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1、2020年强基计划物理专题讲解（核心素养提升）第15讲固体、液体、气体的性质知识精讲1. Na =6.02x1（）23 mo是联系微观世界和宏观世界的桥梁，具体表现在:（1）固体、液体分子微观量的计算（估算）分子数：N = nN入=Vna=na每个分子的质量为：町=Na口每个分子体积（分子所占空间）：匕=，其中夕为固体或液体的密度分子直径的估算：把固体、液体分子看成球形，则分子直径d= #6Vl/兀=#6vo/兀Na;把固体、液体分子看成立方体，则一=西=西= ?%/Na.（2）气体分子微观量的估算方法口物质的量=工，V为气体在标况下的体积.22.4分子间距的估算：设想气体分子的分布均匀，每个
2、分子平均占有一定的体积，假设为立方体，则分子 间距=同，而每个分子所占体积K产，则分子间距为d =，需.2 .扩散现象是分子的运动，布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，是液体分子的无规则运动引起的.3 .分子间存在相互作用力：引力与斥力，都随距离增加减少，但是斥力对距离更敏感，所以分子力很近的 时候体现出斥力，在平衡位置体合力等于零，平衡位置外体现出引力。二,固体性质1 .晶体与非晶体固体分为晶体和非晶体。晶体又分为单晶体与多晶体。单晶体的物理性质是各向异性，在一定压强下 有固定的熔点。多晶体的物理性质是各向同性，在一定压强下有固定的熔点。而非晶体各向同性，无固定 的熔点。2 .空间点阵晶体内部的
3、微粒依照一定规律在空间排列成整齐的行列，构成所谓的空间点阵。晶体微粒的热运动主 要表现为以空间点阵的结点为平衡位置的微小振动。3 .固体的热膨胀（1）固体的线胀系数某种物质组成的物体，由于温度升高1 口所引起的线度增长跟它在0时的线度之比，称为该物体的线 胀系数。% JT。单位:一（2）固体的体胀系数某种物质组成的物体，由于温度升高1口所引起的体积增加跟它在0时的线度之比，称为该物体的线 胀系数。% =匕一匕单位:%三.液体性质1 .表面张力f =oL式中为液体表面张力系数，单位NmL。与液体性质有关，与液面大小无关，随温度升高 而减小。2 .浸润现象与毛细现象四.气体性质1.气体实验定律（1
4、）玻-马定律（等温变化）pP=恒量（2）查理定律（等容变化）二恒量TV（3）盖吕萨克定律（等压变化）匕=恒量T2 .同种理想气体状态状态方程（1） 一定质量的理想气体上=恒量T推论：&=恒量PT（2）任意质量的理想气体（克拉珀龙方程）3 .混合气体的状态方程（1）道尔顿分压定律P =P1+P2+P3+外（2）混合气体的状态方程典型例题L （清华保送生测试）理想气体无法通过相变变成液体，这是因为（）A.气体分子之间无作用力B.理想气体没有分子势能C.理想气体放在体积很小D.理想气体分子没有碰撞2 .（卓越自主招生）液体的粘滞系数是描述液体粘滞性大小的物理量。落球法测定篦麻油的粘滞系数，通 常是将
5、蒐麻油装满长为1 m左右圆柱型玻璃筒,通过测得小球竖直落入蒐麻油后做匀速运动时的速度来获得。 小球在薄麻油中下落时受到重力、浮力和粘滞阻力厂的作用，其中粘滞阻力b=3兀（其中d、v分别 是小球的直径和速度）。当小球匀速运动时，利用受力平衡等条件便可求得，于是测得小球匀速运动的速 度是这个实验的关键。若你手边只有秒表和毫米刻度尺可以利用，你怎样确定小球已经做匀速运动了； 如何测得小球匀速运动的速度。3 .（华约自主招生）在压强不太大，温度不太低的情况下，气体分子本身的大小比分子之间的距离小很多， 因而在理想气体模型中忽略分子的大小。已知液氮的密度p=810kg/m3,氮气的摩尔质量A/moi=2
6、8x 10-3kg/molo 假设液氮可看作由立方体分子堆积而成，根据所给数据对标准状态下的氮气做出估算，说明上述结论的合 理性。4 .（华约自主招生）当压强不变、温度变化量机不太大时，液体或固体在某一温度下的体膨胀系数a可以 AV表示为a=，其中V为该温度时的体积，DV为体积的变化量。一般来说，在常温下液体的体膨胀系数VM分别在103/k量级和106105仅量级。如图所示的装置可以用来测量控温箱中圆筒形玻璃容器内液体的体膨胀系数，实验步骤如下：拿掉浮标，将液体的温度调控为接近室温的某一温度to,测量液体的高度h。口放入浮标，保持压强不变，将液体的温度升高一个不太大的量口3用精密的位置传感器确
7、定指针高度的变匚利用步骤和口中测得的数据计算液体在to时的体膨胀系数ao回答下列问题：（1）不考虑温度变化导致的液体密度变化，写出用测量量表示的a的表达式；（2） 在温度升高过程中，液体密度变化会对用上面的表达式计算出的结果有什么影响？为什么？（3）在所用的浮标为直立圆柱体时，某同学对如何减少这一影响提出以下几条建议，其中有效的是。（填 入正确选项前的字母）A.选用轻质材料制成的浮标B.选用底面积较大的浮标C.选用高度较小的浮标D.尽量加大液柱的高度hE.尽量选用底面积大的玻璃容器5 .（复旦自主招生）一圆柱形绝热容器中间有一无摩擦的活塞把容器分为体积相等的两部分。先把活塞固定， 左边充入氢气
8、，右边充入氧气，它们的质量和温度都相同，然后将活塞放松，则活塞将 oA.向左运动B.向右移动C.不动D.在原位置左右振动6 .（南京大学自主招生）由四个物体，其中三个物体的物理性质完全相同，以A表示；另一个物体用B表示。 若把一个A和B放在一起时，经过充分的热量交换，A和B组成的系统的温度比B的温度高了 5口。再把 一个A和A+B系统放在一起时，经过充分的热量交换，A+A+B组成的系统的温度比A+B的温度高了 3口。 若把第三个A和A+A+B系统放在一起时，经过充分的热量交换，系统的温度比A+A+B的温度高了口。（不 考虑系统与外界的热量交换）。7 .如图是一种测量低温用的气体温度计。下端是测
9、温泡A,温度计由下端的测温泡A、上端的压强计B和毛 细管C构成.毛细管较长，由不导热的材料做成，两端分别与A和B相通.已知A的容积为Va、B的容 积为Vb、毛细管的容积可忽略不计，整个温度计是密闭的.在室温下，温度计内气体的压强为po.测温时， 室温仍为To,将A浸入待测物体达到热平衡后，B内气体的压强为p,根据以上已知的温度、压强和体积， 请算出待测温度T.解：以容器中的气体为研究对象，由理想气体状态方程：pV/T=C可得Po(%+嚷)PVE rv解得：丁=三丁p： 1+%1-2-I pj即待测温度为二 p,8 .(“华约”自主招生)假设房间向环境传递热量 速率正比于房间和环境之间的温度差，
10、暖气片向房间传递 热量的速度也正比于暖气片与房间之间的温度差.暖气片温度恒为口。，当环境温度为-5口时，房间温度保 持在22口.当环境温度为T5口时，房间温度保持为16.5口.(1)求暖气片的温度口0；(2)给房子加一层保温材料，使得温差一定时房间散热的速率下降20%,求环境温度为-15时房间的温度.【答案】(1) 55(2) 20.4【解析】设两次房间温度分别为口产22口，口产16.5口，环境温度分别为口2=-5口，2150；设暖气片向房间的散 热系数为口1,房间向环境的散热系数为口2,当房间温度平衡时暖气片向房间的散热速率与房间向环境的散 热速率相同，则有：两式相比可得:代入数据解得：=5
11、5C；(2)设此时房间的温度为则有:h9由左(4)一()二 &( 一()可得:;由 4 - 71) = (1-20 %)& (、- )可得:7 20.4 C.9 .由双原子分子构成的气体，当温度升高时，一部分双原子分子会分解成两个单原子分子，温度越高，被分 解的双原子分子的比例越大，于是整个气体可视为由单原子分子构成的气体与由双原子分子构成的气体的 混合气体.这种混合气体的每一种成分气体都可视作理想气体.在体积V=0.045m3的坚固的容器中，盛有 一定质量的碘蒸气，现于不同温度下测得容器中蒸气的压强如下：试求温度分别为1073K和1473K时该碘蒸气中单原子分子碘蒸气的质量与碘的总质量之比值
12、.已知碘蒸气 的总质量与一个摩尔的双原子碘分子的质量相同，普适气体常量R=8.31JmorLK解：以m表示碘蒸气的总质量，叫表示蒸气的温度为T时单原子分子的碘蒸气的质量，4、也分别表示 单原子分子碘蒸气和双原子分子碘蒸气的摩尔质量，化、P2分别表示容器中单原子分子碘蒸气和双原子分 子碘蒸气的分压强，则由理想气体的状态方程有py = rt p2v = 3rt 其中，R为理想气体常量。根据道尔顿分压定律，容器中碘蒸气的总压强p满足关系式，=P|+2 口设。=色 m为单原子分子碘蒸气的质量与碘蒸气的总质量的比值，注意到1A1 =-2 口由以上各式解得a = -l mR T代入有关数据可得，当温度为1073K时，a 0.06当温度为1473K时= 0.51评分标准：口口口口式各4分，式各2分。10 .(北大)回答下列问题：(1)什么是物体的内能？(2)微观上气体对容器壁的压强是什么？(3)气体的压强p、体积V、温度T之间有什么关系？温度T不变体积V减小，压强p怎样变化，内能U怎样变化？体积V不变温度T增大，压强P、内能U怎样变化?