第2讲 固体、液体和气体
一、固体和液体 1.固体
(1)固体分为晶体和非晶体两类.石英、云母、明矾、食盐、味精、蔗糖等是晶体.玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是非晶体.
(2)单晶体具有规则的几何形状，多晶体和非晶体没有规则的几何形状；晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点.
(3)有些晶体沿不同方向的导热或导电性能不同，有些晶体沿不同方向的光学性质不同，这类现象称为各向异性.非晶体和多晶体在各个方向的物理性质都是一样的，这叫做各向同性. 2.液体
(1)液体的表面张力
①作用：液体的表面张力使液面具有收缩的趋势.
②方向：表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线垂直.
(2)毛细现象：指浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润液体在细管中下降的现象，毛细管越细，毛细现象越明显. 3.液晶
(1)具有液体的流动性. (2)具有晶体的光学各向异性.
(3)从某个方向看其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的. 自测1 (多选)下列现象中，主要是液体表面张力作用的是( ) A.水黾可以停在水面上 B.小木船漂浮在水面上 C.荷叶上的小水珠呈球形
D.慢慢向小酒杯中注水，即使水面稍高出杯口，水仍不会流下来 答案 ACD 二、气体 1.气体压强 (1)产生的原因
由于大量分子无规则运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强.
(2)决定因素
①宏观上：决定于气体的温度和体积.
②微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度. 2.理想气体
(1)宏观上讲，理想气体是指在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体，实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下，可视为理想气体.
(2)微观上讲，理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，即分子间无分子势能. 3.气体实验定律
玻意耳定律 一定质量的某种气体，内容 在温度不变的情况下，压强与体积成反比 表达式 p1V1＝p2V2 查理定律 一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比 p1p2p1T1＝或＝ T1T2p2T2盖—吕萨克定律 一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比 V1V2V1T1＝或＝ T1T2V2T2图象
4.理想气体的状态方程
p1V1p2V2pV
一定质量的理想气体的状态方程：＝或＝C.
T1T2T自测2 对一定质量的气体来说，下列几点能做到的是( ) A.保持压强和体积不变而改变它的温度 B.保持压强不变，同时升高温度并减小体积 C.保持温度不变，同时增加体积并减小压强 D.保持体积不变，同时增加压强并降低温度 答案 C
命题点一 固体和液体性质的理解
1.晶体和非晶体
(1)单晶体具有各向异性，但不是在各种物理性质上都表现出各向异性； (2)只要是具有各向异性的物体必定是晶体，且是单晶体； (3)只要具有确定熔点的物体必定是晶体，反之，必是非晶体；
(4)单晶体具有天然规则的几何外形，而多晶体和非晶体没有天然规则的几何外形，所以不能从形状上区分晶体与非晶体；
(5)晶体和非晶体不是绝对的，在某些条件下可以相互转化；
(6)液晶既不是晶体也不是液体. 2.液体表面张力
(1)形成原因：表面层中分子间距离比液体内部分子间距离大，分子间作用力表现为引力； (2)表面特征：表面层中分子间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层张紧的弹性薄膜；
(3)表面张力的方向：和液面相切，垂直于液面上的各条分界线；
(4)表面张力的效果：使液体表面具有收缩的趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积相同的条件下，球形表面积最小.
例1 (多选)(2019·河北省衡水金卷模拟一)下列说法正确的是( )
A.在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，这与液体的种类和毛细管的材质有关 B.脱脂棉脱脂的目的在于使它从不被水浸润变为可以被水浸润，以便吸取药液 C.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体 D.在空间站完全失重的环境下，水滴能收缩成标准的球形是因为液体表面张力的作用 答案 ABD
解析 在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，这与液体的种类和毛细管的材质有关，选项A正确；脱脂棉脱脂的目的在于使它从不被水浸润变为可以被水浸润，以便吸取药液，选项B正确；烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明云母片的物理性质具有各向异性，云母片是单晶体，选项C错误；在空间站完全失重的环境下，水滴能收缩成标准的球形是因为液体表面张力的作用，选项D正确.
变式1 (多选)(2018·河北省承德市联校期末)下列说法正确的是( ) A.晶体有固定的熔点
B.液晶既有液体的流动性，又有晶体的各向异性 C.给自行车打气时气筒压下后反弹，是分子斥力造成的 D.雨水没有透过布质雨伞是因为液体表面张力的存在 答案 ABD
解析 晶体区别于非晶体的是晶体有固定的熔点，故A正确；液晶既有液体的流动性，又有晶体的各向异性，故B正确；给自行车打气时气筒压下后反弹，是由于气体压强的原因，不是分子作用力的作用，故C错误；雨水没有透过布质雨伞是因为液体表面存在张力，从而不会透过雨伞，故D正确.
变式2 (多选)(2018·山东省青岛二中第二学段模考)下列说法正确的是( ) A.食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体 B.浸润和不浸润现象是液体分子间相互作用的表现 C.一定质量的0 ℃的水的内能大于等质量的0 ℃的冰的内能 D.一些昆虫可以停在水面上，是由于水表面存在表面张力的缘故 答案 ACD
解析 晶体在熔化过程中温度保持不变，食盐具有这样的特点，则说明食盐是晶体，故A正确；浸润与不浸润均是分子作用的表现，是由于液体的表面层与固体表面的分子之间相互作用的结果，故B错误；由于水结冰要放热，故一定质量的0 ℃的水的内能大于等质量的0 ℃的冰的内能，故C正确；小昆虫可以停在水面上，是由于水表面存在表面张力的缘故，故D正确.
变式3 (多选)(2018·河南省濮阳市第三次模拟)关于固体、液体和物态变化，下列说法正确的是( )
A.天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则 B.当分子间距离增大时，分子间的引力减小、斥力增大
C.一定质量的理想气体，在压强不变时，气体分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度升高而减少
D.叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用 答案 CD
解析 天然石英表现为各向异性，则该物质微粒在空间的排列是规则的，故A错误；分子间距离增大时，分子间的引力和斥力均减小，故B错误；温度升高，分子对器壁的平均撞击力增大，要保证压强不变，分子单位时间对器壁单位面积的平均碰撞次数必减少，故C正确；叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用，故D正确.
命题点二 气体压强求解的“两类模型”
1.活塞模型
如图1所示是最常见的封闭气体的两种方式.
图1
对“活塞模型”类求压强的问题，其基本的方法就是先对活塞进行受力分析，然后根据平衡条件或牛顿第二定律列方程.图甲中活塞的质量为m，活塞横截面积为S，外界大气压强为p0.由于活塞处于平衡状态，所以p0S＋mg＝pS. mg则气体的压强为p＝p0＋.
S
图乙中的液柱也可以看成一“活塞”，由于液柱处于平衡状态，所以pS＋mg＝p0S. mg
则气体压强为p＝p0－＝p0－ρ液gh.
S2.连通器模型
如图2所示，U形管竖直放置.根据帕斯卡定律可知，同一液体中的相同高度处压强一定相等，所以气体B和A的压强关系可由图中虚线联系起来.则有pB＋ρgh2＝pA.而pA＝p0＋ρgh1， 所以气体B的压强为pB＝p0＋ρg(h1－h2).
