新教材人教版高中物理選擇性必修第三冊(cè)第二章氣體、固體和液體知識(shí)點(diǎn)考點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)提煉匯總

第二章氣體、固體和液體

1.溫度和溫標(biāo).............................................................-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.................................................................-29-

章末復(fù)習(xí)提高..............................................................-34-

1.溫度和溫標(biāo)

一、狀態(tài)參量與平衡態(tài)

1.熱力學(xué)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：隹積、壓強(qiáng)、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(shí)

間內(nèi)不發(fā)生變化。

二、熱平衡與溫度

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

響而分別改變。經(jīng)過一段時(shí)間，各自的狀態(tài)參量不再變化了，即這兩個(gè)系統(tǒng)達(dá)到了熱

平衡。

2.熱平衡定律：如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個(gè)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(xué)性質(zhì)”，即溫度。這就是溫度

計(jì)能夠用來測(cè)量溫度的基本原理。

三'溫度計(jì)與溫標(biāo)

1.溫度計(jì)

名稱原理

水銀溫度計(jì)根據(jù)水銀的熱膨脹的性質(zhì)來測(cè)量溫度

金屬電阻溫度計(jì)根據(jù)金屬粕的電阻隨溫度的變化來測(cè)量溫度

氣體溫度計(jì)根據(jù)氣體壓強(qiáng)隨溫度的變化來測(cè)量溫度

熱電偶溫度計(jì)根據(jù)不同導(dǎo)體因調(diào)差產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的大小來測(cè)量溫度

2.溫標(biāo)：定量描述溫度的方法。

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

水的沸點(diǎn)為100°C。在0℃刻度與100C刻度之間均勻分成在0等份,每一份算作

1℃o

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

(3)攝氏溫度與熱力學(xué)溫度：

攝氏溫度攝氏溫標(biāo)表示的溫度，用符號(hào)乙表示，單位是攝氏度,符號(hào)為。C

熱力學(xué)溫度熱力學(xué)溫標(biāo)表示的溫度，用符號(hào)工表示，單位是開爾文,符號(hào)為K

換算關(guān)系T=/+273.15K

注意：變化1℃與變化1K是相等的。

考點(diǎn)1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(shí)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(shí)間其溫度、壓強(qiáng)、體積都不再變化，是平

衡狀態(tài)。

1.熱力學(xué)的平衡態(tài)是一種動(dòng)態(tài)平衡，組成系統(tǒng)的分子仍在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng),

只是分子運(yùn)動(dòng)的平均效果不隨時(shí)間變化，表現(xiàn)為系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間變化，而力

學(xué)中的平衡態(tài)是指物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

2.平衡態(tài)是一種理想情況，因?yàn)槿魏蜗到y(tǒng)完全不受外界影響是不可能的。系統(tǒng)

處于平衡態(tài)時(shí)，仍可能發(fā)生偏離平衡態(tài)的微小變化。

3.兩個(gè)系統(tǒng)達(dá)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(huì)發(fā)生新的變化。因此，熱平衡概念也適用于兩個(gè)原

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

化，我們就說這兩個(gè)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(dāng)系統(tǒng)的狀態(tài)變化時(shí)，其各個(gè)狀態(tài)參

量都會(huì)改變

B.當(dāng)系統(tǒng)不受外界影響，且經(jīng)過足夠長的時(shí)間，其內(nèi)部各部分狀態(tài)參量將會(huì)達(dá)

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

思路點(diǎn)撥：(1)各個(gè)系統(tǒng)都有狀態(tài)參量。

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

BD［由于描述系統(tǒng)的各種性質(zhì)需要不同的物理量，只要其中某個(gè)量變化，系統(tǒng)

的狀態(tài)就會(huì)發(fā)生變化，不一定各個(gè)狀態(tài)參量都發(fā)生變化，選項(xiàng)A錯(cuò)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(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)系統(tǒng)不受外界影響時(shí)，

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

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

正確。］

處理平衡態(tài)的問題要注意以下三點(diǎn)

(1)平衡態(tài)與熱平衡不同，平衡態(tài)指的是一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部達(dá)到的一種動(dòng)態(tài)平衡。

(2)必須要經(jīng)過較長一段時(shí)間，直到系統(tǒng)內(nèi)所有性質(zhì)都不隨時(shí)間變化為止。

(3)系統(tǒng)與外界沒有能量的交換。

逮點(diǎn)2熱平衡與溫度

某工人在拿鐵棒和木頭時(shí)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(dāng)時(shí)“鐵棒比木頭溫度低”的結(jié)論，你認(rèn)為他的結(jié)論對(duì)嗎？

請(qǐng)說明理由。

提示：不對(duì)。由于鐵棒和木頭都與周圍的環(huán)境達(dá)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?yàn)檫@位工人在單位時(shí)間內(nèi)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(guān)系：各自處于熱平衡狀態(tài)的兩個(gè)系統(tǒng)，相互接觸時(shí)，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(jīng)過一段時(shí)間后兩系統(tǒng)溫度

相同，達(dá)到一個(gè)新的平衡狀態(tài)。

(2)微觀上

①反映物體內(nèi)分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，是大量分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志。

②溫度是大量分子熱運(yùn)動(dòng)的集體表現(xiàn)，是含有統(tǒng)計(jì)意義的，對(duì)個(gè)別分子來說溫度

是沒有意義的。

2.熱平衡

(1)一切達(dá)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(shí)也與8達(dá)到熱平衡，則A的溫度等于B的溫

度，這就是溫度計(jì)用來測(cè)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(xué)第零定律，為溫度的測(cè)量提供了理論依據(jù)。因?yàn)榛闊崞?/p>

衡的物體具有相同的溫度，所以比較各物體溫度時(shí)，不需要將各個(gè)物體直接接觸，只

需將作為標(biāo)準(zhǔn)物體的溫度計(jì)分別與各物體接觸，即可比較溫度的高低。

【例2】關(guān)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(gè)系統(tǒng)在接觸時(shí)，它們的狀態(tài)不發(fā)生變化，說明這兩個(gè)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(gè)系統(tǒng)的壓強(qiáng)一定相等

思路點(diǎn)撥：(1)平衡態(tài)的各個(gè)參量都不變化。

(2)熱平衡時(shí)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(gè)，根據(jù)平衡態(tài)的定義知所有性質(zhì)都

不隨時(shí)間變化，系統(tǒng)才處于平衡態(tài)，A錯(cuò)誤：根據(jù)熱平衡的定義知，處于熱平衡的兩

個(gè)系統(tǒng)溫度相同，B正確，D錯(cuò)誤；平衡態(tài)是針對(duì)某一系統(tǒng)而言的，熱平衡是兩個(gè)系

統(tǒng)相互影響的最終結(jié)果，C錯(cuò)誤。］

熱平衡與溫度理解的兩個(gè)誤區(qū)

誤區(qū)1：誤認(rèn)為只要溫度不變，系統(tǒng)就處于平衡態(tài)

產(chǎn)生誤區(qū)的原因是沒有正確理解平衡態(tài)的概念，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)包括溫度在內(nèi)的所有狀

態(tài)參量都不隨時(shí)間變化時(shí)，系統(tǒng)才處于平衡態(tài)。

誤區(qū)2：誤認(rèn)為平衡態(tài)就是熱平衡

產(chǎn)生誤區(qū)的原因是由于不理解熱平衡與平衡態(tài)的關(guān)系，錯(cuò)誤地認(rèn)為處于平衡態(tài)的

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

它們接觸后各自的狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化，直到達(dá)到熱平衡為止。

2點(diǎn)”溫度計(jì)與溫標(biāo)

攝氏溫標(biāo)（以前稱為百分溫標(biāo)）是由瑞典天文學(xué)家攝爾修斯設(shè)計(jì)的。如圖所示，在

一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，把冰點(diǎn)定為0℃,汽化點(diǎn)定為100℃,因此在這兩個(gè)固定點(diǎn)之間共

為100℃,即100等份，每等份代表1攝氏度，用1C表示，用C標(biāo)表示的溫度叫作

攝氏溫度，常用f表示。攝氏溫標(biāo)用攝氏度做單位。熱力學(xué)溫標(biāo)由英國科學(xué)家威廉?湯

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

喘—水的沸點(diǎn)

累

累

北

北一室溫

。一水的冰點(diǎn)

-1O

-M

試探究：1.熱力學(xué)溫標(biāo)與攝氏溫標(biāo)之間的關(guān)系是什么?

2.如果可以粗略地取一273c為絕對(duì)零度，在一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰的熔點(diǎn)是多

少攝氏度，為多少開？水的沸點(diǎn)又是多少攝氏度，為多少開?

提示：1.關(guān)系式為T=/+273.15K

2.冰的熔點(diǎn)為0C,為273K;水的沸點(diǎn)為100℃,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?yàn)槔錈崾怯扇梭w

度的感覺器官比較得到的，往往是不準(zhǔn)確的

溫度的嚴(yán)格定義是建立在熱平衡定律基礎(chǔ)上的。熱平衡定律指出，兩個(gè)

熱平衡

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

角度

溫度，這樣的定義更具有科學(xué)性

2.溫度計(jì)測(cè)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(jì)與待測(cè)物體接觸，達(dá)到熱平

衡，其溫度與待測(cè)物體的溫度相同。

3.溫標(biāo)

(1)常見的溫標(biāo)有攝氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)。

(2)比較攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)。

攝氏溫標(biāo)熱力學(xué)溫標(biāo)

提出者攝爾修斯和施勒默爾英國物理學(xué)家開爾文

一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰水混

零度的規(guī)定-273.15℃絕對(duì)零度

合物的溫度

溫度名稱攝氏溫度熱力學(xué)溫度

溫度符號(hào)tT

單位名稱攝氏度開爾文

單位符號(hào)℃K

T=r+273.15K

關(guān)系

粗略表示：273K

【例3】仿照實(shí)驗(yàn)室使用的液體溫度計(jì)的原理，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)簡易的氣體

溫度計(jì)，如圖所示，瓶中裝的是氣體，瓶塞密封不漏氣，瓶塞上面細(xì)彎管中有一段液

柱。

(1)當(dāng)溫度升高時(shí)，液柱將向哪邊移動(dòng)？

(2)此溫度計(jì)如何標(biāo)上刻度呢？

思路點(diǎn)撥：(1)此溫度計(jì)是根據(jù)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(dāng)溫度升高時(shí)，瓶內(nèi)的氣體受熱膨脹擠壓上方的液柱，液柱就會(huì)向左

移動(dòng)；(2)將此裝置放在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的冰水混合物中，在液柱正中間處標(biāo)上0℃,

將它放在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸水中，在液柱正中間處標(biāo)上100°C,然后將以上兩個(gè)

刻度之間的部分進(jìn)行100等分，標(biāo)上刻度就成了一個(gè)溫度計(jì)。

［答案］見解析

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

不同的溫標(biāo)表示，數(shù)值不同，這是因?yàn)榱阒颠x取不同。

(2)在熱力學(xué)溫標(biāo)與攝氏溫標(biāo)中，熱力學(xué)溫度升高(或降低)1K,則攝氏溫度也升

高(或降低)1℃o

【一題多變］(1)你能說出這個(gè)溫度計(jì)的測(cè)溫原理嗎？

(2)為了提高此溫度計(jì)的靈敏度，便于讀數(shù)，可采取什么措施？

［解析］(1)這個(gè)溫度計(jì)的測(cè)溫原理是測(cè)溫氣體的熱脹冷縮。

(2)細(xì)彎管再細(xì)一些，瓶子再大一些且氣體再多些，細(xì)彎管內(nèi)的液體盡可能少些

等，都可以提高靈敏度。

［答案］見解析

2.氣體的等溫變化

一、氣體的等溫變化

1.等溫變化

一定質(zhì)量的某種氣體,在溫度不變的條件下,其壓強(qiáng)與體積變化時(shí)的關(guān)系叫作氣

體的等溫變化。

2.實(shí)驗(yàn)探究

(1)實(shí)驗(yàn)器材：鐵架臺(tái)、注射器、橡膠套、壓力表(壓強(qiáng)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(duì)象。

(2)數(shù)據(jù)收集：空氣柱的壓強(qiáng)。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5。用手把柱塞向下壓或向上拉，讀出體積與壓強(qiáng)的幾

組值。

(3)數(shù)據(jù)處理

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

據(jù)描點(diǎn)作圖，若圖像是過原點(diǎn)的直線，說明壓強(qiáng)跟體積的倒數(shù)成正比,即壓強(qiáng)跟體積

成反比。

注意：作p-V圖像雙曲線不好判定，作p-十圖像是過原點(diǎn)的傾斜直線，易判定壓

強(qiáng)跟體積成反比。

二'玻意耳定律

1.玻意耳定律

(1)內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)〃與體積V成反比。

(2)公式：〃丫=。(常量)或0|0=〃2量。

(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。

2.氣體的等溫變化的p-V圖像

(Dp-v圖像：一定質(zhì)量的氣體的“V圖像為一條雙曲線,如圖甲所示。

甲乙

(2)〃1圖像：一定質(zhì)量的氣體的p-土圖像為過原點(diǎn)的傾斜直線，如圖乙所示。

乂點(diǎn)y________________玻意耳定律

在一個(gè)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(shí)就會(huì)破裂。問題：

(1)上升過程中，氣泡內(nèi)氣體的溫度發(fā)生改變嗎？

(2)上升過程中，氣泡內(nèi)氣體的壓強(qiáng)怎么改變？

(3)氣泡在上升過程中體積為何會(huì)變大？

提示：(1)因?yàn)樵诤銣爻刂?，所以氣泡?nèi)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(qiáng)變小，氣體的體積增大。

對(duì)玻意耳定律的理解及應(yīng)用

1.成立條件：玻意耳定律piVl=p2V2是實(shí)驗(yàn)定律，只有在氣體質(zhì)量一定、溫度

不變的條件下才成立。

2.玻意耳定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式中的常量C不是一個(gè)普適恒量，它與氣體的

種類、質(zhì)量、溫度有關(guān)，對(duì)一定質(zhì)量的氣體，溫度越高，該恒量C越大。

3.應(yīng)用玻意耳定律的思路和方法：

(1)確定研究對(duì)象，并判斷是否滿足玻意耳定律成立的條件。

確定初、末狀態(tài)及狀態(tài)參量、％、pi,

(2)(piV2)

(3)根據(jù)玻意耳定律列方程〃1%=〃丫2,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(shí)還應(yīng)由力學(xué)或幾何知識(shí)列出輔助方程。

(5)有時(shí)要檢驗(yàn)結(jié)果是否符合實(shí)際，對(duì)不符合實(shí)際的結(jié)果要?jiǎng)h去。

【例1】如圖所示，一個(gè)上下都與大氣相通的直圓筒，內(nèi)部橫截面積為S=0.01

n^,中間用兩個(gè)活塞A和8密閉一定質(zhì)量的氣體。A、8都可沿圓筒無摩擦地上下滑

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

較長的彈簧相連。已知大氣壓po=IX1()5pa,平衡時(shí)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(dòng)一段距離后，保持平衡。此時(shí)用于壓A的力F=500N,

求活塞A下移的距離。

思路點(diǎn)撥：(1)因?yàn)槭蔷徛乱扑悦荛]氣體溫度不變。

⑵應(yīng)用玻意耳定律可以求出L

［解析］設(shè)活塞A下移距離為/，活塞3下移的距離為x,對(duì)圓筒中的氣體:

初狀態(tài)：pi=poVi=/oS

末狀態(tài)：〃2=必+(V2=(lo+x—r)S

由玻意耳定律得piVl=p2V2

p

即poloS=(/?O+T)-(/O+X—/)-S①

kJ

根據(jù)胡克定律尸="②

代數(shù)解①②得/=0.3mo

［答案］0.3m

應(yīng)用玻意耳定律解題時(shí)的兩個(gè)誤區(qū)

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

變時(shí)，定律成立。

誤區(qū)2：誤認(rèn)為氣體的質(zhì)量變化時(shí)，一定不能用玻意耳定律進(jìn)行分析。

當(dāng)氣體經(jīng)歷多個(gè)質(zhì)量發(fā)生變化的過程時(shí)，可以分段應(yīng)用玻意耳定律進(jìn)行列方程，

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

應(yīng)用玻意耳定律列方程。

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A和/2哪一個(gè)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(gè)點(diǎn)（即兩個(gè)狀態(tài)）A和8,可以看出

PB因此t2>t\o

P-V圖像及P-%圖像上等溫線的物理意義

1.一定質(zhì)量的某種氣體，其等溫線是雙曲線，雙曲線上的每一個(gè)點(diǎn)均表示一定

質(zhì)量的氣體在該溫度下的一個(gè)狀態(tài)，而且同一條等溫線上每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的P、V坐標(biāo)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(gè)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(biāo)軸越遠(yuǎn)。如圖乙所示，四條等

溫線的關(guān)系為74>T3>T2>T1O

3.一定質(zhì)量氣體的等溫變化過程，也可以用〃■圖像來表示，如圖所示。等溫

線是一條延長線通過原點(diǎn)的傾斜直線，由于氣體的體積不能無窮大，所以靠近原點(diǎn)附

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

V

【例2】（多選）如圖所示，是一定質(zhì)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(diǎn)撥：(1)溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，同種氣體溫度越高，分子平均動(dòng)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(biāo)原點(diǎn)越遠(yuǎn)。

BD［由圖像可知，PAVA=PBVB,所以A、8兩狀態(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(diǎn)越遠(yuǎn)的等溫線溫度越高，

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

錯(cuò)誤，B、D正確。］

(1)不同的等溫線溫度不同，越靠近原點(diǎn)的等溫線溫度越低，越遠(yuǎn)離原點(diǎn)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(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變時(shí),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(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，其體積V與熱力學(xué)溫度T

成正比。

(2)公式：V=CT或4=最

(3)適用條件：氣體質(zhì)量一定;氣體壓強(qiáng)不變。

(4)等壓變化的圖像：由V=CT可知在V-T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(duì)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，戶>選填">"或加。

二、氣體的等容變化

1.等容變化

一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變時(shí)，壓強(qiáng)隨溫度變化的過程。

2.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,壓強(qiáng)P與熱力學(xué)溫度T

成正比。

(2)公式：p=CI_或卷=容

(3)等容變化的圖像：從圖甲可以看出，在等容過程中，壓強(qiáng)p與攝氏溫度/是一

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

相交，把交點(diǎn)當(dāng)作坐標(biāo)原點(diǎn)，建立新的坐標(biāo)系(如圖乙所示)，那么這時(shí)的壓強(qiáng)與溫度

的關(guān)系就是正比例關(guān)系了。圖乙坐標(biāo)原點(diǎn)的意義為氣體壓強(qiáng)為。時(shí)，其溫度為0K。

可以證明，新坐標(biāo)原點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度就是

(4)適用條件：氣體的質(zhì)量一定,氣體的體積不變。

說明：氣體做等容變化時(shí)，壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T成正比，即〃87，不是與攝

氏溫度t成正比，但壓強(qiáng)變化量bp與熱力學(xué)溫度變化量AT和攝氏溫度的變化量Ar

都是成正比的，即△pocAT、Z)8M。

三'理想氣體

1.理想氣體

在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體。

2.理想氣體與實(shí)際氣體

在溫度不低于零下幾十?dāng)z氏度、壓強(qiáng)不超過大氣壓的幾倍的條件下，把實(shí)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(nèi)容

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

V、溫度T都可能改變，但是壓強(qiáng)〃跟體積V的乘積與熱力學(xué)溫度T之比保持不變。

(2)表達(dá)式

①7［二T1<ay二k。

(3)成立條件

一定質(zhì)量的理想氣體。

說明：理想氣體是一種理想化模型，是對(duì)實(shí)際氣體的科學(xué)抽象。題目中無特別說

明時(shí)，一般都可將實(shí)際氣體當(dāng)成理想氣體來處理。

四'對(duì)氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋

用分子動(dòng)理論可以定性解釋氣體的實(shí)驗(yàn)定律。

1.玻意耳定律

一定質(zhì)量的某種理想氣體，溫度保持不變時(shí)，分子的平均動(dòng)能是一定的。在這種

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

數(shù)就多，氣體的壓強(qiáng)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(zhì)量的某種理想氣體，溫度升高時(shí)，分子的平均動(dòng)能增大;只有氣體的體積

同時(shí)增大，使分子的數(shù)密度減小，才能保持壓強(qiáng)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(zhì)量的某種理想氣體，體積保持不變時(shí)，分子的數(shù)密度保持不變。在這種情

況下，溫度升高時(shí)，分子的平均動(dòng)能增大,氣體的壓強(qiáng)就增大。這就是查理定律的微

觀解釋。

氣體的等壓變化

汽缸中封閉著溫度為100°C的空氣，一重物用繩索經(jīng)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(shí)活塞離汽缸底的高度為10cm,如果缸內(nèi)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(shí)活塞到缸底的距離是多大？

提示：(1)是等壓變化。

(2)初狀態(tài)Vi=SX(10cm),5=(273+100)K=373K;末狀態(tài)Vi=lS,72=273Ko

Vlv?T

由五=五'得V2=k?%^S><(7.32cm),即活塞到缸房的距離/為7.32cm°

-~1.蓋一呂薩克定律的適用范圍

壓強(qiáng)不太大，溫度不太低。原因同查理定律。

2.公式變式

ViVI+AVZMVIAV

由方=Ti+AT倚元=而'

所以△片答AT=竽T”

1\V1

3.等壓線

(l)V-T圖像

①意義：反映了一定質(zhì)量的氣體在等壓變化中體積與熱力學(xué)溫度T成正比的關(guān)

系。

②圖像：過原點(diǎn)的傾斜直線。

③特點(diǎn)：斜率越大，壓強(qiáng)越小。

(2)V-Z圖像

①意義：反映了一定質(zhì)量的氣體在等壓變化中體積與攝氏溫度，成線性關(guān)系。

②圖像：傾斜直線，延長線與/軸交點(diǎn)為-273.15°C。

③特點(diǎn)：連接圖像中的某點(diǎn)與(一273.15°C,0),連線的斜率越大，壓強(qiáng)越小。

［例1］如圖甲是一定質(zhì)量的氣體由狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的V-T圖

像，已知?dú)怏w在狀態(tài)A時(shí)的壓強(qiáng)是1.5X1()5pa。

(1)說出A-8過程中壓強(qiáng)變化的情形，并根據(jù)圖像提供的信息，計(jì)算圖中△的

值；

(2)請(qǐng)?jiān)趫D乙所示坐標(biāo)系中，作出由狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的p-T圖像，

并在圖像相應(yīng)位置上標(biāo)出字母A、8、Co如果需要計(jì)算才能確定有關(guān)坐標(biāo)值，請(qǐng)寫

出計(jì)算過程。

思路點(diǎn)撥：(1)在根據(jù)圖像判斷氣體的狀態(tài)變化時(shí)，首先要確定橫、縱坐標(biāo)表示

的物理量，其次根據(jù)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(gè)點(diǎn)表示一定質(zhì)量氣體的一個(gè)平衡狀

態(tài)，一個(gè)線段表示氣體狀態(tài)變化的一個(gè)過程。

［解析］(1)由圖像可知A-3為等壓過程，根據(jù)蓋一呂薩克定律可得孕=孕，所

LA1B

VA04

以TA=^TB=^X30°K=20°K。

44

⑵根據(jù)查理定律得發(fā)=年,^X1.5X103Pa=

3PA

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(qiáng)不變200K(2)見解析

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

對(duì)應(yīng)的規(guī)律計(jì)算出下一點(diǎn)(平衡狀態(tài))的狀態(tài)參量，逐一分析計(jì)算出各點(diǎn)的p、V、T。

(2)根據(jù)計(jì)算結(jié)果在圖像中描點(diǎn)，連線作出一個(gè)新的圖線，并根據(jù)相應(yīng)的規(guī)律逐

一檢查是否有誤。

(3)圖像特點(diǎn)：p-十圖像、p-T圖像、V-T圖像過原點(diǎn)，在原點(diǎn)附近都要畫成虛線。

2點(diǎn)2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(shí)會(huì)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(qǐng)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(shí)，輪胎里的空氣溫度升高明顯，氣體壓強(qiáng)

增大，當(dāng)氣體壓強(qiáng)增大到超過輪胎承受的限度時(shí)，輪胎就會(huì)被脹破。

1.查理定律的適用條件

壓強(qiáng)不太大，溫度不太低的情況。當(dāng)溫度較低，壓強(qiáng)較大時(shí)，氣體會(huì)液化，定律

不再適用。

2.公式變式

由胃=篝效瞪=於或2岑P、'口=景1。

3.等容線

(l)p-T圖像

①意義：反映了一定質(zhì)量的氣體在等容變化中，壓強(qiáng)〃與熱力學(xué)溫度T成正比的

關(guān)系。

②圖像：過原點(diǎn)的傾斜直線。

③特點(diǎn)：斜率越大，體積越小。

(2)p-f圖像

①意義：反映了一定質(zhì)量的氣體在等容變化中，壓強(qiáng)p與攝氏溫度/的線性關(guān)系。

②圖像：傾斜直線，延長線與，軸交點(diǎn)為一273.15

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

【例2】有人設(shè)計(jì)了一種測(cè)溫裝置，其結(jié)構(gòu)如圖所示，玻璃泡A內(nèi)封有一定量

氣體，與A相連的8管插在水槽中，管內(nèi)水銀面的高度x即可反映泡內(nèi)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(shè)8管的體積與A玻璃泡的體積相比

可忽略不計(jì)。在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下對(duì)B管進(jìn)行溫度刻度(1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓相當(dāng)于76cmHg

的壓強(qiáng)，等于101kPa)。已知當(dāng)溫度九=27C時(shí)，管內(nèi)水銀面高度x=16cm,此高度

即為27℃的刻度線，f=0°C的刻度線在何處？

0

思路點(diǎn)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(jù)查理定律可求出刻度線的位置。

［解析］選玻璃泡A內(nèi)的一定量的氣體為研究對(duì)象，由于B管的體積可略去不計(jì),

溫度變化時(shí)，A內(nèi)氣體經(jīng)歷的是一個(gè)等容過程。

玻璃泡A內(nèi)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

71)273

〃=亓91=豕俞X60cmHg=54.6cmHg

所以，=0℃時(shí)水銀面的高度，即刻度線的位置是

xo=(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(duì)象，即被封閉的氣體。

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

質(zhì)量和體積保持不變。

(3)確定初、末兩個(gè)狀態(tài)的溫度、壓強(qiáng)。

(4)按查理定律公式列式求解，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行討論。

冷點(diǎn)3理想氣體的狀態(tài)方程

在電視上同學(xué)們或許看到過有人乘坐熱氣球在藍(lán)天翱翔的畫面，其中的燃燒器時(shí)

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(lán)天旅行探險(xiǎn),

那將是一件有趣而刺激的事情。熱氣球?yàn)槭裁茨苌?？?qǐng)?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(duì)象，受重力及周圍空氣的浮力作用，

當(dāng)燃燒器噴出火焰時(shí)，將氣球內(nèi)空氣加熱，溫度升高，但氣體壓強(qiáng)始終等于外界大氣

壓強(qiáng)，可認(rèn)為是不變的。由狀態(tài)方程華=恒量知，p一定，T增大，則V增大，于是

氣球內(nèi)熱空氣體積膨脹，從下面漏出，使氣球內(nèi)所含空氣的質(zhì)量減小，熱氣球整體的

重力減小，當(dāng)空氣的浮力大于重力時(shí)，熱氣球便會(huì)上升。

1.理想氣體狀態(tài)方程與氣體實(shí)驗(yàn)定律

乃時(shí)，pWi=p2V2(玻意耳定律)

〃1-〃2丫2)<丫1=丫2時(shí)，搟=隼(查理定律)

T\Ti

、P1=P2時(shí)，卷=卷(蓋一呂薩克定律)

由此可見，三個(gè)氣體實(shí)驗(yàn)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(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)參量P、V、T可以用圖像上的點(diǎn)表示出來，用點(diǎn)到

點(diǎn)之間的連線表示氣體從一個(gè)平衡態(tài)(與點(diǎn)對(duì)應(yīng))到另一個(gè)平衡態(tài)的變化過程。利用圖

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

(1)利用垂直于坐標(biāo)軸的線作輔助線去分析同質(zhì)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(qiáng)的兩條等壓線的關(guān)系。

例如：如圖甲所示，％對(duì)應(yīng)的虛線為等容線，A、B是與八、T2兩線的交點(diǎn)，可

以認(rèn)為從8狀態(tài)通過等容升壓到A狀態(tài)，溫度必然升高，所以T2>TI。

又如圖乙所示，Ti對(duì)應(yīng)的虛線AB為等溫線，從8狀態(tài)到A狀態(tài)壓強(qiáng)增大，體積

一定減小，所以V2<Vio

(2)一定質(zhì)量理想氣體的圖像

①等溫變化

a.T一定時(shí)，在p-V圖像中,等溫線是一簇雙曲線，圖像離坐標(biāo)軸越遠(yuǎn)，溫度越

高，如圖甲所示，乃>7K

b.T一定時(shí)，在.斗圖像中，等溫線是延長線過坐標(biāo)原點(diǎn)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(shí)，在V-T圖像中，等壓線是一簇延長線過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，直線的斜

率越大，壓強(qiáng)越小，如圖甲所示。

b.p一定時(shí)，在V-f圖像中，等壓線與f軸的交點(diǎn)總是一273.15C,是一條傾斜的

直線，縱截距表示0°C時(shí)氣體的體積，如圖乙所示。

③等容變化

a.V一定時(shí)，在圖像中，等容線為一簇延長線過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，直線的斜

率越小，體積越大，如圖甲所示。

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

直線，縱截距表示氣體在0°C時(shí)的壓強(qiáng)，如圖乙所示。

【例3】內(nèi)壁光滑的導(dǎo)熱汽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1.0X105pa、體積為Z.OXIO、m3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)樵瓉淼囊话耄缓髮⑵滓瞥鏊?，緩慢加熱?/p>

使氣體溫度變?yōu)?27℃?(大氣壓強(qiáng)為L0X1()5pa)

p/(xKTPa)

3.0

2.0

1.0

102.0S.O^xlO-W)

(1)求汽缸內(nèi)氣體的最終體積(保留三位有效數(shù)字)；

⑵在如圖所示的P-V圖上畫出整個(gè)過程中汽缸內(nèi)氣體的狀態(tài)變化。

思路點(diǎn)撥：(1)在活塞上方緩緩倒沙子的過程是一個(gè)等溫變化過程，緩慢加熱的

過程是一個(gè)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〃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poVo=piVi,解得pi=

2.0X105Pa。

在緩慢加熱到127°C的過程中壓強(qiáng)保持不變，則察=?,所以於心1.5X10-3m3。

1112

(2)如圖所示

p/(xlO5Pa)

3.0

：(1.52.0)

2.0

1.0

0，1.02.03.0V7(x10-3nP)

［答案］(1)1.5乂10-3m3(2)見解析

理想氣體狀態(tài)變化時(shí)注意轉(zhuǎn)折點(diǎn)的確定

轉(zhuǎn)折點(diǎn)是兩個(gè)狀態(tài)變化過程的分界點(diǎn)，挖掘隱含條件，找出轉(zhuǎn)折點(diǎn)是應(yīng)用理想氣

體狀態(tài)方程解決氣體狀態(tài)變化問題的關(guān)鍵。

*點(diǎn)4氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋

中央電視臺(tái)在《科技之光》欄目中曾播放過這樣一個(gè)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(huì)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(yùn)動(dòng)加快，飲料瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)迅速增大，當(dāng)大于瓶壁

承受的壓強(qiáng)時(shí)，飲料瓶爆炸。

1.玻意耳定律

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

增大；體積增大，壓強(qiáng)減小。

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

單位時(shí)間內(nèi)撞到單位面積器壁上的分子數(shù)就越多，氣體的壓強(qiáng)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(zhì)量的某種理想氣體，在壓強(qiáng)不變時(shí)，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(dòng)能增大，撞擊器壁的作用力變大，而要使

壓強(qiáng)不變，則需影響壓強(qiáng)的另一個(gè)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(zhì)量的某種理想氣體，在體積保持不變時(shí)，溫度升高，壓強(qiáng)

增大；溫度降低，壓強(qiáng)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(dòng)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(qiáng)增大，如圖所示。

低溫高溫

【例4】在一定的溫度下，一定質(zhì)量的氣體體積減小時(shí)，氣體的壓強(qiáng)增大，這

是由于()

A.單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多，單位時(shí)間內(nèi)分子對(duì)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(duì)器壁的吸引力變大

C.每個(gè)氣體分子對(duì)器壁的平均撞擊力都變大

D.氣體密度增大，單位體積內(nèi)分子重量變大

思路點(diǎn)撥：(1)影響氣體壓強(qiáng)的原因是分子的平均動(dòng)能和單位體積的分子個(gè)數(shù)。

(2)溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)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(dòng)能不變，對(duì)器壁的平均撞擊力不變，C錯(cuò)誤；

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

無引力作用，B錯(cuò)誤；單位體積內(nèi)氣體的質(zhì)量變大，不是壓強(qiáng)變大的原因，D錯(cuò)誤。］

(1)宏觀量溫度的變化對(duì)應(yīng)著微觀量分子動(dòng)能平均值的變化。宏觀量體積的變化

對(duì)應(yīng)著氣體分子的數(shù)密度的變化。

(2)壓強(qiáng)的變化可能由兩個(gè)因素引起，即分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能和分子的數(shù)密度,

可以根據(jù)氣體變化情況選擇相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)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?cè)?/p>

初中已經(jīng)學(xué)過，晶體有確定的熔點(diǎn),非晶體沒有確定的熔點(diǎn)。

3.有些晶體沿不同方向的導(dǎo)熱或?qū)щ娦阅懿煌?，有些晶體沿不同方向的光學(xué)性

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

各向同性。由于多晶體是許多單晶便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(jié)構(gòu)

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(zhuǎn)化

在不同條件下，同種物質(zhì)的微粒按照丕圓規(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(zhuǎn)化為非晶體,例如天然水晶熔化后

再凝固成石英玻璃。

考點(diǎn)1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(shù)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(wǎng)去搜

一下吧！

提示：雪花大多是六角形的，這是因?yàn)檠┗▽儆诹骄?。雪花的“胚胎”是?/p>

冰晶，主要有兩種形狀：一種呈六棱體狀，長而細(xì)，叫柱晶，但有時(shí)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簿片狀，就像從六棱鉛筆上切下來的簿

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(zhì)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(jù)。

(3)具有確定的熔點(diǎn)，單晶體在這一點(diǎn)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(jù)是看有無確定的熔點(diǎn)。

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(zhì)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(gè)晶粒都具有單晶體的特征和物理性質(zhì)，這是多晶體和非

晶體在內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(diǎn)，非晶體則沒有,

例如很多同學(xué)認(rèn)為玻璃應(yīng)是多晶體，但實(shí)驗(yàn)證明玻璃沒有確定的熔點(diǎn)，故應(yīng)是非晶體。

3.正確理解單晶體的各向異性

（1）在物理性質(zhì)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(zhì)不同，也就是沿不同方

向去測(cè)試單晶體的物理性質(zhì)時(shí)，測(cè)試結(jié)果不同。

②通常所說的物理性質(zhì)包括彈性、硬度、導(dǎo)熱性能、導(dǎo)電性能、磁性等。

（2）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(zhì)上表現(xiàn)出

各向異性，舉例如下：

①云母、石膏晶體在導(dǎo)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(dǎo)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(guān)于晶體和非晶體，下列說法正確的是（）

A.可以根據(jù)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(gè)方向?qū)λ┘永?，發(fā)現(xiàn)其強(qiáng)度一樣，則此薄片一定

是非晶體

C.一個(gè)固體球，如果沿其各條直線方向的導(dǎo)電性不同，則該球體一定是單晶體

D.一塊晶體，若其各個(gè)方向的導(dǎo)熱性相同，則這塊晶體一定是多晶體

思路點(diǎn)撥：（1）晶體有固定熔點(diǎn)，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(biāo)準(zhǔn)是看是否有固定的熔點(diǎn)，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(diǎn)，晶體具有確定的熔點(diǎn)，而

非晶體沒有確定的熔點(diǎn)，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。

【一題多變】區(qū)分晶體和非晶體可用以下實(shí)驗(yàn):

把熔化了的蜂蠟薄薄地涂在薄玻璃片上。把一支縫衣針燒熱，然后用針尖接觸蜂

蠟層的背面，不要移動(dòng)，觀察蜂蠟熔化區(qū)域的形狀（如圖甲所示）。把玻璃片換成單層

云母片，再做以上實(shí)驗(yàn)（如圖乙所示）。在玻璃片上和云母片上，蜂蠟熔化區(qū)域形狀的

不同說明了什么？

蜂蠟熔化區(qū)域的形狀

［解析］玻璃是非晶體，表現(xiàn)為各向同性，因此各個(gè)方向上導(dǎo)熱均勻，蜂蠟熔化

區(qū)域形狀為圓形；云母片為單晶體，表現(xiàn)為各向異性，因此不同方向上導(dǎo)熱性能不一

樣，最終蜂蠟熔化區(qū)域?yàn)闄E圓形。

［答案］見解析

考點(diǎn)"____________________________晶體的微觀結(jié)構(gòu)

家庭、學(xué)?；驒C(jī)關(guān)門鎖常用“碰鎖”，然而，這種鎖使用一段時(shí)間后，鎖舌就會(huì)

變澀而不易被碰入，造成關(guān)門困難。這時(shí)，你可以用鉛筆在鎖舌上摩擦幾下，碰鎖便

開關(guān)自如了，并且可以持續(xù)幾個(gè)月之久。請(qǐng)你動(dòng)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(jié)構(gòu)，造成了兩者在物理性質(zhì)上

的很大差異，金剛石質(zhì)地堅(jiān)硬，而石墨由于具有層狀結(jié)構(gòu)，且層與層之間結(jié)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(jù)這個(gè)道理。

1.晶體內(nèi)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(zhì)。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(jié)構(gòu)圖上所畫的那些點(diǎn)一樣靜止不動(dòng)，它們時(shí)

刻都在不停地振動(dòng)，結(jié)構(gòu)圖中所畫的那些點(diǎn)，是它們振動(dòng)的平衡位置。

（2）同種物質(zhì)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(zhì)是晶

體還是非晶體，并不是絕對(duì)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(zhuǎn)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(zhì)不同，而且具有確定的熔點(diǎn)，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(zhì)微粒，在空間按一定的規(guī)律排成整齊的行列，構(gòu)成特定的空

間點(diǎn)陣

B.晶體在不同方向上物理性質(zhì)不同，是因?yàn)椴煌较蛏衔⒘?shù)目不同，微粒間

距不同

C.晶體在不同方向上物理性質(zhì)不同，是由于不同方向上的物質(zhì)微粒的性質(zhì)不同

D.晶體在熔化時(shí)吸收熱量，全部用來瓦解晶體的空間點(diǎn)陣，轉(zhuǎn)化為分子間勢(shì)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(diǎn)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(huì)升高

思路點(diǎn)撥：（1）晶體具有規(guī)則的幾何外形和確定的熔點(diǎn)，都是因?yàn)樗膬?nèi)部微粒

有規(guī)則的排列。

（2）晶體熔化時(shí)吸收的熱量用來破壞晶體的空間點(diǎn)陣，所以溫度不升高。

ABD［很多晶體都是由相同的物質(zhì)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(zhì)微粒完全一樣，可見其各向異性不是因?yàn)椴煌较蛏系?/p>

粒子性質(zhì)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(cuò)誤，A、B、

D正確。］

晶體各向異性的原因

(1)單晶體物理性質(zhì)的不同取決于其微觀結(jié)構(gòu)，單晶體的物質(zhì)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(zhì)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(zhì)上表現(xiàn)為各向同性。

理方法，D正確。］

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澧層，叫作表面層。

2.分子力的特點(diǎn)

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

層，分子比較稀疏,分子間距離略大于口，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(shì)。

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

(1)一種液體會(huì)凝某種固體并附著在固體的表面上，這種現(xiàn)象叫作浸潤;一種

液體不會(huì)潤濕某種固體，也就不會(huì)附著在這種固體的表面上，這種現(xiàn)象叫作不浸潤。

(2)浸潤和不浸潤是分子力作用的表現(xiàn)。

2.毛細(xì)現(xiàn)象

(1)毛細(xì)現(xiàn)象：浸潤液體在細(xì)管中上力:的現(xiàn)象，以及不浸潤液體在細(xì)管中工M的

現(xiàn)象，稱為毛細(xì)現(xiàn)象。

(2)毛細(xì)管內(nèi)外液面的高度差與毛細(xì)管的內(nèi)徑有關(guān)，毛細(xì)管的內(nèi)徑越小，高度差

越大。

3.液晶

(1)液晶：像液體一樣具有流動(dòng)性，而其光學(xué)性質(zhì)與某些晶體相似，具有各向異

性的物質(zhì)叫液晶。這是介于液態(tài)和固態(tài)間的一種中間態(tài)。

(2)出現(xiàn)液晶態(tài)的條件：液晶是一種特殊物質(zhì)，有些物質(zhì)在特定的溫度范圍之內(nèi)

具有液晶態(tài)，另一些物質(zhì)，在適當(dāng)?shù)娜軇┲腥芙鈺r(shí)，在一定迭度范圍內(nèi)具有液晶態(tài)。

(3)液晶的微觀結(jié)構(gòu)：通常橙膠分子的物質(zhì)容易具有