高中物理 22 气体、液体、固体
气体
状态参量:
温度:宏观上表示物体的冷热程度,微观上是分子平均动能的标志。热力学温度\(T\)与摄氏温度\(t\)的关系为\(T=t+273.15K\),温度越高,分子热运动越剧烈。
体积:气体总是充满它所在的容器,所以气体的体积等于盛装气体的容器的容积。
压强:是由于气体分子频繁碰撞器壁而产生的,单位面积上受到的压力。国际单位是帕斯卡,简称帕,符号\(Pa\),常用单位还有标准大气压\(atm\)和毫米汞柱\(mmHg\),\(1atm = 1.013×10^{5}Pa = 760mmHg\) 。
气体实验定律:
玻意耳定律: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,即\(pV = C\)(\(C\)为常量),或\(p_{1}V_{1}=p_{2}V_{2}\)。
查理定律: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,即\(p = CT\),或\(\frac{p_{1}}{T_{1}}=\frac{p_{2}}{T_{2}}\) 。
盖-吕萨克定律:一定质量的气体,在压强不变的情况下,体积\(V\)与热力学温度\(T\)成正比,即\(V = CT\),或\(\frac{V_{1}}{T_{1}}=\frac{V_{2}}{T_{2}}\) 。
理想气体状态方程:一定质量的某种理想气体,在从状态\(1\)变化到状态\(2\)时,压强\(p\)跟体积\(V\)的乘积与热力学温度\(T\)的比值保持不变,即\(\frac{p_{1}V_{1}}{T_{1}}=\frac{p_{2}V_{2}}{T_{2}}\),也可写成\(pV = nRT\)(其中\(n\)为物质的量,\(R\)为普适气体常量,\(R = 8.314 J·mol^{-1}·K^{-1}\)).
气体分子运动特点:分子间空隙大;除了碰撞的瞬间外,相互作用力微弱;分子运动速率很大.
液体
宏观性质 :
没有一定的形状,具有流动性,会随容器形状而改变。
具有一定的体积,不易被压缩。
微观结构:液体分子间的距离比气体小,比固体大,分子间的作用力比固体小,分子在平衡位置附近做无规则振动,同时还存在着相对位置的移动。
表面张力:液体表面层的分子间距离较大,分子间作用力表现为引力,使液体表面具有收缩的趋势。如露珠、水银、失重状态下的水滴等呈现球形,以及雨伞的伞面有细小的孔但水不会从孔里漏下去、分币能浮在水面上,都是表面张力作用的结果.
汽化和液化 :
汽化:物质从液态变为气态的过程,包括蒸发和沸腾两种方式。蒸发是液体在任何温度下都能发生的,并且只在液体表面发生的平缓的汽化现象,影响蒸发快慢的因素有液体的温度、液体的表面积、液体表面空气的流动速度,蒸发吸热,具有制冷作用;沸腾是在一定温度下,在液体内部和表面同时发生的剧烈的汽化现象,液体沸腾时的温度叫沸点,沸点与气压有关,气压减小时降低,气压增大时升高。
液化:物质从气态变为液态的过程,可通过降低温度或压缩体积的方法实现。
固体
分类 :
晶体:有固定的熔点和规则的几何外形,如硫代硫酸钠、冰、石英水晶等。晶体内部的微粒按一定规律周期性排列,在不同方向上微粒的排列情况不同,导致晶体在不同方向上的物理性质如导热性、导电性、光学性质等可能不同,即表现出各向异性。
非晶体:没有固定的熔点,也没有规则的几何外形,如松香、石蜡、玻璃、沥青、蜂蜡等。非晶体内部的微粒排列是无规则的,在各个方向上的物理性质相同,即表现出各向同性。
微观结构:固体分子间的距离很小,分子间作用力很大,分子只能在各自的平衡位置附近做无规则振动,因此固体具有一定的形状和体积。
晶体的熔化和凝固 :
晶体在熔化过程中,温度保持不变,这个温度叫熔点。在熔点时,晶体从外界吸收热量,用于破坏晶体的空间点阵结构,增加分子势能,使晶体由固态变为液态。
晶体在凝固过程中,温度也保持不变,这个温度叫凝固点。同一晶体的熔点和凝固点相同,在凝固点时,晶体向外界放出热量,分子势能减小,由液态变为固态。