兩個系統(tǒng)，相互接觸時，它們相互之

間發(fā)生了熱量的傳遞，熱量從高溫系統(tǒng)傳遞給低溫系統(tǒng)，經過一段時間后兩系統(tǒng)溫度

相同，達到一個新的平衡狀態(tài)。

(2)微觀上

①反映物體內分子熱運動的劇烈程度，是大量分子熱運動平均動能的標志。

②溫度是大量分子熱運動的集體表現(xiàn)，是含有統(tǒng)計意義的，對個別分子來說溫度

是沒有意義的。

2.熱平衡

(1)一切達到熱平衡的物體都具有相同的溫度。

(2)若物體與A處于熱平衡，它同時也與8達到熱平衡，則A的溫度等于B的溫

度，這就是溫度計用來測量溫度的基本原理。

3.熱平衡定律的意義

熱平衡定律又叫熱力學第零定律，為溫度的測量提供了理論依據。因為互為熱平

衡的物體具有相同的溫度，所以比較各物體溫度時，不需要將各個物體直接接觸，只

需將作為標準物體的溫度計分別與各物體接觸，即可比較溫度的高低。

【例2】關于平衡態(tài)和熱平衡，下列說法中正確的有()

A.只要溫度不變且處處相等，系統(tǒng)就一定處于平衡態(tài)

B.兩個系統(tǒng)在接觸時，它們的狀態(tài)不發(fā)生變化，說明這兩個系統(tǒng)原來的溫度是

相等的

C.熱平衡就是平衡態(tài)

D.處于熱平衡的幾個系統(tǒng)的壓強一定相等

思路點撥：(1)平衡態(tài)的各個參量都不變化。

(2)熱平衡時必有相等的溫度。

B［一般來說，描述系統(tǒng)的狀態(tài)參量不只一個，根據平衡態(tài)的定義知所有性質都

不隨時間變化，系統(tǒng)才處于平衡態(tài)，A錯誤；根據熱平衡的定義知，處于熱平衡的兩

個系統(tǒng)溫度相同，B正確，D錯誤；平衡態(tài)是針對某一系統(tǒng)而言的，熱平衡是兩個系

統(tǒng)相互影響的最終結果，C錯誤。］

熱平衡與溫度理解的兩個誤區(qū)

誤區(qū)1：誤認為只要溫度不變，系統(tǒng)就處于平衡態(tài)

產生誤區(qū)的原因是沒有正確理解平衡態(tài)的概念，當系統(tǒng)內包括溫度在內的所有狀

態(tài)參量都不隨時間變化時，系統(tǒng)才處于平衡態(tài)。

誤區(qū)2：誤認為平衡態(tài)就是熱平衡

產生誤區(qū)的原因是由于不理解熱平衡與平衡態(tài)的關系，錯誤地認為處于平衡態(tài)的

兩個物體之間一定會處于熱平衡。其實各自處于平衡態(tài)的兩個物體溫度不一定相同，

它們接觸后各自的狀態(tài)會發(fā)生變化，直到達到熱平衡為止。

考點三溫度計與溫標

攝氏溫標（以前稱為百分溫標）是由瑞典天文學家攝爾修斯設計的。如圖所示，在

一標準大氣壓下，把冰點定為0C,汽化點定為100C,因此在這兩個固定點之間共

為100℃,即100等份，每等份代表1攝氏度，用1°C表示，用。C標表示的溫度叫作

攝氏溫度，常用/表示。攝氏溫標用攝氏度做單位。熱力學溫標由英國科學家威廉?湯

姆孫（開爾文）創(chuàng)立，它表示的溫度叫熱力學溫度，常用T表示，用K做單位。

I

—水的沸點

00

90

80

70

60

50

40

30

20第一室溫

10

一水的冰點

-

-10

20.

.

.

試探究：1.熱力學溫標與攝氏溫標之.間的關系是什么？

2.如果可以粗略地取一273°C為絕對零度，在一標準大氣壓下，冰的熔點是多

少攝氏度，為多少開？水的沸點又是多少攝氏度，為多少開？

提示：1.關系式為T=f+273.15K

2.冰的熔點為0°C,為273K;水的沸點為100°C,即373K。

1.“溫度”含義的兩種說法

宏觀角溫度表示物體的冷熱程度，這樣的定義帶有主觀性，因為冷熱是由人體

度的感覺器官比較得到的，往往是不準確的

溫度的嚴格定義是建立在熱平衡定律基礎上的。熱平衡定律指出，兩個

熱平衡

系統(tǒng)相互處于熱平衡時，存在一個數(shù)值相等的物理量，這個物理量就是

角度

溫度，這樣的定義更具有科學性

2.溫度計測量原理

一切互為熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度。使溫度計與待測物體接觸，達到熱平

衡，其溫度與待測物體的溫度相同。

3?溫標

(1)常見的溫標有攝氏溫標、華氏溫標、熱力學溫標。

(2)比較攝氏溫標和熱力學溫標。

攝氏溫標熱力學溫標

提出者攝爾修斯和施勒默爾英國物理學家開爾文

一個標準大氣壓下冰水混

零度的規(guī)定-273.15℃絕對零度

合物的溫度

溫度名稱攝氏溫度熱力學溫度

溫度符號tT

單位名稱攝氏度開爾文

單位符號℃K

T=f+273.15K

關系

粗略表示：T=f+273K

【例3】仿照實驗室使用的液體溫度計的原理，某同學設計了一個簡易的氣體

溫度計，如圖所示，瓶中裝的是氣體，瓶塞密封不漏氣，瓶塞上面細彎管中有一段液

柱。

(1)當溫度升高時，液柱將向哪邊移動？

(2)此溫度計如何標上刻度呢？

思路點撥：(1)此溫度計是根據氣體熱脹冷縮原理制成的。

(2)必定是左邊溫度高，右邊溫度低。

［解析］(1)當溫度升高時，瓶內的氣體受熱膨脹擠壓上方的液柱，液柱就會向左

移動；(2)將此裝置放在一個標準大氣壓下的冰水混合物中，在液柱正中間處標上0°C,

將它放在一個標準大氣壓下的沸水中，在液柱正中間處標上100℃,然后將以上兩個

刻度之間的部分進行100等分，標上刻度就成了一個溫度計。

［答案］見解析

(1)熱力學溫度與攝氏溫度的關系是T=f+273.15K,因此對于同一溫度來說，用

不同的溫標表示，數(shù)值不同，這是因為零值選取不同。

(2)在熱力學溫標與攝氏溫標中，熱力學溫度升高(或降低)1K,則攝氏溫度也升

高(或降低)1℃o

2.氣體的等溫變化

一、氣體的等溫變化

I.等溫變化

一定質量的某種氣體,在溫度不變的條件下,其壓強與體積變化時的關系叫作氣

體的等溫變化。

2.實驗探究

(1)實驗器材：鐵架臺、注射器、橡膠套、壓力表(壓強表)等。注射器下端用橡膠

套密封，上端用柱塞封閉一段空氣柱，這段空氣柱是我們的研究對象。

(2)數(shù)據收集：空氣柱的壓強。由上方的壓力表讀出,體積2用刻度尺讀出的空

氣柱長度/乘氣柱的橫截面積S。用手把柱塞向下壓或向上拉，讀出體積與壓強的幾

組值。

(3)數(shù)據處理

以壓強p為縱坐標，以體積的倒數(shù)上為橫坐標建立直角坐標系，將收集的各組數(shù)

據描點作圖，若圖像是過原點的直線，說明壓強跟體積的倒數(shù)成正比,即壓強跟體積

成反比。

注意：作P-V圖像雙曲線不好判定，作P-t圖像是過原點的傾斜直線，易判定壓

強跟體積成反比。

二'玻意耳定律

1.玻意耳定律

(1)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V成反比。

(2)公式：〃丫=。(常量)或〃10=〃2政。

(3)適用條件：

①氣體質量不變、溫度不變。

②氣體溫度不太低、壓強不太大。

2.氣體的等溫變化的p-V圖像

(DP-V圖像：一定質量的氣體的p-v圖像為一條雙曲線，如圖甲所示。

(2)p［圖像：一定質量的氣體的〃-上圖像為過原點的傾斜直線，如圖乙所示。

考點一玻意耳定律

在一個恒溫池中，一串串氣泡由池底慢慢升到水面，有趣的是氣泡在上升過程中,

體積逐漸變大，到水面時就會破裂。問題:

(1)上升過程中，氣泡內氣體的溫度發(fā)生改變嗎?

(2)上升過程中，氣泡內氣體的壓強怎么改變？

(3)氣泡在上升過程中體積為何會變大？

提示：(1)因為在恒溫池中，所以氣泡內氣體的溫度保持不變。

(2)變小。

(3)由玻意耳定律pV=C可知，壓強變小，氣體的體積增大。

對玻意耳定律的理解及應用

1.成立條件：玻意耳定律piVl=p2V2是實驗定律，只有在氣體質量一定、溫度

不變的條件下才成立。

2.玻意耳定律的數(shù)學表達式中的常量C不是一個普適恒量，它與氣體的

種類、質量、溫度有關，對一定質量的氣體，溫度越高，該恒量C越大。

3.應用玻意耳定律的思路和方法：

(1)確定研究對象，并判斷是否滿足玻意耳定律成立的條件。

(2)確定初、末狀態(tài)及狀態(tài)參量Si、％、曲、V2)

(3)根據玻意耳定律列方程piU=p2%，代入數(shù)值求解(注意各狀態(tài)參量要統(tǒng)一單

位)。

(4)注意分析題目中的隱含條件，必要時還應由力學或幾何知識列出輔助方程。

(5)有時要檢驗結果是否符合實際，對不符合實際的結果要刪去。

【例1】如圖所示，一個上下都與大氣相通的直圓筒，內部橫截面積為S=0.01

n?,中間用兩個活塞A和8密閉一定質量的氣體。A、B都可沿圓筒無摩擦地上下滑

動，且不漏氣。A的質量不計，8的質量為M,并與一勁度系數(shù)為攵=5X103N/m的

較長的彈簧相連。已知大氣壓po=IX1()5pa,平衡時兩活塞之間的距離/o=O.6m,

現(xiàn)用力壓A,使之緩慢向下移動一段距離后，保持平衡。此時用于壓A的力F=500N,

求活塞A下移的距離。

思路點撥：(1)因為是緩慢下移所以密閉氣體溫度不變。

(2)應用玻意耳定律可以求出Zo

［解析］設活塞A下移距離為/,活塞B下移的距離為x,對圓筒中的氣體:

初狀態(tài)：pi=poV\=loS

末狀態(tài)：P2=po+1V2=(/o+x-/)S

由玻意耳定律得p\Vi—piVi

即poloS=(po+^)-(lo+x—I)-S①

根據胡克定律尸=履②

代數(shù)解①②得/=0.3mo

［答案］0.3m

應用玻意耳定律解題時的兩個誤區(qū)

誤區(qū)1：誤認為在任何情況下玻意耳定律都成立。只有一定質量的氣體在溫度不

變時，定律成立。

誤區(qū)2：誤認為氣體的質量變化時，一定不能用玻意耳定律進行分析。

當氣體經歷多個質量發(fā)生變化的過程時，可以分段應用玻意耳定律進行列方程，

也可以把發(fā)生變化的所有氣體作為研究對象，保證初、末態(tài)的氣體的質量、溫度不變,

應用玻意耳定律列方程。

考點二氣體等溫變化的P-V圖像

在如圖所示的P-V圖上，兩條等溫線表示的溫度t\和t2哪一個比較高？為什么？

P%

0V

提示：在兩條等溫線上取體積相同的兩個點(即兩個狀態(tài))A和3,可以看出

PB因此tl>t\o

P

0V

P-V圖像及p-犧像上等溫線的物理意義

1.一定質量的某種氣體，其等溫線是雙曲線，雙曲線上的每一個點均表示一定

質量的氣體在該溫度下的一個狀態(tài)，而且同一條等溫線上每個點對應的P、V坐標的

乘積都是相等的，如圖甲所示。

2.玻意耳定律〃丫=。（常量），其中常量C不是一個普通常量，它隨氣體溫度的

升高而增大，溫度越高，常量C越大，等溫線離坐標軸越遠。如圖乙所示，四條等

溫線的關系為兀＞73〉乃＞71。

3.一定質量氣體的等溫變化過程，也可以用金上圖像來表示，如圖所示。等溫

線是一條延長線通過原點的傾斜直線，由于氣體的體積不能無窮大，所以靠近原點附

近處應用虛線表示，該直線的斜率左=f=pV8T,即斜率越大，氣體的溫度越高。

【例2】（多選）如圖所示，是一定質量的某種氣體狀態(tài)變化的p-V圖像，氣體

由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中，氣體的溫度和分子平均速率的變化情況的下列說

法正確的是（）

A.都一直保持不變

B.溫度先升高后降低

C.溫度先降低后升高

D.平均速率先增大后減小

思路點撥：(1)溫度是分子平均動能的標志，同種氣體溫度越高，分子平均動能

越大，分子平均速率越大。

(2)溫度越高，pV值越大，p-V圖像中等溫線離坐標原點越遠。

BD［由圖像可知，PAVA=PBVB，所以A、B兩狀態(tài)的溫度相等，在同一等溫線

上，可在p-V圖上作出幾條等溫線，如圖所示。由于離原點越遠的等溫線溫度越高，

所以從狀態(tài)A到狀態(tài)B溫度應先升高后降低，分子平均速率先增大后減小。故A、C

錯誤，B、D正確。］

(1)不同的等溫線溫度不同，越靠近原點的等溫線溫度越低，越遠離原點的等溫

線溫度越高。

(2)由不同等溫線的分布情況可以判斷溫度的高低。

3.氣體的等壓變化和等容變化

一、氣體的等壓變化

1.等壓變化

一定質量的某種氣體，在壓強不變時,體積隨溫度變化的過程叫作氣體的等壓變

化。

2.蓋一呂薩克定律

(1)內容：一定質量的某種氣體，在壓強不變的情況下，其體積V與熱力學溫度T

成正比。

⑵公式：v=CL或卷=/

(3)適用條件：氣體質量一定;氣體壓強不變。

(4)等壓變化的圖像：由V=CT可知在V-T坐標系中，等壓線是一條通過坐標原

點的傾斜的直線。對于一定質量的氣體，不同等壓線的斜率不同。斜率越小，壓強越

大，如圖所示，p2K選填“>”或加。

二'氣體的等容變化

1.等容變化

一定質量的某種氣體，在體積不變時，壓強隨溫度變化的過程。

2.查理定律

(1)內容：一定質量的某種氣體，在體積不變的情況下,壓強P與熱力學溫度T

成正比。

(2)公式：〃=CT或%=號。

(3)等容變化的圖像：從圖甲可以看出，在等容過程中，壓強p與攝氏溫度/是一

次函數(shù)關系，不是簡單的正比例關系。但是，如果把圖甲中的直線A8延長至與橫軸

相交，把交點當作坐標原點，建立新的坐標系(如圖乙所示)，那么這時的壓強與溫度

的關系就是正比例關系了。圖乙坐標原點的意義為氣體壓強為0時，其溫度為0K。

可以證明，新坐標原點對應的溫度就是2_工。

(4)適用條件：氣體的質量一定,氣體的體積不變。

說明：氣體做等容變化時，壓強p與熱力學溫度T成正比，即〃87，不是與攝

氏溫度t成正比，但壓強變化量Ap與熱力學溫度變化量AT和攝氏溫度的變化量Ar

都是成正比的，即△pocA7\△〃8加。

三'理想氣體

1.理想氣體

在任何溫度、任何壓強下都遵從氣體實驗定律的氣體。

2.理想氣體與實際氣體

在溫度不低于零下幾十攝氏度、壓強不超過大氣壓的幾倍的條件下，把實際氣體

看成理想氣體來處理。

3.理想氣體的狀態(tài)方程

(1)內容

一定質量的某種理想氣體，在從某一狀態(tài)變化到另一狀態(tài)時，盡管壓強p、體積

V、溫度T都可能改變，但是壓強〃跟體積V的乘積與熱力學溫度T之比保持不變。

(2)表達式

1三@^=Co

(3)成立條件

一定質量的理想氣體。

說明：理想氣體是一種理想化模型，是對實際氣體的科學抽象。題目中無特別說

明時，一般都可將實際氣體當成理想氣體來處理。

四、對氣體實驗定律的微觀解釋

用分子動理論可以定性解釋氣體的實驗定律。

1.玻意耳定律

一定質量的某種理想氣體，溫度保持不變時，分子的平均動能是一定的。在這種

情況下，體積減小時，分子的數(shù)密度增大,單位時間內，單位面積上碰撞器壁的分子

數(shù)就多，氣體的壓強就增大。這就是玻意耳定律的微觀解釋。

2.蓋一呂薩克定律

一定質量的某種理想氣體，溫度升高時，分子的平均動能增大:只有氣體的體積

同時增大，使分子的數(shù)密度減小,才能保持壓強不變。這就是蓋一呂薩克定律的微觀

解釋。

3.查理定律

一定質量的某種理想氣體，體積保持不變時，分子的數(shù)密度保持不變。在這種情

況下，溫度升高時，分子的平均動能增大,氣體的壓強就增大。這就是查理定律的微

觀解釋。

考點一氣體的等壓變化

汽缸中封閉著溫度為100℃的空氣，一重物用繩索經滑輪跟汽缸中活塞相連接，

重物和活塞都處于平衡狀態(tài)，這時活塞離汽缸底的高度為10cm,如果缸內空氣溫度

緩慢降至0℃。

試探究：(1)在變化過程中氣體發(fā)生的是什么變化？

(2)此時活塞到缸底的距離是多大？

提示：(1)是等壓變化。

(2)初狀態(tài)%=SX(10cm),Ti=(273+100)K=373K;末狀態(tài)%=/S,A=273K。

由"=景得%=需1/產SX(7.32cm),即活塞至U缸底的距離/為7.32cm。

1\1211

-_1.蓋一呂薩克定律的適用范圍

壓強不太大，溫度不太低。原因同查理定律。

2.公式變式

Vi_Vi+AV^Vi_AV

田方一7+△7侍亓一而'

所以Nl'=q~T\,

11V1

3.等壓線

(l)V-T圖像

①意義：反映了一定質量的氣體在等壓變化中體積與熱力學溫度T成正比的關

系。

②圖像：過原點的傾斜直線。

③特點：斜率越大，壓強越小。

(2)V-?圖像

①意義：反映了一定質量的氣體在等壓變化中體積與攝氏溫度，成線性關系。

②圖像：傾斜直線，延長線與，軸交點為一273.15°C。

③特點：連接圖像中的某點與(一273.15℃,0),連線的斜率越大，壓強越小。

[例1]如圖甲是一定質量的氣體由狀態(tài)A經過狀態(tài)8變?yōu)闋顟B(tài)。的V-T圖

像，已知氣體在狀態(tài)A時的壓強是1.5義1()5pa。

(1)說出A-8過程中壓強變化的情形，并根據圖像提供的信息，計算圖中TA的

值；

(2)請在圖乙所示坐標系中，作出由狀態(tài)A經過狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)。的p-T圖像，

并在圖像相應位置上標出字母A、B、Co如果需要計算才能確定有關坐標值，請寫

出計算過程。

思路點撥：(1)在根據圖像判斷氣體的狀態(tài)變化時，首先要確定橫、縱坐標表示

的物理量，其次根據圖像的形狀判斷各物理量的變化規(guī)律。

(2)在氣體狀態(tài)變化的圖像中，圖線上的一個點表示一定質量氣體的一個平衡狀

態(tài)，一個線段表示氣體狀態(tài)變化的一個過程。

［解析］(1)由圖像可知A-B為等壓過程，根據蓋一呂薩克定律可得云=常，所

以LA=^TB=^X300K=200KO

p/(xl(FPa)

1.5

1.0

0.5

0100200300400T/K

(2)根據查理定律得發(fā)=年，比=分＞8=挈〃8=，8=%1=9L5Xl()5pa=

5

2.0X10Pao

則可畫出由狀態(tài)C的p-T圖像如圖所示。

［答案］(1)壓強不變200K(2)見解析

(1)從圖像中的某一點(平衡狀態(tài))的狀態(tài)參量開始，根據不同的變化過程。先用相

對應的規(guī)律計算出下一點(平衡狀態(tài))的狀態(tài)參量，逐一分析計算出各點的P、V、T。

(2)根據計算結果在圖像中描點，連線作出一個新的圖線，并根據相應的規(guī)律逐

一檢查是否有誤。

(3)圖像特點：p-土圖像、p-T圖像、V-T圖像過原點，在原點附近都要畫成虛線。

考點二氣體的等容變化

在炎熱的夏天，打足氣的自行車輪胎在日光的暴曬下有時會脹破，忽略輪胎體積

變化。

試探究：(1)氣體發(fā)生的是什么變化？

(2)請解釋原因。

提示：(1)氣體生生的是等容變化。

(2)自行車輪胎體積一定，日光暴曬時，輪胎里的空氣溫度升高明顯，氣體壓強

增大，當氣體壓強增大到超過輪胎承受的限度時，輪胎就會被脹破。

1.查理定律的適用條件

壓強不太大，溫度不太低的情況。當溫度較低，壓強較大時，氣體會液化，定律

不再適用。

2.公式變式

/?I+A/2piA/?AT

嶗Ti+△7侍Ti一△產T\Pi'

3.等容線

(l)p-T圖像

①意義：反映了一定質量的氣體在等容變化中，壓強"與熱力學溫度T成正比的

關系。

②圖像：過原點的傾斜直線。

③特點：斜率越大，體積越小。

(2)p-f圖像

①意義：反映了一定質量的氣體在等容變化中，壓強〃與攝氏溫度r的線性關系。

②圖像：傾斜直線，延長線與/軸交點為-273.15°C。

③特點：連接圖像中的某點與(一273.15C,0)連線的斜率越大，體積越小。

【例2】有人設計了一種測溫裝置，其結構如圖所示，玻璃泡A內封有一定量

氣體，與A相連的8管插在水槽中，管內水銀面的高度x即可反映泡內氣體的溫度,

即環(huán)境溫度，并可由8管上的刻度直接讀出。設3管的體積與A玻璃泡的體積相比

可忽略不計。在1標準大氣壓下對B管進行溫度刻度(1標準大氣壓相當于76cmHg

的壓強，等于101kPa)。已知當溫度。=27C時，管內水銀面高度x=16cm,此高度

即為27℃的刻度線，f=0℃的刻度線在何處？

思路點撥：(1)玻璃泡A的容積不變，是等容變化。

(2)找到初末狀態(tài)的piT,根據查理定律可求出刻度線的位置。

［解析］選玻3離泡A內的一定量的氣體為研究對象，由于8管的體積可略去不計,

溫度變化時，A內氣體經歷的是一個等容過程。

玻璃泡A內氣體的初始狀態(tài)：71=300K

pi=(76—16)cmHg=60cmHg

末態(tài)，即f=0℃的狀態(tài)：7；)=273K

由查理定律得

/273

=3oo^60cmHg=54.6cmHg

所以z=0°C時水銀面的高度，即刻度線的位置是

元0=(76—54.6)cm=21.4cm。

［答案］21.4cm

利用查理定律解題的一般步驟

(1)確定研究對象，即被封閉的氣體。

(2)分析被研究氣體在狀態(tài)變化時是否符合定律成立條件，即是否是初、末態(tài)的

質量和體積保持不變。

(3)確定初、末兩個狀態(tài)的溫度、壓強。

(4)按查理定律公式列式求解，并對結果進行討論。

考點三理想氣體的狀態(tài)方程

在電視上同學們或許看到過有人乘坐熱氣球在藍天翱翔的畫面，其中的燃燒器時

而噴出熊熊烈焰，巨大的氣球緩慢上升。如果有朝一日你乘坐熱氣球在藍天旅行探險,

那將是一件有趣而刺激的事情。熱氣球為什么能升空？請?zhí)骄科渲械脑怼?/p>

提示：以熱氣球及其中所含空氣整體為研究對象，受重力及周圍空氣的浮力作用，

當燃燒器噴出火焰時，將氣球內空氣加熱，溫度升高，但氣體壓強始終等于外界大氣

壓強，可認為是不變的。由狀態(tài)方程勺=恒量知，〃一定，T增大，則V增大，于是

氣球內熱空氣體積膨脹，從下面漏出，使氣球內所含空氣的質量減小，熱氣球整體的

重力減小，當空氣的浮力大于重力時，熱氣球便會上升。

1.理想氣體狀態(tài)方程與氣體實驗定律

'TI=T2時，pi%=必吻（玻意耳定律）

P\V\_P2V2丫|=丫2時，竽'=華（查理定律）

T\~T1I12

、Pl=P2時，生=卷（蓋一呂薩克定律）

由此可見，三個氣體實驗定律是理想氣體狀態(tài)方程的特例。

2.理想氣體狀態(tài)變化的圖像

一定質量的理想氣體的狀態(tài)參量P、V、T可以用圖像上的點表示出來，用點到

點之間的連線表示氣體從一個平衡態(tài)（與點對應）到另一個平衡態(tài)的變化過程。利用圖

像對氣體狀態(tài)、狀態(tài)變化及規(guī)律進行分析，是常用的方法。

（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：如圖甲所示，0對應的虛線為等容線，A、8是與八、及兩線的交點，可

甲

又如圖乙所示，不對應的虛線A8為等溫線，從8狀態(tài)到A狀態(tài)壓強增大，體積

一定減小，所以丫2<0。

P

oTx

乙

(2)一定質量理想氣體的圖像

①等溫變化

a.T一定時，在p-V圖像中，等溫線是一簇雙曲線，圖像離坐標軸越遠，溫度越

高，如圖甲所示，72>Tio

PP

￡

0V。1/V

甲乙

一定時，在〃-上圖像中，

b.r等溫線是延長線過坐標原點的直線，直線的斜率越

大，溫度越高，如圖乙所示。

②等壓變化

a.p一定時，在V-T圖像中，等壓線是一簇延長線過坐標原點的直線，直線的斜

率越大，壓強越小，如圖甲所示O

V

/■y

。；/

/

P2>Pl

oT-273.150

甲乙

b.p一定時，在V-r圖像中，等壓線與，軸的交點總是一273.15C,是一條傾斜的

直線，縱截距表示0℃時氣體的體積，如圖乙所示。

③等容變化

a.V一定時，在p-T圖像中，等容線為一簇延長線過坐標原點的直線，直線的斜

率越小，體積越大，如圖甲所示。

b.V一定時，在p-f圖像中，等容線與，軸的交點是一273.15°C,是一條傾斜的

直線，縱截距表示氣體在0℃時的壓強，如圖乙所示。

【例3】內壁光滑的導熱汽缸豎直浸放在盛有冰水混合物的水槽中，用不計質

量的活塞封閉壓強為LOXIO5Pa、體積為2.0X103n?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?，然后將汽缸移出水槽，緩慢加?

使氣體溫度變?yōu)?27°C。(大氣壓強為1.0Xpa)

p/(xKTPa)

3.0

2.0

1.0

0

1.02.03.0^(xlO-W)

(1)求汽缸內氣體的最終體積(保留三位有效數(shù)字)；

(2)在如圖所示的p-V圖上畫出整個過程中汽缸內氣體的狀態(tài)變化。

思路點撥：(1)在活塞上方緩緩倒沙子的過程是一個等溫變化過程，緩慢加熱的

過程是一個等壓變化過程。

(2)等壓過程的圖線為平行于V軸的直線，等容過程的圖線為平行于p軸的直線,

等溫過程的圖線為雙曲線的一支。

［解析］(1)在活塞上方倒沙的全過程中溫度保持不變，即0％=pW”解得pi=

5

2.0XIOPao

在緩慢加熱到127℃的過程中壓強保持不變，則:^昌所以V2F.5X10-3m3。

1\12

(2)如圖所示

p/(xIO5Pa)

3。

：(1.32.0)

2.0

1.0

01.02.03.0VI(xIO?nP)

［答案］(1)L5X1O3m3(2)見解析

理想氣體狀態(tài)變化時注意轉折點的確定

轉折點是兩個狀態(tài)變化過程的分界點，挖掘隱含條件，找出轉折點是應用理想氣

體狀態(tài)方程解決氣體狀態(tài)變化問題的關鍵。

考點四氣體實驗定律的微觀解釋

中央電視臺在《科技之光》欄目中曾播放過這樣一個節(jié)目：把液氮倒入飲料瓶中，

馬上蓋上瓶蓋并擰緊，人立刻撤離現(xiàn)場，一會兒飲料瓶爆炸，你能解釋一下原因嗎？

提示：液氮吸熱汽化，分子運動加快，飲料瓶內氣體壓強迅速增大，當大于瓶壁

承受的壓強時，飲料瓶爆炸。

1.玻意耳定律

(1)宏觀表現(xiàn)：一定質量的某種理想氣體，在溫度保持不變時，體積減小，壓強

增大；體積增大，壓強減小。

(2)微觀解釋：溫度不變，分子的平均動能不變。體積越小，分子的數(shù)密度越大,

單位時間內撞到單位面積器壁上的分子數(shù)就越多，氣體的壓強就越大，如圖所示。

體積大體積小

2.蓋一呂薩克定律

(1)宏觀表現(xiàn)：一定質量的某種理想氣體，在壓強不變時，溫度升高，體積增大,

溫度降低，體積減小。

(2)微觀解釋：溫度升高，分子平均動能增大，撞擊器壁的作用力變大，而要使

壓強不變，則需影響壓強的另一個因素，即分子的數(shù)密度減小，所以氣體的體積增大,

如圖所示。

低溫高溫

3.查理定律

(1)宏觀表現(xiàn)：一定質量的某種理想氣體，在體積保持不變時，溫度升高，壓強

增大；溫度降低，壓強減小。

(2)微觀解釋：體積不變，則分子的數(shù)密度不變，溫度升高，分子平均動能增大,

分子撞擊器壁單位面積的作用力變大，所以氣體的壓強增大，如圖所示。

低溫高溫

【例4】在一定的溫度下，一定質量的氣體體積減小時，氣體的壓強增大，這

是由于()

A.單位體積內的分子數(shù)增多，單位時間內分子對器壁碰撞的次數(shù)增多

B.氣體分子的數(shù)密度變大，分子對器壁的吸引力變大

C.每個氣體分子對器壁的平均撞擊力都變大

D.氣體密度增大，單位體積內分子重量變大

思路點撥：(1)影響氣體壓強的原因是分子的平均動能和單位體積的分子個數(shù)。

(2)溫度是分子平均動能的標志，體積決定分子的數(shù)密度。

A［氣體的溫度不變，分子的平均動能不變，對器壁的平均撞擊力不變，C錯誤;

體積減小，單位體積內的分子數(shù)目增多，所以氣體壓強增大，A正確：分子和器壁間

無引力作用，B錯誤；單位體積內氣體的質量變大，不是壓強變大的原因，D錯誤。］

⑴宏觀量溫度的變化對應著微觀量分子動能平均值的變化。宏觀量體積的變化

對應著氣體分子的數(shù)密度的變化。

(2)壓強的變化可能由兩個因素引起，即分子熱運動的平均動能和分子的數(shù)密度,

可以根據氣體變化情況選擇相應的實驗定律加以判斷。

4.固體

一、晶體和非晶體

1.固體可以分為晶體和非晶體兩類。石英、云母、明磯、食鹽、味精、蔗糖等

是晶體,玻璃、蜂蠟、松香、瀝青、橡膠等是非晶體。

2.單晶體具有確定的幾何形狀,多晶體和非晶體沒有確定的幾何形狀，我們在

初中已經學過，晶體有確定的熔點,非晶體沒有確定的熔點。

3.有些晶體沿不同方向的導熱或導電性能不同，有些晶體沿不同方向的光學性

質不同，這類現(xiàn)象稱為各向異性。非晶體沿各個方向的物理性質都是一樣的，這叫作

各向同性。由于多晶體是許多單晶體雜亂無章地組合而成的,所以多晶體是各向同性

的。

說明：具有各向異性的一定是單晶體，具有各向同性的則可能是非晶體或多晶體。

二、晶體的微觀結構

1.規(guī)則性：在各種晶體中，原子(或分子、離子)都是按照一定的規(guī)則排列的,

具有空間上的周期性。

2.變化或轉化

在不同條件下，同種物質的微粒按照不同規(guī)則在空間排列,可以生成不同的晶體,

例如石墨和金剛石。有些晶體在一定條件下可以轉化為非晶體,例如天然水晶熔化后

再凝固成石英玻璃。

考點一晶體和非晶體

雪花的形狀極多，而且十分美麗。如果把雪花放在放大鏡下，可以發(fā)現(xiàn)每片雪花

都是一副極其精美的圖案，連許多藝術家都贊嘆不已。但是，各種各樣的雪花大多是

什么形狀的呢？它們又是怎樣形成的呢？你不妨拿放大鏡來觀察一下！或者上網去搜

一下吧！

提示：雪花大多是六角形的，這是因為雪花屬于六方晶系。雪花的“胚胎”是小

冰晶，主要有兩種形狀：一種呈六棱體狀，長而細，叫柱晶，但有時它的兩端是尖的，

樣子像一根針，叫針晶；另一種則呈六角形的薄片狀，就像從六棱鉛筆上切下來的薄

片那樣，叫片晶。

1.單晶體的特征

(1)具有天然的規(guī)則外形，這種規(guī)則的外形不是人工造成的。

(2)物理性質各向異性，這是單晶體區(qū)別于非晶體和多晶體最重要的特性，是判

斷單晶體最主要的依據。

(3)具有確定的熔點，單晶體在這一點上和多晶體沒有區(qū)別。從宏觀上區(qū)分晶體

和非晶體的重要依據是看有無確定的熔點。

2.多晶體和非晶體

(1)多晶體雖無天然規(guī)則的幾何形狀，物理性質各向同性，但組成多晶體的晶粒

都有規(guī)則的幾何形狀，每一個晶粒都具有單晶體的特征和物理性質，這是多晶體和非

晶體在內部結構上的區(qū)別。

(2)多晶體與非晶體在宏觀上的區(qū)別在于多晶體具有確定的熔點，非晶體則沒有,

例如很多同學認為玻璃應是多晶體，但實驗證明玻璃沒有確定的熔點，故應是非晶體。

3.正確理解單晶體的各向異性

(1)在物理性質上，單晶體具有各向異性，而非晶體則是各向同性的。

①單晶體的各向異性是指單晶體在不同方向上的物理性質不同，也就是沿不同方

向去測試單晶體的物理性質時，測試結果不同。

②通常所說的物理性質包括彈性、硬度、導熱性能、導電性能、磁性等。

⑵單晶體具有各向異性，并不是說每一種單晶體都能在各種物理性質上表現(xiàn)出

各向異性，舉例如下：

①云母、石膏晶體在導熱性上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向傳熱的快慢

不同。

②方鉛礦石晶體在導電性上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向電阻率不同。

③立方體形的銅晶體在彈性上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向的彈性不

同。

④方解石晶體在光的折射上表現(xiàn)出各向異性—沿不同方向的折射率不同。

【例1】（多選）關于晶體和非晶體，下列說法正確的是（）

A.可以根據各向異性或各向同性來鑒別晶體和非晶體

B.一塊均勻薄片，沿各個方向對它施加拉力，發(fā)現(xiàn)其強度一樣，則此薄片一定

是非晶體

C.一個固體球，如果沿其各條直線方向的導電性不同，則該球體一定是單晶體

D.一塊晶體，若其各個方向的導熱性相同，則這塊晶體一定是多晶體

思路點撥：（1）晶體有固定熔點，而非晶體沒有。

（2）單晶體具有各向異性，多晶體與非晶體都具有各向同性。

CD［判斷固體是否為晶體的標準是看是否有固定的熔點，多晶體和非晶體都具

有各向同性和無規(guī)則的外形，單晶體具有各向異性和規(guī)則的幾何外形，C、D正確。］

判斷晶體與非晶體、單晶體與多晶體的方法

（1）區(qū)分晶體與非晶體的方法：看其有無確定的熔點，晶體具有確定的熔點，而

非晶體沒有確定的熔點，僅從各向同性或者幾何形狀不能判斷某一固體是晶體還是非

晶體。

（2）區(qū)分單晶體和多晶體的方法：看其是否具有各向異性，單晶體表現(xiàn)出各向異

性，而多晶體表現(xiàn)出各向同性。

考點二晶體的微觀結構

家庭、學?；驒C關門鎖常用“碰鎖”，然而，這種鎖使用一段時間后，鎖舌就會

變澀而不易被碰入，造成關門困難。這時，你可以用鉛筆在鎖舌上摩擦幾下，碰鎖便

開關自如了，并且可以持續(xù)幾個月之久。請你動手試一試，并解釋其中的道理。

提示：石墨是金剛石的同素異形體，兩者的不同結構，造成了兩者在物理性質上

的很大差異，金剛石質地堅硬，而石墨由于具有層狀結構，且層與層之間結合不很緊

密，故層與層之間易脫落，能起到潤滑作用。用鉛筆在紙上寫字也是根據這個道理。

1.晶體內部的微粒是按各自的規(guī)則排列著的，具有空間上的周期性。如圖所示

是食鹽晶體中氯離子和鈉離子分布的示意圖。

2.同種元素的微粒能夠按照不同規(guī)則在空間分布形成不同的物質。例如，碳原

子如果按圖甲那樣排列，就成為石墨，而按圖乙那樣排列，就成為金剛石。

甲（石墨）乙（金剛石）

3.說明

（1）原子（或者分子、離子）并不是像結構圖上所畫的那些點一樣靜止不動，它們時

刻都在不停地振動，結構圖中所畫的那些點，是它們振動的平衡位置。

（2）同種物質也可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)，也就是說，物質是晶

體還是非晶體，并不是絕對的。例如，天然水晶是晶體，而熔化以后再凝固的水晶（即

石英玻璃）就是非晶體。有些非晶體在一定條件下也可以轉化為晶體。

【例2］（多選）晶體不同于非晶體，它具有規(guī)則的幾何外形，在不同方向上物

理性質不同，而且具有確定的熔點，下列哪些說法可以用來解釋晶體的上述特性

（）

A.組成晶體的物質微粒，在空間按一定的規(guī)律排成整齊的行列，構成特定的空

間點陣

B.晶體在不同方向上物理性質不同，是因為不同方向上微粒數(shù)目不同，微粒間

距不同

C.晶體在不同方向上物理性質不同，是由于不同方向上的物質微粒的性質不同

D.晶體在熔化時吸收熱量，全部用來瓦解晶體的空間點陣，轉化為分子間勢能;

因此，晶體在熔化過程中保持一定的溫度不變；只有空間點陣完全被瓦解，晶體完全

變?yōu)橐后w后，繼續(xù)加熱，溫度才會升高

思路點撥：(1)晶體具有規(guī)則的幾何外形和確定的熔點，都是因為它的內部微粒

有規(guī)則的排列。

(2)晶體熔化時吸收的熱量用來破壞晶體的空間點陣，所以溫度不升高。

ABD［很多晶體都是由相同的物質微粒組成的，例如，金剛石和石墨都是由碳

原子組成的，不同方向上物質微粒完全一樣，可見其各向異性不是因為不同方向上的

粒子性質不同引起的，而是粒子的數(shù)目和粒子間距不相同造成的。故C錯誤，A、B、

D正確。］

晶體各向異性的原因

(1)單晶體物理性質的不同取決于其微觀結構，單晶體的物質微粒是按照一定的

規(guī)則在空間中整齊地排列著，有規(guī)則的幾何外形，在物理性質上表現(xiàn)為各向異性。

(2)多晶體是由許許多多晶粒組成的，晶粒在多晶體里雜亂無章地排列著，無規(guī)

則的幾何外形，多晶體在物理性質上表現(xiàn)為各向同性。

5.液體

一、液體的表面張力

1.表面層：液體表面有一層跟氣體接觸的薄層,叫作表面層。

2.分子力的特點

在液體內部，分子間的平均距離略小于化，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力;在表面

層，分子比較稀疏,分子間距離略大于耳，分子間的作用力表現(xiàn)為引力。

3.表面張力

(1)定義：液體表面的這種力使液體表面繃緊,叫作液體的表面張力。

(2)作用效果：使液體表面具有收縮趨勢。

說明：表面張力使液體表面收縮到最小。

二'浸潤和不浸潤、液晶

1.浸潤和不浸潤

⑴一種液體會潤濕某種固體并附著在固體的表面上,這種現(xiàn)象叫作逮同；一種

液體不會潤濕某種固體，也就不會附著在這種固體的表面上，這種現(xiàn)