第四讲 液体的性质 液晶
[目标定位] 1.知道液体分子的排列情况.2.知道液体分子热运动的特点，了解液晶的微观结构.3.通过实例了解液晶的主要性质及其在显示技术中的应用.
一、液体的性质
1.具有一定的体积，不易被压缩.
2.宏观物理性质上表现为各向同性.
3.没有一定的形状，具有一定的体积.
4.液体微观结构与非晶体非常类似，非晶体可以看作粘性极大的液体，所以严格地说，只有晶体才能叫做真正的固体.
5.液体的扩散现象比固体进行得快.
6.分子的热运动：主要表现为在平衡位置附近振动，其特点是短时间的“搬迁”和比较长时间的“定居”交替进行.
二、液晶
1.人们把介于晶体和液体之间的中间态叫做液晶态，把处于液晶态的物质叫做液晶.
2.液晶是一种特殊的物质，它既具有液体的流动性，又像某些晶体那样具有光学各向异性.
3.液晶可以分为长丝状液晶和螺旋状液晶，长丝状液晶对外界的作用很敏感，螺旋状液晶具有显著的温度效应.
4.液晶在目前最主要的应用方向是在显示器方面的应用，这方面的应用是利用了液晶的多种光学效应，笔记本电脑的彩色显示器也是液晶显示器.在某些液晶中掺入少量的多色性染料，染料分子会与液晶分子结合而定向排列，从而表现出光学各向异性.某些物质在水溶液中能够形成薄片状液晶，而这正是生物膜的主要构成部分.液晶已经成为物理科学与生命科学的一个重要结合点.
一、液体的性质
1.液体的微观结构
液体中的分子跟固体一样是密集在一起的，液体分子的热运动主要表现为在平衡位置附近做微小的振动，但液体分子只在很小的区域内有规则的排列，这种区域是暂时形成的，边界和大小随时改变，有时瓦解，有时又重新形成，液体由大量这种暂时形成的小区域构成，这种小区域杂乱无章地分布着.
2.液体的宏观特性
(1)定体积：液体中的分子密集在一起，分子间距接近于r0，相互间的束缚作用强，主要表现为在平衡位置附近做微小振动，所以液体具有一定的体积.
(2)各向同性：液体由大量暂时形成的杂乱无章分布的小区域构成，所以液体表现出各向同性.
(3)流动性：液体分子能在平衡位置附近做微小的振动，但没有长期固定的平衡位置，液体分子可以在液体中移动，这是液体具有流动性的原因.
(4)扩散特点：液体的扩散现象是由液体分子热运动产生的，分子在液体里的移动比在固体中容易得多，所以液体的扩散要比固体的扩散快.
例1 关于液体和固体，以下说法不正确的是( )
A.液体分子间的相互作用比固体分子间的相互作用强
B.液体分子同固体分子一样，也是密集在一起的
C.液体分子的热运动没有长期固定的平衡位置
D.液体的扩散比固体的扩散快
答案 A
解析 液体具有一定的体积，是液体分子密集在一起的缘故，但液体分子间的相互作用不像固体微粒那样强，所以B正确，A错误；液体具有流动性的原因是液体分子热运动的平衡位置不固定，液体分子可以在液体中移动；也正是因为液体分子在液体里移动比固体容易，所以其扩散也比固体的扩散快，C、D正确.
二、液晶
1.定义
有些有机化学物在固态向液态转化的过程中存在着混浊的中间态，它具有和晶体相似的性质，故称为液态晶体，简称液晶.
2.液晶的主要性质
(1)液晶具有晶体的各向异性的特点.原因是在微观结构上，从某个方向看，液晶的分子排列比较整齐，有特殊的取向，这是其物理性质各向异性的主要原因.
(2)液晶具有液体的流动性.原因是液晶分子排列是杂乱的，因而液晶又具有液体的性质，具有一定的流动性.
3.长丝状液晶
(1)分子排列特点：呈长棒形排列，自然状态下分子有彼此平行排列的倾向，沿一定方向的排列比较整齐，但彼此间前后左右的位置可以变动.
(2)特性及应用：对外界的作用很敏感，当外加电压时，液晶分子不再平行排列，液晶由透明状态变成混浊状态，去掉电压又恢复透明，因此可制作显示元件.
4.螺旋状液晶
(1)分子排列特点：分子分层排列，每层分子的排列方向相同，相邻各层分子的取向相差一个小角度，形成各层分子排列方向依次旋转，构成一个螺旋状结构.
(2)特性及应用：具有显著的温度效应，可以用来探测温度，医学上检查肿瘤，检查电路中的短路点.
[温馨提示] (1)液晶的性质具有双重性，既具有液体的流动性、连续性，又在光学性质、电学性质等方面具有晶体的各向异性的性质.
(2)液晶分子的排列不稳定，微小的外界变动都会改变分子排列，从而改变液晶的某些性质.
(3)不是所有的物质都具有液晶态
有些物质在特定的温度范围之内具有液晶态；有些物质溶解在适当的溶剂中，在一定的浓度范围内具有液晶态.
例2 关于液晶的下列说法中正确的是( )
A.液晶是液体和晶体的混合物
B.液晶分子在特定方向排列比较整齐
C.电子手表中的液晶在外加电压的影响下，能够发光
D.所有物质在一定条件下都能成为液晶
答案 B
解析 液晶是某些特殊的有机化合物，在某些方向上分子排列规则，某些方向上杂乱.液晶本身不能发光，所以选项A、C、D错，选项B正确.
借题发挥 (1)液晶是既具有流动性和连续性又具有各向异性的流体.(2)向列型液晶在外加电压下会由透明变为不透明，但本身不会发光.
液体的性质
1.以下关于液体的说法正确的是( )
A.非晶体的结构跟液体非常类似，可以看作是黏滞性极大的液体
B.液体的物理性质一般表现为各向同性
C.液体的密度总是小于固体的密度
D.所有的金属在常温下都是固体
答案 AB
解析 由液体的微观结构知选项A、B正确；有些液体的密度大于固体的密度，例如汞的密度就大于铁、铜等固体的密度，故C错；金属汞在常温下就是液体，故D错误.
液晶
2.下列有关液晶的一些性质的说法中，不正确的是( )
A.液晶分子的空间排列是稳定的
B.液晶的光学性质随温度而变化
C.液晶的光学性质随所加电场的变化而变化
D.液晶的光学性质随所加压力的变化而变化
答案 A
解析 液晶分子既有排列的有序性，又可以自由移动，故A错，B、C、D均正确.
(时间：60分钟)
题组一 液体
1.关于液体分子的热运动，正确的是( )
A.较长时间在平衡位置附近的振动和较长时间平衡位置的迁移
B.较长时间在平衡位置附近的振动和短时间平衡位置的迁移
C.短时间在平衡位置附近的振动和较长时间平衡位置的迁移
D.像布朗颗粒一样，运动无规则，但永不停息
答案 B
解析 液体分子的热运动主要是在平衡位置附近的微小振动，但其平衡位置短时间内会移动到另一位置.
2.液体在宏观上呈现出各向同性，原因是( )
A.液体分子是密集在一起的
B.液体中近似保持规则排列的微小区域分布杂乱无章
C.液体分子主要是在平衡位置附近振动
D.液体分子的平衡位置经常改变
答案 B
3.关于液体，下列各种说法中正确的是( )
A.液体性质介于气体与固体之间，更接近于气体
B.液体表现出各向异性
C.液体分子的热运动与固体类似，主要表现为在固定的平衡位置附近做微小的振动
D.液体的扩散比固体的扩散快
答案 D
解析 液体的性质介于气体与固体之间，更接近于固体，A错.液体分子只在很小区域内有规则排列，并且这些小区域又杂乱无章地分布，因而液体表现出各向同性，B错.液体分子的热运动与固体类似，主要表现为在平衡位置附近做微小的振动，但平衡位置在不断移动，C错.液体分子在液体中移动较固体分子在固体中移动更容易，液体的扩散较固体快，D正确.
4.关于液体的微观结构，下列说法中正确的是( )
A.液体分子间距离较小，分子是密集在一起的
B.液体分子间作用力较弱，分子像一盘散沙，这是液体具有流动性的原因
C.液体分子的排列杂乱无章，这使液体具有各向同性
D.在液体内部存在许多分子排列规则的小区域，这些小区域的分布杂乱无章
答案 AD
题组二 液晶
5.关于液晶，下列说法正确的是( )
A.因为液晶是介于晶体与液体之间的中间态，所以液晶实际上是一种非晶体
B.液晶具有液体的流动性，是因为液晶分子尽管有序排列，但却位置无序，可自由移动
C.任何物质在任何条件下都可以存在液晶态
D.天然存在的液晶很少，多数液晶是人工合成的
答案 BD
解析 液晶是一种介于晶体与液体之间的中间态，它不是晶体更不是非晶体；液晶分子像晶体分子一样排列有序，但是它们又像液体分子一样可以自由移动，没有固定的位置，即位置无序，所以液晶具有流动性；有些物质只有在特定的条件下才具有液晶态，并不是所有物质都有液晶态的；天然存在的液晶很少，多数液晶是人工合成的，目前已达到5000多种.由上述可知B、D正确.
6.关于液晶分子的排列，下列说法正确的是( )
A.液晶分子在特定方向排列整齐
B.液晶分子的排列不稳定，外界条件的微小变动都会引起液晶分子排列的变化
C.液晶分子的排列整齐而稳定
D.液晶的物理性质稳定
答案 AB
解析 液晶分子的排列是不稳定的.外界条件的微小变动都会引起液晶分子排列的变化，因而改变其某些性质，例如：温度、压力、摩擦、电磁作用、容器表面的差异性等，都可以改变液晶的光学性质，即物理性质，故A、B正确.
7.下列说法正确的是( )
A.液晶的结构与晶体结构相同
B.液晶的结构与液体的结构相同
C.液晶的结构与非晶体结构相同
D.液晶在某些性质上与晶体相同，在某些性质上又与液体相同
答案 D
解析 液晶的结构既不同于晶体结构，也不同于液体结构和非晶体的结构，故A、B、C错.液晶在力学性质上与液体相同，具有流动性、连续性，可以形成液滴，在光学性质、电学性质等方面又具有明显的各向异性，因而又具有晶体的某些性质，所以D正确.
8.下列叙述中不正确的是( )
A.棒状分子、碟状分子和平板状分子的物质呈液晶态
B.利用液晶在电压变化时由透明变混浊可制作电子手表、电子计算器的显示元件
C.有一种液晶，随温度的逐渐升高，其颜色按顺序改变，利用这种性质，可用来探测温度
D.利用液晶可检查肿瘤，还可以检查电路中的短路点
答案 A
解析 通常棒状分子、碟状分子和平板状分子的物质容易具有液晶态，但不是任何时候都呈液晶态，故A错.
9.关于液晶的以下说法正确的是( )
A.液晶态只是物质在一定条件下才具有的存在状态
B.因为液晶在一定条件下发光，所以可以用来做显示屏
C.人体的某些组织中存在液晶结构
D.笔记本电脑的彩色显示器，是因为在液晶中掺入了少量多色性染料，液晶中电场强度不同时，它对不同色光的吸收强度不一样，所以显示各种颜色
答案 CD
解析 液晶态可在一定温度范围或某一浓度范围存在，它对离子的渗透作用同人体的某些组织，在外加电压下，对不同色光的吸收强度不同.第五讲 液体的表面张力
[目标定位] 1.通过实验，观察液体的表面张力现象.2.解释表面张力产生的原因.3.交流讨论日常生活中表面张力现象的实例.
1.表面层
(1)液体的表面是一个厚度为分子有效作用距离(10－9m)的薄层.
(2)液体表面层分子的势能比液体内部分子的势能大.
(3)液体表面层的分子受到的全部分子引力的合力垂直液面指向液内，因此液体表面就有收缩的趋势.
2.表面张力
(1)定义：液体表面各部分间相互作用的拉力.
(2)作用效果：由于表面张力的作用，液体表面总要收缩到尽可能小的面积.而体积相等的各种形状的物体中，球形物体的表面积最小.因此小水珠、小露珠等都呈现球形.若露珠过大，重力影响不能忽略则呈椭球形.完全失重环境下，可形成标准的球形.
一、表面张力及液体的表面现象
1.表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小.而在体积相同的条件下，球形的表面积最小.例如，吹出的肥皂泡呈球形，滴在洁净玻璃板上的水银滴呈球形(但由于受重力的影响，往往呈扁球形，在完全失重条件下才呈球形).
2.表面张力的大小除了跟边界线长度有关外，还跟液体的种类、温度有关.
例1 如图1所示，金属框上阴影部分表示肥皂膜，它被棉线分割成a、b两部分.若将肥皂膜的a部分用热针刺破，棉线的形状是下图中的哪一个( )
图1
答案 D
解析 肥皂膜未被刺破时，作用在棉线两侧的表面张力互相平衡，棉线可以有任意形状.当把a部分液膜刺破后，在b部分液膜表面张力的作用下，棉线将被绷紧.因液体表面有收缩到面积最小的趋势，而在同周长的几何图形中，圆面积最大，所以棉线被拉成凹的圆弧形状.正确选项为D.
二、表面张力的微观解释
1.分子力特点：分子作用球是半径等于分子有效作用距离的球，液体内部的分子A受到的所有球内分子对它的作用力为零，表面层分子B受到的斥力可认为是球对称的，但缺少了表面层外分子的引力，因此分子B受到的引力的合力垂直液面指向液内，如图2所示.
图2
2.表面特性：因把液体内部的分子移到表面层上时，分子力做负功，分子势能增加，所以分子在表面层时比在液体内具有较大的势能，表面层越大，分子数越多，表面层的势能就越大，液体表面减小时，表面层的势能就要减少，又势能总有减少的倾向，因此，液体表面具有收缩的趋势.
3.表面张力的方向：表面张力的方向和液面相切，垂直于液面上的各条分界线，如图3所示.
图3
例2 下列叙述中正确的是( )
A.液体表面张力随温度升高而增大
B.液体尽可能在收缩它们的表面积
C.液体表面层的分子比液体内部的分子有更大的势能
D.液体表面层的分子分布要比液体内部分子分布紧密些
答案 BC
解析 这是有关液体表面层分子相互作用的问题，液体的表面层由于和气体接触，与内部情况不同，表面层分子的分布要比内部稀疏.这样分子间就表现为引力了，宏观上即表面张力，这样液体表面就有收缩到最小的趋势.随温度的升高，表面层分子距离更要增大，引力作用随之减小，所以表面张力要减小.而在液体内，分子间的引力基本等于斥力，即r＝r0，分子势能最小，在表面层r＞r0，所以分子势能比液体内部的分子势能大.
借题发挥 表面层液体分子间距离大于r0，升温时，表面层分子距离增大，要克服分子引力做功，故液体分子势能增大，而由分子间作用的特点可知表面张力将随分子间距的增大而减小.
液体表面现象
1.下列关于液体表面张力的说法中不正确的是( )
A.表面张力的作用是使液体表面伸张
B.表面张力的作用是使液体表面绷紧
C.有些小昆虫能在水面上自由行走，这是由于水的表面张力的缘故
D.用滴管滴液滴，滴的液滴总是近似球形，这是由于表面张力的缘故
答案 A
解析 表面张力的作用效果是使液体表面绷紧，由于表面张力，使小昆虫站在液面上；由于表面张力使液滴收缩成球形.故B、C、D说法正确，答案选A.
表面张力的微观解释
2.下列关于液体表面张力的说法中，正确的是( )
A.液体表面张力的存在，使得表面层内分子的分布比内部要密些
B.液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，从而表现为引力，因而产生表面张力
C.液体表面层分子间只有引力而无斥力是产生表面张力的原因
D.表面张力使液体表面有收缩到最小面积的趋势
答案 BD
(时间：60分钟)
题组一 液体的表面张力
1.下列现象中，由于液体的表面张力而引起的是( )
A.小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中靠的是液体的表面张力作用
B.小木块能够浮于水面上是液体表面张力与其重力平衡的结果
C.缝衣针浮在水面上不下沉是重力和水的浮力平衡的结果
D.喷泉喷射到空中形成一个个球形的小水珠是表面张力作用的结果
答案 AD
解析 仔细观察可以发现，小昆虫在水面上站定或行进过程中，其脚部位置比周围水面稍下陷，但仍在水面上而未陷入水中，就像踩在柔韧性非常好的膜上一样，因此，这是液体的表面张力在起作用，浮在水面上的缝衣针与小昆虫情况一样，故A选项正确，C选项错误；小木块浮于水面上时，木块的下部实际上已经陷入水中(排开一部分水)受到水的浮力作用，是浮力与重力平衡的结果，而非表面张力在起作用，故B选项错误；喷泉喷到空中的水分散时，每一小部分的表面都有表面张力在起作用且水处于完全失重状态，因而形成球状水珠(体积一定情况下以球形表面积为最小，表面张力的作用使液体表面有收缩到最小面积的趋势)，故D选项正确.
2.下列现象中，哪些是液体的表面张力所造成的( )
A.水银温度计中水银面的上升或下降
B.熔化的蜡从燃烧的蜡烛上流下来，冷却后呈球形
C.用熔化的玻璃制成各种玻璃器皿
D.水珠在荷叶上呈球形
答案 BD
解析 用熔化的玻璃制成各种器皿，跟各种模型有关，并非表面张力造成的，故本题选B、D.
3.如图1所示，金属框架的A、B间系一个棉线圈，先使框架布满肥皂膜，然后将P和Q两部分肥皂膜刺破，线的形状将变成图中的( )
图1
答案 C
4.玻璃烧杯中盛有少许水银，在太空轨道上运行的宇宙飞船内，水银在烧杯中呈怎样的形
状( )
答案 D
解析 因为水银不浸润玻璃，所以在完全失重的情况下，水银的形状只由表面张力决定.因为表面张力作用下水银的表面要收缩至最小，所以最终水银成球形.
5.下列现象中能说明液体的表面张力或表面张力变化的有( )
A.小木块悬浮在水面上静止不动
B.熔化的铁水注入内空且为球形的砂箱，冷却后铸成一个铁球
C.水面上漂浮的几根火柴棒，在加入一点肥皂水后，迅速向四周散开
D.在撒有一层粉笔灰的水面上用烧热的铁丝接触后，粉笔灰向四周散开
答案 CD
解析 选项A是浮力作用，B中铸成铁球是由砂箱的形状决定的，A、B均不对.C中肥皂水是表面活性剂，加入后水的表面张力减小，火柴棒散开，D中温度升高使水的表面张力减小，粉笔灰会迅速散开，C、D对.
6.如图2所示，布满肥皂膜的金属框abcd水平放置，ab边能在框架上无摩擦地左右滑动，那么，ab边会向滑动，做运动.
图2
答案 右 加速
解析 由于肥皂膜有收缩的趋势，所以ab边在表面张力的作用下会向右做加速运动.
题组二 表面张力的微观解释
7.液体表面张力产生的原因是( )
A.液体表面层分子较紧密，分子间斥力大于引力
B.液体表面层分子较紧密，分子间引力大于斥力
C.液体表面层分子较稀疏，分子间引力大于斥力
D.液体表面层分子较稀疏，分子间斥力大于引力
答案 C
解析 液体表面层内分子比内部稀疏.液体表面层内分子间的相互作用表现为引力，即分子间的引力比斥力大，故正确答案为C.
8.关于液体的表面张力，下列说法正确的是( )
A.表面张力是液体内部分子间的相互作用力
B.液体表面层分子的分布比内部稀疏，分子力表现为引力
C.不论是水还是水银，表面引力都会使表面收缩
D.表面张力的方向与液面垂直
答案 BC
9.如图3所示，把橄榄油滴入水和酒精的混合液里，当混合液的密度与橄榄油密度相同时，滴入的橄榄油呈球状悬浮在液体中，为什么？
图3
答案 见解析
解析 滴入混合液中的橄榄油滴，受到竖直向下的重力和液体对它竖直向上的浮力作用.由于油的密度与液体的密度相同，使得油滴好像处于失重状态.油滴在表面张力的作用下，收缩液面有使液面尽量减小的趋势.因为在同体积的几何体中，球的表面面积最小，所以油滴在表面张力作用下收缩成球状悬浮在混合液内.第二章
固体、液体和气体
一、晶体和非晶体的区别
1.区分单晶体、多晶体、非晶体要抓住它们的特点，单晶体的某些物理性质表现出各向异性，多晶体和非晶体都具有各向同性，但多晶体有确定的熔点，非晶体没有.
2.从微观角度(如温度是分子平均动能的标志，克服分子力做功，势能增加)分析分子动能，分子势能的变化，从宏观(如吸热、放热)上分析物体内能的变化.
例1 甲、乙、丙、丁四位同学组成合作学习小组，对晶体和液晶的特点展开了讨论，在下面讨论中，说法正确的是( )
A.甲说，晶体分为单晶体和多晶体，单晶体有规则的几何外形
B.乙说，多晶体是由许多单晶体杂乱无章地组合而成的，所以多晶体没有固定的熔点
C.丙说，液晶就是液态的晶体，其光学性质与多晶体相似，具有各向异性
D.丁说，液晶是一种在分子结构上介于固体和液体之间的中间态，它具有液体的流动性，又像晶体那样具有光学各向异性
答案 AD
解析 单晶体具有规则的几何形状，而多晶体是由许多单晶体杂乱无章地组合而成的，无论是多晶体还是单晶体，都有固定的熔点，故A对、B错；液晶像液体一样具有流动性，但不能说它是液态的晶体，它的光学性质具有各向异性，故C错、D对.
针对训练 关于晶体，以下说法中正确的是( )
A.晶体一定具有规则的几何外形
B.晶体一定具有各向异性
C.晶体熔化时具有一定的熔点
D.晶体熔化时吸收热量，主要用于破坏晶体结构，增加分子势能
答案 CD
解析 多晶体没有规则的几何外形，也不具有各向异性，但单晶体和多晶体熔化时具有一定的熔点，吸收的热量主要用于破坏晶体结构，增加分子势能，分子动能不变.故正确答案为C、D.
二、液体的表面张力
1.表面层：液体与空气的接触表面存在的薄层.
2.特点：由于蒸发作用，表面层中的分子比液体内部稀疏，分子力表现为引力，液体表面好像张紧的膜一样.
3.表面张力：若在液面画出一条直线将液面分为A、B两部分，则A区对B区、B区对A区存在拉力，该力即为表面张力，表面张力的方向平行于液面.
例2 下列现象不是因液体的表面张力所致的是( )
A.小孩用细管蘸肥皂水，吹出圆形的肥皂泡
B.小木船漂浮在水面上
C.缝衣针漂浮在水面上
D.透过布制的伞面能看见纱线间的缝隙，但是使用时伞面却不漏雨水
E.注满氢气的彩色气球呈现球形
F.在水平玻璃板上，散落的水银呈球形或椭球形
答案 BE
解析 小木船浮在水面上是因为受到水的浮力，B错；氢气球呈球形是大气压力和弹力的共同作用，显然不是液体的表面张力所致，E错.缝衣针漂浮在水面上，有缝隙的伞面不漏水，散落的水银呈球形等都是表面张力作用.
借题发挥 表面张力是液体表面特有的现象，就像张紧的薄膜一样.分析问题时，要注意区分水的浮力与表面张力的不同，表面张力跟橡皮膜的不同.
三、气体实验定律
对一定质量的气体，在温度不太低、压强不太大的情况下，在做等温、等容和等压变化过程中，分别遵守玻意耳定律、查理定律和盖·吕萨克定律，当三个参量都发生变化时，满足理想气体状态方程.在利用这些定律时，要注意确定两状态的状态参量，选取合适的方程列式并求解.
例3 如图1所示，由U形管和细管连接的玻璃泡A、B和C浸泡在温度均为0℃的水槽中，B的容积是A的3倍，阀门S将A和B两部分隔开.A内为真空，B和C内都充有气体.U形管内左边水银柱比右边的低60mm.打开阀门S，整个系统稳定后，U形管内左右水银柱高度相等.假设U形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积.
图1
(1)求玻璃泡C中气体的压强；(以mmHg为单位)
(2)将右侧水槽的水从0℃加热到一定温度时，U形管内左右水银柱高度差又为60mm，求加热后右侧水槽的水温.
答案 (1)180mmHg (2)364K
解析 (1)在打开阀门S前，两水槽水温均为T0＝237K.设玻璃泡B中气体的压强为p1，体积为VB，玻璃泡C中气体的压强为pC，依题意有
p1＝pC＋Δp
式中Δp＝60mmHg，打开阀门S后，两水槽水温仍为T0，设玻璃泡B中气体的压强为pB，依题意，有
pB＝pC
玻璃泡A和B中气体的体积为
V2＝VA＋VB
根据玻意耳定律得p1VB＝pBV2
联立并代入题给数据得
pC＝Δp＝180mmHg
(2)当右侧水槽的水温加热至T′时，U形管左右水银柱高度差为Δp.玻璃泡C中气体的压强为
pC′＝pB＋Δp
玻璃泡C的气体体积不变，根据查理定律得＝
联立并代入题给数据得T′＝364K第七讲 气体实验定律(Ⅰ)
目标定位] 1.理解一定质量的气体，在温度不变的情况下压强与体积的关系.2.知道玻意耳定律的内容，表达式及适用条件.3.能运用玻意耳定律对有关问题进行分析、计算.4.了解p－V图象、p－图象的物理意义.
一、探究气体规律的方法
同时研究三个状态参量之间的变化关系比较困难，可以采用控制变量法，控制其中一个状态参量不变，研究其他状态参量的变化关系，然后确定三个状态参量的变化规律.
二、玻意耳定律
1.内容：一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比.
2.公式：pV＝C或p1V1＝p2V2.
3.条件：气体的质量一定，温度不变.
三、气体等温变化的图象(即等温线)
1.图象如图1所示：
p－V图象 p－图象
图1
2.特点：一定质量的气体在温度不变时，由于压强与体积成反比，在p－V图上等温线应为双曲线，在p－图上等温线应为过原点的直线.
想一想 如图2所示，为同一气体在不同温度下的等温线，t1和t2哪一个大？
图2
答案 t1大于t2.因为体积相同时，温度越高，压强越大.
解决学生疑难点
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一、玻意耳定律的理解及应用
1.成立条件：(1)质量一定，温度不变.
(2)温度不太低，压强不太大.
2.表达式：p1V1＝p2V2或pV＝常数或＝.
3.应用玻意耳定律解题的一般步骤
(1)确定研究对象，并判断是否满足玻意耳定律的条件.
(2)确定初、末状态及状态参量.(p1V1，p2V2)
(3)根据玻意耳定律列方程求解.(注意统一单位)
(4)注意分析隐含条件，作出必要的判断和说明.
例1 一种水下重物打捞方法的工作原理如图3.将一质量M＝3×103kg、体积V0＝0.5m3的重物捆绑在开口朝下的浮筒上.向浮筒内冲入一定质量的气体，开始时筒内液面到水面的距离h1＝40m，筒内气体体积V1＝1m3.在拉力作用下浮筒缓慢上升，当筒内液面到水面的距离为h2时，拉力减为零，此时气体体积为V2，随后浮筒和重物自动上浮.求V2和h2.已知大气压强p0＝1×105Pa，水的密度ρ＝1×103kg/m3，重力加速度的大小g＝10
m/s2.不计水温变化，筒内气体质量不变且可视为理想气体，浮筒质量和筒壁厚度可忽略.
图3
答案 2.5m3 10m
解析 当F＝0时，由平衡条件得
Mg＝ρg(V0＋V2)①
代入数据得V2＝2.5m3②
设筒内气体初态、末态的压强分别为p1、p2，由题意得
p1＝p0＋ρgh1③
p2＝p0＋ρgh2④
在此过程中筒内气体的温度和质量不变，由玻意耳定律得p1V1＝p2V2⑤
联立②③④⑤式代入数据得h2＝10m⑥
针对训练 粗细均匀的玻璃管，一端封闭，长为12cm.一个人手持玻璃管开口向下潜入水中，当潜到水下某深度时看到水进入玻璃管口2cm，求管口距液面的深度.(取水面上大气压强为p0＝1.0×105Pa，g取10m/s2，池水中温度恒定)
答案 2.02m
解析 以被封闭的一部分气体为研究对象，玻璃管下潜的过程中气体的状态变化可视为等温过程.
设潜入水下的深度为h，玻璃管的横截面积为S.气体的初末状态参量分别为：
初状态：p1＝p0，V1＝12S
末状态：p2＝p0＋ρg(h－0.02)，V2＝10S
由玻意耳定律p1V1＝p2V2，
得＝，解得：h＝2.02m.
二、等温变化中p－V图象和p－图象的理解和应用
1.一定质量的气体，在p－V图象中等温线是双曲线，双曲线上的每一个点，均表示一定质量的气体在该温度下的一个状态，而且同一条等温线上每个点对应的p、V坐标的乘积都是相等的.一定质量的气体在不同温度下的等温线是不同的双曲线，且pV乘积越大，温度越高，如图4所示：T2>T1.
图4
2.一定质量气体的等温变化过程，也可以用p－图象来表示，如图5所示.等温线是通过原点的直线，由于气体的体积不能无穷大，所以靠近原点附近处应用虚线表示，该直线的斜率k＝p/()＝pV∝T，即斜率越大，气体做等温变化的温度越高.
图5
例2 如图6所示，为一定质量的气体在不同温度下的两条p－图线，由图可知( )
图6
A.一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成正比
B.一定质量的气体在发生等温变化时，其p－图线的延长线是经过坐标原点的
C.T1>T2
D.T1
答案 BD
解析 这是一定质量的气体在发生等温变化时的p－
图线，由图线过原点可知p/＝恒量，
即斜率k＝pV为恒量，所以p与V成反比，A错、B正确；
根据p－图线斜率的物理意义可知C错、D对.
借题发挥 由玻意耳定律可知，pV＝C(常量)，其中C的大小与气体的质量及温度有关，质量越大，温度越高，C也越大，在p－图象中，斜率k＝C也就越大.
玻意耳定律的基本应用
1.一个气泡由湖面下20m深处缓慢上升到湖面下10m深处，它的体积约变为原来体积
的( )
A.3倍
B.2倍
C.1.5倍
D.0.7倍
答案 C
解析 气泡缓慢上升过程中，温度不变，气体等温变化，湖面下20m处，水的压强约为2个标准大气压(1个标准大气压相当于10m水产生的压强)，故p1＝3atm，p2＝2atm，由p1V1＝p2V2，得：＝＝＝1.5，故C项正确.
2.一定质量的气体，压强为3atm，保持温度不变，当压强减小了2atm，体积变化了4L，则该气体原来的体积为( )
A.L
B.2L
C.L
D.3L
答案 B
解析 设原来的体积为V1，则3V1＝(3－2)(V1＋4)，得V1＝2L.
p－V图象或p－图象
3.下图中，p表示压强，V表示体积，T为热力学温度，各图中正确描述一定质量的气体发生等温变化的是( )
答案 AB
解析 A图中可以直接看出温度不变；B图说明p∝，即pV＝常数，是等温过程；C图是双曲线，但横坐标不是体积V，不是等温线；D图的p－V图线不是双曲线，故也不是等温线.
4.如图7所示，是一定质量的某种气体状态变化的p－V图象，气体由状态A变化到状态B的过程中，气体分子平均速率的变化情况是( )
图7
A.一直保持不变
B.一直增大
C.先减小后增大
D.先增大后减小
答案 D
解析 由图象可知，pAVA＝pBVB,
所以A、B两状态的温度相等，在同一等温线上.由于离原点越远的等温线温度越高，所以从状态A到状态B温度应先升高后降低，分子平均速率先增大后减小.
(时间：60分钟)
题组一 玻意耳定律的应用
1.如图1所示，某种自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量.设温度不变，洗衣缸内水位升高，则细管中被封闭的空气( )
图1
A.体积不变，压强变小
B.体积变小，压强变大
C.体积不变，压强变大
D.体积变小，压强变小
答案 B
解析 由图可知空气被封闭在细管内，缸内水位升高时，气体体积减小；根据玻意耳定律，气体压强增大，B项正确.
2.如图2所示，两端开口的均匀玻璃管竖直插入水银槽中，管中有一段水银柱h1封闭一定质量的气体，这时管下端开口处内、外水银面高度差为h2，若保持环境温度不变，当外界压强增大时，下列分析正确的是( )
图2
A.h2变长
B.h2变短
C.h1上升
D.h1下降
答案 D
解析 被封闭气体的压强p＝p0＋h1＝p0＋h2.故h1＝h2，随着大气压强的增大，被封闭气体压强也增大，由玻意耳定律知气体的体积减小，空气柱长度变短，但h1、h2长度不变，所以h1液柱下降，D项正确.
3.在一端封闭的粗细均匀的玻璃管内，用水银柱封闭一部分空气，玻璃管开口向下，如图3所示，当玻璃管自由下落时，空气柱长度将( )
图3
A.增大
B.减小
C.不变
D.无法确定
答案 B
解析 此题中，水银柱原来是平衡的，设空气柱长度为l1，
后来因为自由下落有重力加速度而失去平衡，发生移动.开始时气体压强p1＝p0－ρgL，气体体积V1＝l1S.自由下落后，设空气柱长度为l2，水银柱受管内气体向下的压力p2S、重力G和大气向上的压力p0S，如图所示，根据牛顿第二定律可得p2S＋G－p0S＝mg，因为G＝ρLSg，m＝ρLS，所以p2S＋ρLSg－p0S＝ρLSg，解得p2＝p0，即p2>p1.再由玻意耳定律得p1V1＝p2V2，p1l1S＝p2l2S，因为p2>p1，所以l24.如图4所示，上端封闭的玻璃管，开口向下，竖直插在水银槽内，管内长度为h的水银柱将一段空气柱封闭，现保持槽内水银面上玻璃管的长度l不变，将管向右倾斜30°，若水银槽内水银面的高度保持不变，待再度达到稳定时( )
图4
A.管内空气柱的密度变小
B.管内空气柱的压强变大
C.管内水银柱的长度变大
D.管内水银柱产生的压强变大
答案 BC
解析 玻璃管倾斜前，设大气压强为p0，管内空气柱的压强为p1，长度为h的水银柱产生的压强为ph，有p1＋ph＝p0.试管倾斜后，假定管内水银柱的长度h不变，因l不变，管内空气柱的体积也不变，其压强仍为p1，但由于管的倾斜，管内水银柱产生的压强ph1小于倾斜前的压强ph，使p1＋ph1p1，故有ph25.大气压强p0＝1.0×105Pa.某容器的容积为20L，装有压强为20×105Pa的理想气体，如果保持气体温度不变，把容器的开关打开，待气体达到新的平衡时，容器内剩下的气体质量与原来气体的质量之比为( )
A.1∶19
B.1∶20
C.2∶39
D.1∶18
答案 B
解析 由p1V1＝p2V2，得p1V0＝p0V0＋p0V，因V0＝20L，则V＝380L，即容器中剩余20L压强为p0的气体，而同样大气压下气体的总体积为400L，所以剩下气体的质量与原来质量之比等于同压下气体的体积之比，即＝，B项正确.
题组二 p－V图象(p－图象)
6.如图5所示，D→A→B→C表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程，则下列说法正确的是( )
图5
A.D→A是一个等温过程
B.A→B是一个等温过程
C.A与B的状态参量相同
D.B→C体积减小，压强减小，温度不变
答案 A
解析 D→A是一个等温过程，A对；A、B两状态温度不同，A→B是一个等容过程(体积不变)，B、C错；B→C是一个等温过程，V增大，p减小，D错.
7.如图6所示，是一定质量气体状态变化的p－V图象，则下列说法正确的是( )
图6
A.气体做的是等温变化
B.气体的压强从A至B一直减小
C.气体的体积从A到B一直增大
D.气体的三个状态参量一直都不变
答案 BC
解析 一定质量的气体的等温过程的p－V图象即等温曲线是双曲线，显然图中所示AB图线不是等温线，AB过程不是等温变化，A选项不正确；从AB图线可知气体从A状态变为B状态的过程中，压强p在逐渐减小，体积V在不断增大，则B、C选项正确；又该过程不是等温过程，所以气体的三个状态参量一直都在变化，D选项错误.
题组三 综合应用
8.阿迪达斯从1963年开始制作高质量的世界杯比赛用球，2014年巴西世界杯用球命名为“桑巴荣耀”，它是阿迪达斯足球史上最有科技含量的产品.赛前要为足球充气，假设活塞式打气筒的容积为V0，足球容积为V，如果足球在打气前内部没有空气，那么打了n次后，足球内空气压强多大？(已知大气压强为p0，假设打气过程空气温度不变)
答案 p0
解析 将n次打入的气体等效成一次打入了nV0的气体，由玻意耳定律p1V1＝p2V2得
p0nV0＝pV，解得p＝p0.
9.图7为一种减震垫，上面布满了圆柱状薄膜气泡，每个气泡内充满体积为V0，压强为p0的气体.当平板状物品平放在气泡上时，气泡被压缩.若气泡内气体可视为理想气体，其温度保持不变.当体积压缩到V时气泡与物品接触面的面积为S.求此时每个气泡内气体对接触面处薄膜的压力.
图7
答案 p0S
解析 设压力为F，压缩后气体压强为p.
由p0V0＝pV和F＝pS
得F＝p0S.
10.汽车未装载货物时，某个轮胎内气体的体积为V0，压强为p0；装载货物后，该轮胎内气体的压强增加了Δp，若轮胎内气体视为理想气体，其质量、温度在装载货物前后均不变，求装载货物前后此轮胎内气体体积的变化量.
答案 体积减小了
解析 对轮胎内的气体：
初状态：p1＝p0，
V1＝V0
末状态：p2＝p0＋Δp，
V2＝ΔV＋V0
由玻意耳定律得p1V1＝p2V2
解得：ΔV＝－.
11.如图8所示，一定质量的某种理想气体被活塞封闭在可导热的气缸内，活塞相对于底部的高度为h，可沿气缸无摩擦地滑动.取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上.沙子倒完时，活塞下降了.再取相同质量的一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上.外界大气的压强和温度始终保持不变，求此次沙子倒完时活塞距气缸底部的高度.
图8
答案 h
解析 设大气和活塞对气体的总压强为p0，
加一小盒沙子对气体产生的压强为p，
由玻意耳定律得
p0h＝(p0＋p)①
由①式得p＝p0②
再加一小盒沙子后，气体的压强变为p0＋2p.
设第二次加沙子后，活塞的高度为h′，
则p0h＝(p0＋2p)h′③
联立②③式解得h′＝h.第一讲 晶体和非晶体
第二讲 晶体的微观结构
第三讲 固体新材料
[目标定位] 1.知道晶体和非晶体外形和物理性质上的区别.2.知道晶体可分为单晶体和多晶体.3.了解晶体的微观结构.4.了解固体新材料在生活、生产、科学研究等方面的应用.
一、晶体和非晶体
1.固体可以分为晶体和非晶体两类.
晶体又可以分为单晶体与多晶体.
2.石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、蔗糖、味精等是晶体，玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是非晶体.
3.单晶体有确定的几何形状，非晶体没有确定的几何形状.
4.晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点；晶体的某些物理性质表现为各向异性，非晶体沿各个方向的物理性质都是一样的，表现为各向同性；多晶体是各向同性的.
二、晶体的微观结构
1.晶体的微观结构假说的内容：晶体内部的微粒是有规则地排列着的.
2.假说提出的依据：晶体外形的规则性和物理性质的各向异性.
3.实验验证：人们利用X射线和电子显微镜对晶体的内部结构进行研究后证实了晶体的内部粒子有规则排列的假说是正确的.
4.微观结构理论的内容：
(1)组成晶体的物质微粒(原子、分子或离子)按一定的规律在空间整齐排列.
(2)晶体内部各微粒之间存在着很强的相互作用力，微粒只能在各自的平衡位置附近做微小振动.
一、正确理解晶体与非晶体的区别
1.区别
分类
宏观外形
物理性质
非晶体
没有确定的形状
①没有固定的熔点；②导电、导热、光学性质表现为各向同性
晶体
单晶体
有天然规则的形状
①有确定的熔点；②导电、导热、光学性质表现为各向异性
多晶体
没有确定的形状
①有确定的熔点；②导电、导热、光学性质表现为各向同性
2.区别晶体和非晶体关键看有无固定的熔点，单晶体与多晶体的区别关键看有无规则的几何外形及是否有各向、异性.
例1 下列关于晶体和非晶体的说法中正确的是( )
A.所有的晶体都表现为各向异性
B.晶体一定有规则的几何形状，形状不规则的金属一定是非晶体
C.大粒盐磨成细盐，就变成了非晶体
D.所有的晶体都有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点
答案 D
解析 只有单晶体才表现为各向异性，故A错；单晶体有规则的几何形状，而多晶体无规则的几何形状，金属属于多晶体，故B错；大粒盐磨成细盐，而细盐仍是形状规则的晶体，在放大镜下能清楚地观察到，故C错；晶体和非晶体的一个重要区别就是晶体有确定的熔点，而非晶体无确定的熔点，故D对.
针对训练 某一固体具有一定的熔点，那么它( )
A.一定是晶体
B.一定是非晶体
C.是多晶体
D.不一定是非晶体
答案 A
解析 无论是单晶体还是多晶体都有一定的熔点.
例2 如图1所示，曲线M、N分别表示晶体和非晶体在一定压强下的熔化过程.图中横轴表示时间t，纵轴表示温度T.从图中可以确定的是( )
图1
A.晶体和非晶体均存在固定的熔点T0
B.曲线M的bc段表示固液共存状态
C.曲线M的ab段、曲线N的ef段均表示固态
D.曲线M的cd段、曲线N的fg段均表示液态
答案 B
解析 只有晶体存在固定的熔点T0，曲线M的bc段表示固液共存状态，曲线M的ab段表示固态，曲线N的ef段不表示固态，曲线N的fg段不表示液态，选项B正确，A、C、D错误.
二、对晶体和非晶体的微观解释
1.对单晶体各向异性的解释
图2
如图2所示，这是在一个平面上单晶体物质微粒的排列情况.从图上可以看出，在沿不同方向所画的等长直线AB、AC、AD上物质微粒的数目不同.直线AB上物质微粒较多，直线AD上较少，直线AC上更少.正因为在不同方向上物质微粒的排列情况不同，才引起单晶体在不同方向上物理性质的不同.
2.对晶体具有一定熔点的解释
给晶体加热到一定温度时，一部分微粒有足够的动能克服微粒间的作用力，离开平衡位置，使规则的排列被破坏，晶体开始熔解，熔解时晶体吸收的热量全部用来破坏规则的排列，温度不发生变化.
3.对多晶体特征的微观解释
晶粒在多晶体里杂乱无章地排列着，所以多晶体没有规则的几何形状，也不显示各向异性.它在不同方向的物理性质是相同的，即各向同性.多晶体和非晶体的主要区别是多晶体有确定的熔点，而非晶体没有.
4.对非晶体特征的微观解释
在非晶体内部，物质微粒的排列是杂乱无章的，从统计的观点来看，在微粒非常多的情况下，沿不同方向的等长直线上，微粒的个数大致相等，也就是说，非晶体在不同方向上的微粒排列及物质结构情况基本相同，所以非晶体在物理性质上表现为各向同性.
6.对同素异构体的解释
这是由于它们的物质微粒能够形成不同的晶体结构，例如碳原子按不同的结构排列可形成石墨和金刚石，二者在物理性质上有很大不同.白磷和红磷的化学成分相同，但白磷具有立方体结构，而红磷具有与石墨一样的层状结构.
例3 2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究.他们通过透明胶带对石墨进行反复的粘贴与撕开，使得石墨片的厚度逐渐减小，最终寻找到了厚度只有0.34nm的石墨烯，是碳的二维结构.如图3所示为石墨、石墨烯的微观结构，根据以上信息和已学知识判断，下列说法中正确的是( )
图3
A.石墨是晶体，石墨烯是非晶体
B.石墨是单质，石墨烯是化合物
C.石墨、石墨烯与金刚石都是晶体
D.他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的
答案 CD
解析 石墨、石墨烯、金刚石都为晶体且都为单质，A、B错误，C正确；两位科学家是通过物理变化的方法获得石墨烯的，D正确.故正确的答案为C、D.
三、固体新材料
1.新材料的基本特征
(1)新材料有优异的性能和广阔的应用前景.
(2)新材料的发展与新工艺、新技术密切相关；
(3)新材料往往具有特殊性能，如超高强度、超高硬度、超塑性；
(4)新材料的研发和应用推动了人类文明和社会的进步.
2.新材料的未来
(1)新材料科学正向着研究各种复合材料(例如复合金属材料、复合陶瓷材料、复合高分子材料)、研究并开发纳米材料、开发同时具有感知外界环境或参数变化和驱动功能的机敏材料、研究开发生物医学材料等方向发展.
(2)新材料的制备工艺、检测仪器和计算机应用也是今后新材料科学技术发展的重要内容.
例4 下列说法正确的是( )
A.新材料特殊的性能，它不仅包括特殊的物理性能，也包括一些特殊的化学性能
B.制作集成电路时，尽管对硅单晶片的完整性有很高的要求，但是可以允许单晶片内原子的规则排列出现微小的缺陷
C.纳米是长度单位，1nm＝10－10m
D.金属薄膜可以配合读写磁头设计的改进，增大磁记录的密度
答案 D
解析 新材料的特殊性能是指物理性能，A错；制作集成电路的硅单晶片是不允许硅单晶片内原子的规则排列出现微小的缺陷的，B错；1nm＝10－9m，C错；由于金属薄膜的晶粒尺寸小、晶粒各向异性大，晶粒间的相互交换作用弱，是可以配合读写磁头的改进增大磁记录的密度的，D正确.
晶体与非晶体
1.关于晶体和非晶体，下列说法正确的是( )
A.可以根据各向异性或各向同性来鉴别晶体和非晶体
B.一块均匀薄片，沿各个方向对它施加拉力，发现其强度一样，则此薄片一定是非晶体
C.一个固体球，如果沿其各条直径方向的导电性不同，则该球体一定是单晶体
D.一块晶体，若其各个方向的导热性相同，则这块晶体一定是多晶体
答案 CD
解析 判定固体是否为晶体的标准是看是否有固定的熔点.多晶体和非晶体都具有各向同性和天然无规则的几何外形，单晶体具有各向异性和天然规则的几何外形.
2.下列固体中全部属于晶体的是( )
A.石英、云母、明矾、食盐、雪花、铜
B.石英、玻璃、云母、铜
C.食盐、雪花、云母、硫酸铜、松香
D.蜂蜡、松香、橡胶、沥青
答案 A
晶体和非晶体的微观解释
3.关于晶体和非晶体，下列说法正确的是( )
A.它们由不同的空间点阵构成
B.晶体内部的物质微粒是有规则地排列的，非晶体内部的物质微粒在不停地运动着
C.晶体内部的微粒是静止的，而非晶体内部的物质微粒是不停地运动着的
D.在物质内部的各个平面上，微粒数相等的是晶体，微粒数不等的是非晶体
答案 B
解析 空间点阵是晶体的一个特殊结构，是晶体的一个特性，所以A是错误的；不管是晶体还是非晶体，组成物质的微粒永远在做热运动，所以C是错误的；非晶体提不到什么层面的问题，即使是晶体，各个层面的微粒数也不见得相等，所以D也是错误的.故正确答案为B.
4.某球形固体物质，其各向导热性能相同，则该物体( )
A.一定是非晶体
B.可能具有确定的熔点
C.一定是单晶体，因为它有规则的几何外形
D.一定不是单晶体，因为它具有各向同性的物理性质
答案 B
解析 导热性能各向相同的物体可能是非晶体，也可能是多晶体，因此，A选项不正确；多晶体具有确定的熔点，因此B选项正确；物体外形是否规则不是判断是否是单晶体的依据，应该说，单晶体具有规则的几何外形是“天生”的，而多晶体和非晶体也可以有规则的几何外形，当然这只能是“后天”人为加工的，因此C选项错误；单晶体也不一定各个物理特性都有各向异性，故D错.
(时间：60分钟)
题组一 晶体和非晶体
1.下列说法中正确的是( )
A.玻璃是晶体
B.食盐是非晶体
C.云母是晶体
D.石英是非晶体
答案 C
解析 玻璃是非晶体，食盐、云母、石英都是晶体，故选项C正确.
2.云母薄片和玻璃片分别涂一层很薄的石蜡，然后用烧热的钢针去接触云母薄片及玻璃片的反面，石蜡熔化，如图1所示，那么( )
图1
A.熔化的石蜡呈圆形的是玻璃片
B.熔化的石蜡呈圆形的是云母片
C.实验说明玻璃片有各向同性，可能是非晶体
D.实验说明云母有各向同性，是晶体
答案 AC
解析 单晶体在导热这一物理性质上具有各向异性，而非晶体则是各向同性.
3.下列哪些现象能说明晶体与非晶体的区别( )
A.食盐是正方体，而蜂蜡无规则形状
B.石墨可导电，沥青不能导电
C.冰熔化时，温度保持不变，松香受热熔化时温度持续升高
D.金刚石密度大，石墨密度小
答案 AC
解析 晶体有天然规则的几何外形，具有一定的熔点，而非晶体则没有，故A、C正确.
4.下列说法正确的是( )
A.黄金可以切割加工成各种形状，所以是非晶体
B.同一种物质只能形成一种晶体
C.单晶体的所有物理性质都是各向异性的
D.玻璃没有确定的熔点，也没有天然规则的几何形状
答案 D
解析 常见的金属都是多晶体，因而黄金也是多晶体，只是因为多晶体内部小晶粒的排列杂乱无章，才使黄金没有规则的几何形状，故A错；同一种物质可以形成多种晶体，如碳可以形成金刚石和石墨两种晶体，故B错；单晶体只在某些物理性质上表现出各向异性，并不是所有物理性质都表现出各向异性，故C错；玻璃是非晶体，因而没有确定的熔点和规则的几何形状，D对.
5.如图2a、b所示是两种不同物质的熔化曲线，根据曲线判断下列说法正确的是( )
图2
A.a是晶体B.b是晶体
C.a是非晶体D.b是非晶体
答案 AD
解析 晶体在熔化过程中不断吸热，但温度却保持不变(熔点对应的温度)，而非晶体没有确定的熔点，加热过程，非晶体先变软，然后熔化，温度却不断上升，因此a对应的是晶体，b对应的是非晶体.
6.如图3所示，ABCD是一厚度均匀的由同一种材料构成的圆板.AB和CD是互相垂直的两条直径，把圆板从图示位置转90°后电流表读数发生了变化(两种情况下都接触良好).关于圆板，
下列说法正确的是( )
图3
A.圆板是非晶体
B.圆板是多晶体
C.圆板是单晶体
D.圆板沿各个方向导电性能不同
答案 CD
题组二 晶体和非晶体的微观结构
7.关于晶体和非晶体，下列说法正确的是( )
A.人造晶体在现代技术中应用广泛，但没有固定的熔点
B.晶体内部的物质微粒按一定规则排列且不停振动，非晶体内部的物质微粒在不停地运动着
C.晶体内部的微粒是静止的，而非晶体内部的物质微粒却在不停地运动着
D.晶体管的制造材料是晶体
答案 BD
解析 有确定熔点是晶体的属性，A错误；组成物质的微粒永远在做热运动，不管是晶体还是非晶体，B正确，C错误；晶体管是由晶体材料制成的，D正确.
8.有关晶体的微观结构，下列说法中正确的有( )
A.同种元素的原子按不同结构排列有相同的物理性质
B.同种元素的原子按不同结构排列有不同的物理性质
C.同种元素形成晶体只能有一种排列规律
D.同种元素形成晶体可能有不同的排列规律
答案 BD
解析 同种元素的原子可以按不同结构排列，形成不同的物质，不同物质的物理性质不同，如同是由碳元素组成的石墨和金刚石的物质密度、机械强度、导热性、导电性和光学性质等都有很大差别，所以B、D正确，A、C错误.
9.下列说法错误的是( )
A.晶体具有天然规则的几何形状，是因为物质微粒是规则排列的
B.有的物质能够生成种类不同的几种晶体，因为它们的物质微粒能够形成不同的空间结构
C.凡各向同性的物质一定是非晶体
D.晶体的各向异性是由晶体内部结构决定的
答案 C
解析 晶体的外形、物理性质都是由晶体的微观结构决定的，A、B、D正确；各向同性的物质不一定是非晶体，多晶体也具有这样的性质，C错误.
10.下列关于探索晶体结构的几个结论中正确的是( )
A.1912年，德国物理学家劳埃用X射线来探测固体内部的原子排列，才证实了晶体内部的物质微粒的确是按一定的规律整齐地排列起来的
B.组成晶体的物质微粒，没有一定的规则在空间杂乱无章地排列着，并且晶体的微观结构没有周期性特点
C.晶体内部各微粒之间还存在着很强的相互作用力，这些作用力就像可以伸缩的弹簧一样，将微粒约束在一定的平衡位置上
D.热运动时，晶体内部的微粒可以像气体分子那样在任意空间里做剧烈运动
答案 AC
解析 劳埃在1912年用X射线证实了晶体内部结构的规律性.而晶体内部微粒都只能在各自的平衡位置附近振动，是因为微粒间存在着相互作用力的结果.
题组三 固体新材料
11.纳米晶体材料在现代科技和国防中具有重要的应用.下列关于晶体的说法正确的是( )
A.晶体内的微观粒子在永不停息地做无规则热运动
B.晶体内的微观粒子间的相互作用很强，使各粒子紧紧地靠在一起
C.晶体的微观粒子在不同方向上排列情况不同
D.晶体的微观粒子在空间排列上没有顺序，无法预测
答案 C
解析
12.下列说法中不正确的是( )
A.不锈钢具有很强的耐腐蚀性，广泛应用于制造餐具、外科手术器械及化工设备
B.有机高分子材料是由碳、氢、氧、氮、硅、硫等元素的有机化合物构成的材料
C.复合材料则是由几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料
D.玻璃钢不是复合材料
答案 D
解析 玻璃钢、碳纤维和陶瓷复合材料都是新型的复合材料，D错.
13.利用扫描隧道显微镜(STM)可以得到物质表面原子排列的图象，从而可以研究物质的构成规律.如图4所示的照片是一些晶体材料表面的STM图象，通过观察、比较，可以看到这些材料都是由原子在空间排列而构成的，具有一定的结构特征.则构成这些材料的原子在物质表面排列的共同特点是：
图4
(1)
；
(2)
.
答案 (1)在确定方向上原子有规律地排列；在不同方向上原子的排列规律一般不同
(2)原子排列具有一定的对称性
解析 从题图中可以看出，这几种材料的原子排列均有一定的规则，因此是晶体物质，具有晶体的特点.第六讲 气体状态参量
[目标定位] 1.知道描述气体状态的三个参量.2.理解气体的体积、温度和压强.3.会计算气体的压强.4.理解压强的微观意义
.
一、气体的体积
1.定义
气体分子所能达到的空间，也就是气体充满的容器的容积.
2.单位
国际单位制中，体积的单位为立方米，符号：m3，常用的单位还有升、毫升，符号分别为L、mL.
1L＝10－3m3＝1dm3；1mL＝10－6m3＝1cm3.
二、温度和温标
1.温度：物体内部分子热运动平均动能的标志.
2.温标：温度的数值表示法，一般有摄氏温标和热力学温标两种，国际单位制中，用热力学温标表示温度.
3.热力学温度：用热力学温标表示的温度，单位：开尔文，符号：K.
4.热力学温度和摄氏温度的大小关系
T＝t＋273.15K，近似表示为T＝t＋273K.
5.两种温标比较
(1)两种温标的零点选取不同，热力学温标的零点在摄氏温标的－273.15℃.
(2)两种温标的分度，即每一度的大小相同.
三、压强
1.定义：气体作用在器壁单位面积上的压力.
2.单位：(1)国际单位：帕斯卡，简称：帕，符号：Pa,1Pa＝1N/m2.
(2)常用单位：标准大气压(符号：atm)和毫米汞柱(符号：mmHg).1atm＝1.013×105Pa＝760mmHg.
3.决定压强的因素
(1)宏观上跟气体的温度和体积有关.
(2)微观上跟气体分子的平均动能和分子的密集程度有关.
解决学生疑难点
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
一、温度与温标
1.对温度的理解
(1)宏观上，表示物体的冷热程度.
(2)微观上，反映分子热运动的激烈程度，温度是分子平均动能大小的标志.
[温馨提示] (1)分子平均动能大，在宏观上表现为物体的温度高.物体温度的高低，是物体全部分子的平均动能大小的标志.温度是大量分子热运动的集体表现，是含有统计意义的；对于个别分子来说，温度是没有意义的.
(2)同一温度下，不同物质的分子平均动能都相同，但是由于不同物质分子的质量不尽相同，所以分子运动的平均速率大小不相同.
2.温标
(1)常见的温标有摄氏温标、华氏温标、热力学温标.
(2)温标的建立，第一选择某种具有测温属性的测温物质，第二确定测温物质随温度变化的函数关系；第三确定温度零点与分度的方法.
(3)摄氏温标和热力学温标
摄氏温标：以冰水混合物(标准大气压下)的温度为零摄氏度，水的沸点(标准大气压下)为100摄氏度进行分度建立摄氏温标.热力学温标：以－273.15℃为0K，温度单位：1K＝1℃，建立的温标.二者关系：
①T＝t＋273.15K，粗略表示T＝t＋273K
②ΔT＝Δt，即单位大小相等
[温馨提示] 热力学温度单位开尔文是国际单位制中的基本单位，热力学温标的零值是低温的极限，永远达不到.
例1 下列关于热力学温度的说法中正确的是( )
A.－33℃＝240K
B.温度变化1℃，也就是温度变化1K
C.摄氏温度与热力学温度都可能取负值
D.温度由t℃升至2t℃，对应的热力学温度升高了273K＋t
答案 AB
解析 本题主要考查热力学温度与摄氏温度的关系.T＝273K＋t，由此可知：－33℃＝240K，故A、B选项正确；D中初态热力学温度为273K＋t，末态为273K＋2t，温度升高了tK，故D选项错误；对于摄氏温度可取负值的范围为0～－273℃，因绝对零度达不到，故热力学温度不可能取负值，故C选项错误，本题应选A、B.
借题发挥 本题易错选C、D项，热力学温度的零度(绝对零度)是低温的极限，永远达不到，只能接近，故热力学温度不会出现负值.T＝t＋273K而不是ΔT＝Δt＋273K.
二、气体压强的微观意义
1.气体压强产生的原因
单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但是大量分子频繁地碰撞器壁，就对器壁产生持续、均匀的压力.气体的压强等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力.
2.决定气体压强大小的因素
(1)微观因素
①气体分子的密度：气体分子密度(即单位体积内气体分子的数目)大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就多，气体压强就越大；
②气体分子的平均动能：气体的温度高，气体分子的平均动能就大，每个气体分子与器壁的碰撞(可视作弹性碰撞)给器壁的冲力就大；从另一方面讲，分子的平均速率大，在单位时间里器壁受气体分子撞击的次数就多，累计冲力就大，气体压强就越大.
(2)宏观因素
①与温度有关：温度越高，气体的平均动能越大；
②与体积有关：体积越小，气体分子的密度越大.
[温馨提示] (1)容器内气体压强的大小与重力无关.与液体压强不同，液体的压强由液体的重力产生，在完全失重的状态下，容器中气体压强不变，而液体的压强消失.
(2)容器内气体的压强与大气压强也不同，大气压强是由重力产生的，且随高度的增大而减小.
例2 对于一定量的稀薄气体，下列说法正确的是( )
A.压强变大时，分子热运动必然变得剧烈
B.保持压强不变时，分子热运动可能变得剧烈
C.压强变大时，分子间的平均距离必然变小
D.压强变小时，分子间的平均距离可能变小
答案 BD
解析 从微观上看，气体压强决定于分子的平均动能和分子密度(分子平均间距)两个因素，所以B、D正确.
三、封闭气体压强的计算
1.液柱封闭气体
等压法：同种液体在同一深度液体的压强相等，在连通器中，灵活选取等压面，利用两侧压强相等求解气体压强.如图1甲所示，同一液面C、D两处压强相等，故pA＝p0＋ph；如图乙所示，M、N两处压强相等.故有pA＋＝pB，从右侧管看，有pB＝p0＋.
图1
2.活塞封闭气体
选与封闭气体接触的活塞为研究对象，进行受力分析，再利用平衡条件求压强.如图2甲所示，气缸横截面积为S，活塞质量为M.在活塞上放置质量为m的铁块，设大气压强为p0，试求封闭气体的压强.
图2
以活塞为研究对象，受力如图乙所示.
由平衡条件得：Mg＋mg＋p0S＝pS，
即：p＝p0＋.
例3 如图3所示，竖直放置的U形管，左端开口右端封闭，管内有a、b两段水银柱，将A、B两段空气柱封闭在管内.
图3
已知水银柱a长h1为10cm，水银柱b两个液面间的高度差h2为5cm，大气压强为75cmHg，求空气柱A、B的压强分别是多少？
答案 65cmHg 60cmHg
解析 设管的横截面积为S，选a的下端面为参考液面，它受向下的压力为(pA＋h1)S，受向上的大气压力为p0S，由于系统处于静止状态，则(pA＋h1)S＝p0S，
所以pA＝p0－h1＝(75－10)cmHg＝65cmHg，
再选b的左下端面为参考液面，由连通器原理知：
液柱h2的上表面处的压强等于pB，
则(pB＋h2)S＝pAS，
所以pB＝pA－h2＝(65－5)cmHg＝60cmHg.
例4 如图4所示，活塞的质量为m，气缸的质量为M，通过弹簧吊在天花板上，气缸内封住一定质量的气体，气缸和活塞间无摩擦，活塞面积为S，大气压强为p0，则封闭气体的压强为( )
图4
A.p＝p0＋
B.p＝p0＋
C.p＝p0－
D.p＝
答案 C
解析 以气缸为研究对象，有pS＋Mg＝p0S，所以封闭气体的压强p＝p0－，故应选C.
温标与温度
1.关于热力学温度和摄氏温度，以下说法正确的是( )
A.热力学温度的单位“K”是国际单位制中的基本单位
B.温度升高了1℃就是升高了1K＋273K
C.物体的温度由本身决定，数值与所选温标无关
D.0℃的温度可用热力学温度粗略地表示为273K
答案 AD
2.下列说法正确的是( )
A.气体对器壁的压强在数值上等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力
B.气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均作用力
C.气体分子热运动的平均动能减小，气体的压强一定减小
D.单位体积的气体分子数增加，气体的压强一定增大
答案 A
解析 气体压强为气体分子对器壁单位面积的撞击力，故A正确；平均作用力不是压强，B错误；气体压强的大小与气体分子的平均动能和气体分子密集程度有关，故C、D错.
气体压强的计算
3.求图中被封闭气体A的压强.其中(1)、(2)、(3)图中的玻璃管内都灌有水银，(4)图中的小玻璃管浸没在水中.大气压强p0＝76cmHg.(p0＝1.01×105Pa，g＝10m/s2，ρ水＝1×103
kg/m3)
答案 (1)66cmHg (2)71cmHg (3)81cmHg
(4)1.13×105Pa
解析 (1)pA＝p0－ph＝76cmHg－10cmHg＝66cmHg.
(2)pA＝p0－ph′＝76cmHg－10×sin30°cmHg＝71cmHg.
(3)pB＝p0＋＝76cmHg＋10cmHg＝86cmHg
pA＝pB－＝86cmHg－5cmHg＝81cmHg.
(4)pA＝p0＋ρ水gh＝1.01×105Pa＋1×103×10×1.2Pa＝1.13×105Pa.
(时间：60分钟)
题组一 温度与温标
1.下列有关温标的说法中正确的是( )
A.温标不同，测量时得到同一系统的温度数值可能是不同的
B.不同温标表示的温度数值不同，则说明温度不同
C.温标的规定都是人为的，没有什么理论依据
D.热力学温标是从理论上规定的
答案 AD
解析 不同温标下，同一温度在数值上可能不同，A正确；相同的冷热程度，用不同的温标表示，数值可以是不同的，B错；热力学温标是从理论上做出的规定，C错、D正确.
2.关于温度的物理意义，下列说法中正确的是( )
A.温度是物体冷热程度的客观反映
B.人如果感觉到某个物体很凉，就说明这个物体的温度很低
C.热量会自发地从含热量多的物体传向含热量少的物体
D.热量会自发地从温度较高的物体传向温度较低的物体
答案 AD
解析 温度是表示物体冷热程度的物理量，但人们对物体冷热程度的感觉具有相对性，A正确、B错误；热传递的方向是热量自发地从温度较高的物体传向温度较低的物体，而热量是过程量，不能说物体含有热量，C错误、D正确.
3.下列有关温度的说法正确的是( )
A.用摄氏温标和热力学温标表示温度是两种不同的表示方法
B.用两种温度表示温度的变化时，两者的数值相等
C.1K就是1℃
D.当温度变化1℃时，也可以说成温度变化274K
答案 AB
解析 温标是用来定量描述温度的方法，常用的温标有摄氏温标和热力学温标，两种温标表示同一温度时，数值不同，但在表示同一温度变化时，数值是相同的.若物体的温度升高1K，也可以说物体的温度升高1℃，但在表示物体的温度时，物体的温度为1K不能说成物体的温度为1℃.
题组二 压强的微观解释
4.在一定温度下，当一定质量气体的体积增大时，气体的压强减小，这是由于( )
A.单位体积内的分子数变少，单位时间内对单位面积器壁碰撞的次数减少
B.气体分子的密集程度变小，分子对器壁的吸引力变小
C.每个分子对器壁的平均撞击力都变小
D.气体分子的密集程度变小，单位体积内分子的重量变小
答案 A
解析 温度不变，一定质量气体分子的平均动能、平均速率不变，每次碰撞分子对器壁的平均作用力不变，但体积增大后，单位体积内的分子数减少，因此单位时间内碰撞次数减少，气体的压强减小，A正确，B、C、D错误.
5.如图1所示，两个完全相同的圆柱形密闭容器，甲中恰好装满水，乙中充满空气，则下列说法中正确的是(容器容积恒定)( )
图1
A.两容器中器壁的压强都是由于分子撞击器壁而产生的
B.两容器中器壁的压强都是由所装物质的重力而产生的
C.甲容器中pA＞pB，乙容器中pC＝pD
D.当温度升高时，pA、pB变大，pC、pD也要变大
答案 C
解析 甲容器压强产生的原因是液体受到重力的作用，而乙容器压强产生的原因是分子撞击器壁，A、B错；液体的压强p＝ρgh，hA＞hB，可知pA＞pB，而密闭容器中气体压强各处均相等，与位置无关，故pC＝pD，C对；当温度升高时，pA、pB不变，而pC、pD增大，D错.
6.下面关于气体压强的说法正确的是( )
①气体对器壁产生的压强是由于大量气体分子频繁碰撞器壁而产生的
②气体对器壁产生的压强等于作用在器壁单位面积上的平均作用力
③从微观角度看，气体压强的大小跟气体分子的平均动能和分子密集程度有关
④从宏观角度看，气体压强的大小跟气体的温度和体积有关
A.只有①③对
B.只有②④对
C.只有①②③对
D.①②③④都对
答案 D
解析 大量气体分子对容器壁撞击产生了压强，①选项正确；气体分子的速率不尽相同，因此气体分子对容器壁的作用力不尽相同，应取平均值，②选项正确；气体压强与单位时间内分子撞击容器壁单位面积上的分子数有关，即跟体积有关；气体压强也与分子撞击容器壁的压力有关，即与气体分子的平均动能有关，即与气体的温度有关，③④选项正确.故选D项.
题组三 封闭气体压强的计算
7.一端封闭的玻璃管倒插入水银槽中，管竖直放置时，管内水银面比管外高h，上端空气柱长为L，如图2所示，已知大气压强为HcmHg，下列说法正确的是( )
图2
A.此时封闭气体的压强是(L＋h)cmHg
B.此时封闭气体的压强是(H－h)cmHg
C.此时封闭气体的压强是(H＋h)cmHg
D.此时封闭气体的压强是(H－L)cmHg
答案 B
解析 利用等压法，选管外水银面为等压面，则封闭气体压强p＋ph＝p0，得p＝p0－ph，即p＝(H－h)cmHg，故B项正确.
8.如图3所示，一横截面积为S的圆柱形容器竖直放置，圆板A的上表面是水平的，下表面是倾斜的，且下表面与水平面的夹角为θ，圆板的质量为M，不计一切摩擦，大气压为p0，则被圆板封闭在容器中的气体的压强为( )
图3
A.p0＋Mgcosθ/S
B.p0/S＋Mgcosθ/S
C.p0＋Mgcos2θ/S
D.p0＋Mg/S
答案 D
解析
以圆板为研究对象，如图所示，竖直方向受力平衡.pAS′cosθ＝p0S＋Mg，S′＝S/cosθ，所以pA(S/cosθ)cosθ＝p0S＋Mg，所以pA＝p0＋Mg/S.故此题应选D选项.
9.如图4所示，竖直放置的弯曲管A端开口，B端封闭，密度为ρ的液体将两段空气封闭在管内，管内液面高度差分别为h1、h2和h3，则B端气体的压强为(已知大气压强为p0)( )
图4
A.p0－ρg(h1＋h2－h3)
B.p0－ρg(h1＋h3)
C.p0－ρg(h1＋h3－h2)
D.p0－ρg(h1＋h2)
答案 B
解析 需要从管口依次向左分析，中间气体压强比管口低ρgh3，B端气体压强比中间气体低ρgh1，所以B端气体压强为p0－ρgh3－ρgh1，选B项.
10.一圆柱形气缸静置于地面上，如图5所示，气缸筒的质量为M，活塞的质量为m，活塞的面积为S，大气压强为p0.现将活塞缓慢向上提，求气缸刚离开地面时气缸内气体的压强.(忽略气缸壁与活塞间的摩擦)
图5
答案 p0－
解析 法一 题目中的活塞和气缸均处于平衡状态，
以活塞为研究对象，受力分析如图甲所示，
由平衡条件，得F＋pS＝mg＋p0S.
以活塞和气缸整体为研究对象，
受力分析如图乙所示，有F＝(M＋m)g，
由以上两个方程式，得pS＋Mg＝p0S，
解得p＝p0－.
法二 以气缸为研究对象，受力分析如丙图所示，
则有p0S＝pS＋Mg，
解得p＝p0－.
11.若已知大气压强为p，在图6中各装置均处于静止状态，求被封闭气体的压强.
图6
答案 甲：p0－ρgh 乙：p0－ρgh
丙：p0＋ρgh1
解析 在甲图中，以高为h的液柱为研究对象，由二力平衡知：
p气·S＝－ρghS＋p0·S
得p气＝p0－ρgh
在图乙中，以B液面为研究对象，有：
pA＋ρgh·sin60°＝pB＝p0
得p气＝pA＝p0－ρgh
在图丙中，以液面B为研究对象，由二力平衡得：
pA·S＝(p0＋ρgh1)·S
得p气＝pA＝p0＋ρgh1第八讲
气体实验定律（Ⅱ）
[目标定位] 1.进一步熟练掌握气体三定律，并能熟练应用.2.熟练掌握各种气体图象，及其它们之间的转换.3.能熟练处理有关气体性质的几类问题.
气体三定律
(1)玻意耳定律内容：一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比.
公式：pV＝C或p1V1＝p2V2.
(2)查理定律内容：一定质量的气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成正比.
公式：＝C或＝.
(3)盖·吕萨克定律内容：一定质量的气体，在压强不变的情况下，其体积V与热力学温度T成正比.
公式：＝C或＝.
一、相互关联的两部分气体的分析方法
这类问题涉及两部分气体，它们之间虽然没有气体交换，但其压强或体积这些量间有一定的关系，分析清楚这些关系是解决问题的关键，解决这类问题的一般方法是：
1.分别选取每部分气体为研究对象，确定初、末状态参量，根据状态方程列式求解.
2.认真分析两部分气体的压强、体积之间的关系，并列出方程.
3.多个方程联立求解.
例1 如图1所示，内径均匀的U形管中装入水银，两管中水银面与管口的距离均为l＝10.0cm，大气压强p0＝75.8cmHg时，将右侧管口封闭，然后从左侧管口处将一活塞缓慢向下推入管中，直到左右两侧水银面高度差达h＝6.0cm为止.求活塞在管内移动的距离.
图1
答案 6.4cm
解析 设活塞移动的距离为xcm，
则左侧气体体积为(l＋－x)cm柱长，
右侧气体体积为(l－)cm柱长，
取右侧气体为研究对象.
由等温变化规律得p0l＝p2(l－)
解得p2＝＝cmHg
左侧气柱的压强为p1＝p2＋h＝cmHg
取左侧气柱为研究对象，由等温变化规律得
p0l＝p1(l＋－x)，
解得x≈6.4cm.
借题发挥 两团气体问题中，对每一团气体来讲都独立满足＝常数；两部分气体往往满足一定的联系：如压强关系、体积关系等，从而再列出联系方程即可.
二、假设法在判断液柱(或活塞)的移动问题的应用
此类问题的特点是：当气体的状态参量p、V、T都发生变化时，直接判断液柱或活塞的移动方向比较困难，通常先进行气体状态的假设，然后应用查理定律可以简单地求解.其一般思路为：
(1)假设液柱或活塞不发生移动，两部分气体均做等容变化.
(2)对两部分气体分别应用查理定律的分比形式Δp＝ΔT，求出每部分气体压强的变化量Δp，并加以比较.
例2 如图2所示，两端封闭、粗细均匀、竖直放置的玻璃管内，有一长为h的水银柱，将管内气体分为两部分，已知l2＝2l1.若使两部分气体同时升高相同的温度，管内水银柱将如何运动？(设原来温度相同)
图2
答案 水银柱上移
解析 水银柱原来处于平衡状态，所受合外力为零，即此时两部分气体的压强差Δp＝p1－p2＝h.温度升高后，两部分气体的压强都增大，若Δp1>Δp2，水银柱所受合外力方向向上，应向上移动，若Δp1<Δp2，水银柱向下移动，若Δp1＝Δp2，水银柱不动.所以判断水银柱怎样移动，就是分析其合力方向，即判断两部分气体的压强哪一个增大得多.
假设水银柱不动，两部分气体都做等容变化，分别对两部分气体应用查理定律：
上段：＝，
所以p2′＝p2，
Δp2＝p2′－p2＝(－1)p2＝p2；
同理下段：Δp1＝p1.
又因为ΔT2＝ΔT1，
T1＝T2，
p1＝p2＋h>p2，
所以Δp1>Δp2，即水银柱上移.
借题发挥 此类问题中，如果是气体温度降低，则ΔT为负值，Δp亦为负值，表示气体压强减小，那么降温后水银柱应该向压强减小得多的一方移动.
三、气体变质量问题
分析变质量问题时，可以通过巧妙选择合适的研究对象，使这类问题转化为定质量的气体问题，用理想气体状态方程求解.
1.打气问题
向球、轮胎中充气是一个典型的气体变质量的问题.只要选择球内原有气体和即将打入的气体作为研究对象，就可以把充气过程中的气体质量变化的问题转化为定质量气体的状态变化问题.
2.抽气问题
从容器内抽气的过程中，容器内的气体质量不断减小，这属于变质量问题.分析时，将每次抽气过程中抽出的气体和剩余气体作为研究对象，质量不变，故抽气过程可看做是等温膨胀的过程.
例3 氧气瓶的容积是40L，其中氧气的压强是130atm，规定瓶内氧气压强降到10atm时就要重新充氧，有一个车间，每天需要用1atm的氧气400L，这瓶氧气能用几天？假定温度不变.
答案 12天
解析 用如图所示的方框图表示思路.
由V1→V2：p1V1＝p2V2，
V2＝＝L＝520L，
由(V2－V1)→V3：p2(V2－V1)＝p3V3，
V3＝＝L＝4800L，
则＝12(天).
四、气体图象与图象之间的转换
理想气体状态变化的过程，可以用不同的图象描述，已知某个图象，可以根据这一图象转换成另一图象，如由p－V图象变成p－T图象或V－T图象.
例4 如图3所示，一定质量的气体从状态A经B、C、D再回到A.问AB、BC、CD、DA是什么过程？已知气体在状态A时的体积是1L，求在状态B、C、D时的体积各为多少，并把此图改为p－V图象.
图3
答案 见解析
解析 A→B为等容变化，压强随温度升高而增大.
B→C为等压变化，体积随温度升高而增大.
C→D为等温变化，体积随压强减小而增大.
D→A为等压变化，体积随温度降低而减小.
由题意知VB＝VA＝1L.
因为＝，
所以VC＝VB＝×1L＝2L.
由pCVC＝pDVD，
得VD＝VC＝×2L＝6L.
所以VB＝1L，
VC＝2L，
VD＝6L.
根据以上数据，题中四个过程的p－V图象如图所示.
五、气缸类问题的处理方法
解决气缸类问题的一般思路：
(1)弄清题意，确定研究对象.一般来说，研究对象分两类：一类是热学研究对象(一定质量的理想气体)；另一类是力学研究对象(气缸、活塞或某系统).
(2)分析清楚题目所述的物理过程，对热学研究对象分析清楚初、末状态及状态变化过程，依气体定律列出方程；对力学研究对象要正确地进行受力分析，依据力学规律列出方程.
(3)注意挖掘题目中的隐含条件，如几何关系等，列出辅助方程.
(4)多个方程联立求解.对求解的结果注意检验它们的合理性.
例5 如图4所示，气缸质量为m1，活塞质量为m2，不计缸内气体的质量及一切摩擦，当用一水平外力F拉活塞时，活塞和气缸最终以共同的加速度运动.求此时缸内气体的压强.(已知大气压为p0，活塞横截面积为S)
图4
答案 p0－
解析 以活塞m2为研究对象，其受力如图所示.
根据牛顿第二定律，
有F＋pS－p0S＝m2a.①
由于方程①中有p和a两个未知量，
所以还必须以整体为研究对象，
列出牛顿第二定律方程F＝(m1＋m2)a.②
联立①②可得p＝p0－.
(时间：60分钟)
题组一 相关联的两部分气体问题
1.如图1所示，两端密封，下部装有水银，上部为空气柱的U形管，静止时，管内水银面的高度差为Δh，当U形管作自由落体运动时，Δh将( )
图1
A.增大
B.减小
C.不变
D.不能判断
答案 A
解析 U形管自由落体时，水银柱不再产生压强，故右边气体压强减小，体积增加，左边气体压强增大，体积减小，所以Δh增大.
2.如图2所示，两气缸A、B粗细均匀、等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通；A的直径是B的2倍，A上端封闭，B上端与大气连通；两气缸除A顶部导热外，其余部分均绝热，两气缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a、b，活塞下方充有氮气，活塞a上方有氧气，当大气压为p0，外界和气缸内气体温度均为7℃且平衡时，活塞a离气缸顶的距离是气缸高度的，活塞b在气缸正中间.
图2
(1)现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b恰好升至顶部时，求氮气的温度；
(2)继续缓慢加热，使活塞a上升，当活塞a上升的距离是气缸高度的时，求氧气的压强.
答案 (1)320K
(2)p0
解析 (1)活塞b升至顶部的过程中，活塞a不动，活塞a、b下方的氮气经历等压过程，设气缸A的容积为V0，氮气初态体积为V1，温度为T1，末态体积为V2，温度为T2，按题意，气缸B的容积为V0/4，由题给数据和玻意耳定律有V1＝V0＋·＝V0①
V2＝V0＋V0＝V0②
＝③
由①②③式和题给数据得
T2＝320K④
(2)活塞b升至顶部后，由于继续缓慢加热，活塞a开始向上移动，直至活塞上升的距离是气缸高度的时，活塞a上方的氧气经历等温过程，设氧气初态体积为V1′，压强为p1′；末态体积为V2′，压强为p2′，
由题给数据和玻意耳定律有
V1′＝V0，
p1′＝p0，V2′＝V0⑤
p1′V1′＝p2′V2′⑥
由⑤⑥式得
p2′＝p0
题组二 液柱移动问题的判断
3.如图3所示，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，右管有一段高为h的水银柱，中间封有一段空气，则( )
图3
A.弯管左管内外水银面的高度差为h
B.若把弯管向上移动少许，则管内气体体积增大
C.若把弯管向下移动少许，则右管内的水银柱沿管壁上升
D.若环境温度升高，则右管内的水银柱沿管壁上升
答案 AD
解析 被封闭气体的压强按右边计算为p＝p0＋ph，按左边算也为p＝p0＋ph，故左管内外水银面的高度差为h，A正确；气体的压强不变，温度不变，故体积不变，B、C均错；压强不变，温度升高，体积增大，右管中水银柱沿管壁上升，D正确.
4.两个容器A、B，用截面均匀的水平细玻璃管连通，如图4所示，A、B所装气体的温度分别为17℃和27℃，水银柱在管中央平衡，如果两边温度都升高10℃，则水银柱将( )
图4
A.向右移动B.向左移动
C.不动D.条件不足，不能确定
答案 A
解析 假设水银柱不动，A、B气体都做等容变化：
由Δp＝p知Δp∞，
因为TA所以ΔpA>ΔpB，
所以水银柱向右移动.
题组三 气体变质量问题
5.如图5所示，一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集热器容积为V0，开始时内部封闭气体的压强为p0，经过太阳曝晒，气体温度由T0＝300K升至T1＝350K.
图5
(1)求此时气体的压强；
(2)保持T1＝350K不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到p0.求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值.
答案 (1)p0 (2)
解析 (1)由题意知，气体体积不变，由查理定律得
＝
所以此时气体的压强
p1＝p0＝p0＝p0.
(2)抽气过程可等效为等温膨胀过程，设膨胀后气体的总体积为V2，
由玻意耳定律可得p1V0＝p0V2
可得V2＝＝V0
所以集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值为
＝.
6.用打气筒将1atm的空气打进自行车胎内，如果打气筒容积ΔV＝500cm3，轮胎容积V＝3L，原来压强p＝1.5atm.现要使轮胎内压强为p′＝4atm，问用这个打气筒要打气几次？(设打气过程中空气的温度不变)( )
A.5次
B.10次
C.15次
D.20次
答案 C
解析 因为温度不变，可应用玻意耳定律求解.
pV＋np1ΔV＝p′V，
代入数据得1.5atm×3L＋n×1atm×0.5L＝4atm×3L，
解得n＝15，故答案选C.
7.钢瓶中装有一定质量的气体，现在用两种方法抽钢瓶中的气体：第一种方法是用小抽气机，每次抽出1L气体，共抽取三次；第二种方法是用大抽气机，一次抽取3L气体.这两种抽法中，抽取气体质量较大的是( )
A.第一种抽法
B.第二种抽法
C.两种抽法抽出的气体质量一样大
D.无法判定
答案 A
解析 设初态气体压强为p0，抽出气体后压强变为p，对气体状态变化应用玻意耳定律，则第一种抽法：p0V＝p1(V＋1)，p1＝p0·
同理p2＝p1＝p0()2
三次抽完后的压强p3＝p0()3
第二种抽法：p0V＝p′(V＋3)
得p′＝p0
比较可知：p3＝p0()3即第一种抽法抽出气体后，剩余气体的压强小，即抽出的气体质量大.
题组四 气体图象与图象的转换
8.一定质量理想气体，状态变化过程如图6中ABC图线所示，其中BC为一段双曲线.若将这一状态变化过程表示在下图中的p－T图或V－T图上，其中正确的是( )
图6
答案 AC
9.一定质量的理想气体经历了温度缓慢升高的变化，如图7所示，V－T和p－T图各记录了其部分变化过程，试求：
图7
(1)温度为600K时气体的体积；
(2)在V－T图象上将温度从400K升高到600K的变化过程补充完整.
答案 见解析
解析 (1)由题图可得：
T1＝400K1，
p1＝1.0×105Pa，
V1＝2.5m3
T2＝600K，
p2＝1.25×105Pa，
由理想气体状态方程得：
＝
代入数据解得：V2＝3m3
(2)如图所示
题组五 气缸类问题
10.如图8所示，在光滑的水平面上，有一个内外壁都光滑的气缸，气缸的质量为M，气缸内有一质量为m(m图8
A.p1>p2
B.p1C.V1>V2
D.V1答案 AD
解析 向左推时，对于气缸p1S－p0S＝Ma，解得p1＝p0＋；向右推时，对于活塞p2S－p0S＝ma，解得p2＝p0＋，可见p1>p2，由玻意耳定律得V111.如图9所示，竖直的弹簧支持着一倒立气缸内的活塞，使气缸悬空而静止.设活塞与缸壁间无摩擦，可以在缸内自由移动.缸壁导热性良好，缸内气体的温度能与外界大气温度相同.下列结论中正确的是( )
图9
A.若外界大气压增大，则弹簧的压缩量将会增大一些
B.若外界大气压增大，则气缸的上底面距地面的高度将增大
C.若外界气温升高，则气缸的上底面距地面的高度将减小
D.若外界气温升高，则气缸的上底面距地面的高度将增大
答案 D
解析 外界大气压增大时，气体体积减小，但对于整个系统，弹簧的弹力恒等于系统的总重量，弹簧的形变量不变.
12.如图10所示，圆柱形气缸倒置在水平粗糙地面上，气缸内被活塞封闭有一定质量的空气.气缸质量为M＝10kg，缸壁厚度不计，活塞质量m＝5.0kg，其圆面积S＝50cm2，与缸壁摩擦不计，在缸内气体温度为27℃时，活塞刚好与地面接触并对地面无压力，现设法使缸内气体温度升高，问：当缸内气体温度升高到多少摄氏度时，气缸对地面恰好无压力？(大气压强p0＝105Pa，g取10m/s2)
图10
答案 127℃
解析 当温度T1＝(273＋27)
K＝300K时，
活塞对地面无压力，列平衡方程：
p1S＋mg＝p0S，
解得p1＝p0－＝105Pa－Pa
＝0.9×105Pa，
若温度升高，气体压强增大，气缸恰对地面无压力时，
列平衡方程：p2S＝p0S＋Mg，
解得p2＝p0＋Mg/S＝105Pa＋Pa
＝1.2×105Pa.
根据查理定律＝，
得＝，
解得t＝127℃.饱和蒸汽 空气的湿度
[目标定位] 1.知道饱和蒸汽、未饱和蒸汽和饱和汽压的概念.2.了解相对湿度的概念和含义，认识空气的相对湿度对人的生活和植物生长的影响.
一、饱和蒸汽
1.饱和蒸汽的形成：飞出液体的分子和回到液体的分子数目达到相同，就形成了饱和蒸汽.
2.动态平衡：从液体中飞出的分子数目与返回液体的分子数目相等，液体不会再减少，蒸汽的密度也不会再改变，达到一种动态平衡.
3.饱和蒸汽与未饱和汽
(1)饱和蒸汽：与液体处于动态平衡的汽.
(2)未饱和汽：没有达到饱和状态的汽.
二、饱和汽压
1.定义：液体的饱和蒸汽所具有的压强.
2.相关因素
(1)与液体种类有关，挥发性强的液体饱和汽压大一些.
(2)与温度有关，温度越高，饱和汽压越大，而且与饱和蒸汽的体积无关.
三、空气的湿度
1.绝对湿度概念：空气中所含水蒸气的压强.
2.相对湿度概念：空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比.
相对湿度＝.
解决学生疑难点
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一、对饱和汽和饱和汽压的理解
1.饱和汽概念：与液体处于动态平衡的汽.
2.动态平衡
(1)实质：密闭容器中的液体，单位时间逸出液面的分子数和返回液面的分子数相等，即处于动态平衡，并非分子运动的停止.
(2)特点：动态平衡是有条件的，外界条件变化时，原来的动态平衡状态被破坏，经过一段时间才能达到新的平衡.
3.饱和汽压的决定因素
(1)饱和汽压跟液体的种类有关
实验表明，在相同的温度下，不同液体的饱和汽压一般是不同的.挥发性大的液体，饱和汽压大.
(2)饱和汽压跟温度有关
饱和汽压随温度的升高而增大.这是因为温度升高时，液体里能量较大的分子增多，单位时间内从液面飞出的分子也增多，致使饱和汽的密度增大，同时汽分子热运动的平均动能也增大，这也导致饱和汽压增大.
(3)饱和汽压跟体积无关
在温度不变的情况下，饱和汽的压强不随体积而变化.
例1 如图1所示，一个有活塞的密闭容器内盛有饱和水汽与少量的水，则可能发生的现象是( )
图1
A.温度保持不变，慢慢地推进活塞，由＝C可知容器内饱和汽压强会增大
B.温度保持不变，慢慢地推进活塞，容器内压强不变
C.温度保持不变，慢慢地拉出活塞，容器内饱和水汽分子数不变
D.不移动活塞而将容器放在沸水中，容器内压强不变
答案 B
解析 慢慢推进活塞和慢慢拉出活塞，密闭容器内体积发生变化，而温度保持不变.饱和汽的压强只和温度有关，与体积无关.故A错，B正确；温度不变，则饱和汽压不变，饱和汽密度不变，但由于体积增大，饱和汽分子数增加，C错；不移动活塞而将容器放入沸水中，容器内饱和汽温度升高，故压强应发生变化，D错误；故选B.
借题发挥 (1)饱和汽压随温度的升高而增大.饱和汽压与蒸汽所占的体积无关，也和此气体中有无其他气体无关.
(2)液体沸腾的条件就是饱和汽压和外部压强相等.沸点就是饱和汽压等于外部压强时的温度.因饱和汽压必须增大到和外部压强相等时才能沸腾，所以沸点随外部压强的增大而升高.
针对训练 将未饱和汽转化成饱和汽，下列方法可行的是( )
A.保持温度不变，增大体积
B.保持温度不变，减小压强
C.保持体积不变，降低温度
D.保持体积不变，减小压强
答案 CD
解析 未饱和汽的密度小于饱和汽的密度，未饱和汽压小于饱和汽压，因气体定律对未饱和汽是近似适用的，保持温度不变，增大体积，可以减小压强，减小饱和汽的密度，则A、B项错误；降低温度，饱和汽压减小，若体积不变，当降低温度时，可使压强减小到降低温度后的饱和汽压，则C、D项正确.
二、对空气湿度的理解
1.绝对湿度：空气中所含水蒸气的压强叫空气的绝对湿度.
2.相对湿度：在某一温度下，空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比，称为空气的相对湿度.即
相对湿度＝
相对湿度与绝对湿度和温度都有关系，在绝对湿度不变的情况下，温度越高，相对湿度越小，人感觉越干燥；温度越低，相对湿度越大，人感觉越潮湿.
例2 气温为10℃时，测得空气的绝对湿度p＝800Pa，则此时的相对湿度为多少？如果绝对湿度不变，气温升至20℃，相对湿度又为多少？(已知10℃的水蒸汽的饱和汽压为p1＝1.228×103Pa,20℃时水蒸汽的饱和汽压为p2＝2.338×103Pa.)
答案 65.1% 34.2%
解析 由题中找出绝对湿度压强和该温度时水汽的饱和汽压，即可求出相对湿度.
10℃时水汽的饱和汽压为p1＝1.228×103Pa，由相对湿度公式得此时的相对湿度：
B1＝×100%＝×100%≈65.1%.
20℃时水汽的饱和汽压为p2＝2.338×103Pa，同理得相对湿度：
B2＝×100%＝×100%≈34.2%.
饱和汽和饱和汽压
1.下列关于饱和汽与饱和汽压的说法中，正确的是( )
A.密闭容器中某种蒸汽开始时若是饱和的，保持温度不变，增大容器的体积，蒸汽仍是饱和的
B.对于同一种液体，饱和汽压随温度升高而增大
C.温度不变时，饱和汽压随饱和汽体积的增大而增大
D.相同温度下，各种液体的饱和汽压都相同
答案 AB
解析 由于饱和蒸汽的压强只跟温度有关，与体积无关，所以A正确；温度一定时，同种液体的饱和汽压与饱和汽的体积无关，也与液体上方有无其他气体无关.例如：100℃时饱和水汽压是76cmHg，所以C是错误的；相同温度下，不同液体的饱和汽压是不相同的，所以D是错误的.
2.密闭容器中装有少量液态乙醚，下列现象不可能发生的是( )
A.当容器温度升高时，液态乙醚逐渐减少
B.当容器温度降低时，液态乙醚逐渐减少
C.当容器升高到一定温度时，液态乙醚消失
D.液态乙醚消失后，若冷却容器，容器中又出现液态乙醚
答案 B
解析 温度升高，饱和蒸汽的密度增大，所以A、C、D可能发生，B不可能发生.
空气湿度及应用
3.在相对湿度相同的情况下，比较可得( )
A.冬天的绝对湿度大
B.夏天的绝对湿度大
C.冬天的绝对湿度小
D.夏天的绝对湿度小
答案 BC
解析 因冬天比夏天的气温低，对应的饱和汽压小，又根据相对湿度公式可知，冬天的绝对湿度小，夏天的绝对湿度大，所以B、C对.
4.在某温度时，水蒸气的绝对汽压为p＝200mmHg，此时的相对湿度为50%，则此时饱和汽压为多大？
答案 400mmHg
解析 由相对湿度公式B＝×100%，
可得ps＝×100%＝×100%＝400mmHg.
(时间：60分钟)
题组一 饱和汽和饱和汽压
1.饱和汽压是指( )
A.当时的大气压
B.饱和蒸汽的压强
C.水蒸气的压强
D.以上都不对
答案 B
2.如图1所示为水的饱和汽压图象，由图可以知道( )
图1
A.饱和汽压与温度有关
B.饱和汽压随温度升高而增大
C.饱和汽压随温度升高而减小
D.未饱和汽的压强一定小于饱和汽的压强
答案 AB
解析 题图是水的饱和汽压随温度的变化图线，由题图可知，水的饱和汽压随温度的升高而增大，因此A、B正确，C项错误；较高的温度条件下的未饱和汽压，可以大于较低温度条件下的饱和汽压，因此D项错误.故正确答案为A、B.
3.同种气体在相同温度下的未饱和汽、饱和汽的性质，下面说法正确的是( )
A.两种汽的压强一样大，饱和汽的密度较大
B.饱和汽的压强最大，分子的平均动能也较大
C.两种汽的压强一样大，分子平均动能也一样大
D.两种汽的分子平均动能一样大，饱和汽的密度较大
答案 D
解析 液体处于动态平衡的蒸汽叫饱和汽；没有达到饱和状态的蒸汽叫未饱和汽.可见，两种蒸汽在同一温度下密度是不同的，未饱和汽较小，饱和汽较大.由温度是分子平均动能的标志可知这两种汽分子的平均动能相同，而密度不同，两种汽的压强也不同.
4.关于饱和汽正确的说法是( )
A.在稳定情况下，密闭容器中如有某种液体存在，其中该液体的蒸汽可能是不饱和的
B.密闭容器中有未饱和的水蒸气，向容器内注入足够量的空气，加大气压可使水汽饱和
C.随着液体的不断蒸发，当液化和汽化速率相等时液体和蒸汽达到的一种平衡状态叫动态平衡
D.对于某种液体来说，温度升高时，由于单位时间内从液面汽化的分子数增多，饱和汽压增大
答案 CD
解析 在饱和状态下，液化和汽化达到动态平衡，即达到稳定状态，所以A错误、C正确；液体的饱和汽压与其温度有关，即温度升高饱和汽压增大，所以D正确；饱和汽压是指液体蒸汽的分气压，与其他气体的压强无关，所以B错误.
题组二 空气的湿度、湿度计
5.空气湿度对人们的生活有很大影响，当湿度与温度搭配得当，通风良好时，人们才会舒适，关于空气湿度，以下结论正确的是( )
A.绝对湿度大而相对湿度不一定大，相对湿度大而绝对湿度也不一定大，必须指明温度这一条件
B.相对湿度是100%，表明在当时的温度下，空气中的水汽未达到饱和状态
C.在绝对湿度一定的情况下，气温降低时，相对湿度将减小
D.在绝对湿度一定的情况下，气温升高时，相对湿度将减小
答案 AD
6.湿球温度计与干球温度计的示数差越大，表示( )
A.空气的绝对湿度越大
B.空气的相对湿度越大
C.空气中的水汽离饱和程度越近
D.空气中的水汽离饱和程度越远
答案 D
解析 湿球温度计与干球温度计的示数差越大，表示水分蒸发越快，所以相对湿度越小，即空气中的水汽离饱和程度越远.
7.下列关于干湿球湿度计的说法正确的是( )
A.干湿球湿度计测的是绝对湿度
B.湿球温度计所示的温度高于干球温度计所示的温度
C.干球温度计所示的温度高于湿球温度计所示的温度
D.干球温度计与湿球温度计所示的温度差越大，相对湿度越大
答案 C
解析 因为干湿球湿度计由两支温度计组成，用来测空气温度的温度计是干球温度计，另一支温度计的水银球上包有棉纱，棉纱的另一端浸在水中，是湿球温度计，由于水蒸发吸热，湿球温度计的示数总小于干球温度计的示数.故C选项正确；相对湿度越小，湿球温度计上的水蒸发越快，干球温度计与湿球温度计所示的温度差越大.
8.关于空气湿度，下列说法正确的是( )
A.当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大
B.当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小
C.空气的绝对湿度用空气中所含水蒸气的压强表示
D.空气的相对湿度定义为水的饱和蒸汽压与相同温度时空气中所含水蒸气的压强之比
答案 BC
解析 由于在空气中的水蒸气含量不变的情况下，气温越高时饱和蒸汽压越大，人的感觉是越干燥，即人的感觉取决于相对湿度而非绝对湿度，A错误，B正确；空气的相对湿度是指空气中所含水蒸气压强与同温度下的饱和蒸汽压的比值，空气的绝对湿度的定义就是用空气中所含水蒸气的压强来表示湿度的方法，故C正确，D错误.
9.某日白天的气温是20℃，空气中水蒸气的压强是1.1×103Pa；夜间，空气中水蒸气的压强不变，气温降到10℃.白天水蒸气饱和汽压为2.3×103Pa，夜间水蒸气饱和汽压为1.2×103Pa，则我们感觉到的潮湿与干爽情况是( )
A.夜间干爽
B.白天潮湿
C.白天干爽
D.夜间潮湿
答案 CD
解析 看相对湿度大小
白天相对湿度：B1＝×100%≈47.8%
夜晚相对湿度：B2＝×100%≈91.7%
所以白天干爽，夜间潮湿，故选C、D.
题组三 综合应用
10.以下说法正确的是( )
A.水的饱和汽压随温度的升高而增大
B.扩散现象表明，分子在永不停息地做无规则运动
C.当分子间距离增大时，分子间引力增大，分子间斥力减小
D.一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，气体分子的平均动能减小
答案 AB
解析 当分子间的距离增大时，分子间引力和斥力都减小，C错误；一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，温度升高，气体分子的平均动能增大，D错误.
11.如图2所示的容器，用活塞封闭着刚好饱和的一些水汽.
图2
(1)若保持温度不变，慢慢地推进活塞，容器内饱和水汽的密度是否发生变化？
(2)若向密闭的容器中注入空气，则水蒸气的饱和汽压是否变化？
(3)如果测得水汽的压强为p，体积为V.当保持温度不变( )
A.上提活塞使水汽的体积增为2V时，水汽的压强减为p
B.下压活塞使水汽的体积减为V时，水汽的压强增为2p
C.下压活塞时，水汽的质量减小，水汽的密度不变
D.下压活塞时，水汽的质量和密度都变小
答案 (1)由于温度不变，故饱和汽压不变，饱和水汽的密度也不变.
(2)容器内总的压强增大，但水蒸气的饱和汽压与有无其他气体存在无关，故水蒸气饱和汽压不变.
(3)AC
解析 (3)容器中的水汽刚好饱和，表示容器中已没有水，上提活塞使水汽的体积变为2V时，容器中的水汽变为未饱和汽，它遵循玻意耳定律，压强变为p.下压活塞使水汽的体积减为V时，由于温度不变，饱和汽的密度不变，部分水汽会凝结成水，水汽的压强仍为p，只是水汽的质量减小.
12.(1)饱和汽压与温度(填“有关”或“无关”)，温度越高，气体的饱和汽压.
(2)室内空气的温度是25℃，空气的相对湿度是65%，问空气的绝对湿度等于多少？已知25℃时水的饱和汽压为3.167×103Pa.
答案 (1)有关 越大
(2)2.06×103Pa
解析 (1)由于温度是分子平均动能的量度，当温度越高时，液体分子的平均动能越大，单位时间内从液面飞出的分子数越多，故饱和汽压就越高.
(2)空气的绝对湿度＝水蒸气的实际压强，而相对湿度＝.故绝对湿度＝相对湿度×同温下水的饱和汽压，即绝对湿度＝65%×3.167×103Pa＝2.06×103Pa.