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年强基计划物理专题讲解(核心素养提升)2020第讲固体、液体、气体的性质15知识精讲
1.NA=
6.02x1()23mo「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)
②每个分子的质量为町=
①分子数N=nNANA
③每个分子体积(分子所占空间):,其中「为固体或液体的密度
④分子直径的估算把固体、液体分子看成球形,则分子直径d=河以=*V/兀/;把固体、液体分子看成立方体,则6/=西=西=#%/NA.
(2)气体分子微观量的估算方法
①物质的量〃=上,V为气体在标况下的体积.
22.4
②分子间距的估算设想气体分子的分布均匀,每个分子平均占有一定的体积,假设为立方体,则分子间距d=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一.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℃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二A单位c-i2固体的体胀系数某种物质组成的物体,由于温度升高1℃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V-V一单位即3al—ccv三.液体性质
1.表面张力f=aL式中为液体表面张力系数,单位N.mL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玻-马定律等温变化pV二恒量2查理定律等容变化£=恒量TV3盖・吕萨克定律等压变化上=恒量T
2.同种理想气体状态状态方程1一定质量的理想气体史上=恒量T推论2=恒量pT
(2)任意质量的理想气体(克拉珀龙方程)pV=nRT=—RT R=包公=
8.31J//w/・K=UQ82atm・L/mol-K A
4.(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
5.(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薨麻油的粘滞系数〃,通常是将邕麻油装满长为1m左右圆柱型玻璃筒,通过测得小球竖直落入篦麻油后做匀速运动时的速度来获得小球在葭麻油中下落时受到重力、浮力和粘滞阻力尸的作用,其中粘滞阻力/=3兀〃以(其中口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,
①你怎样确定小球已经做匀速运动了;
②如何测得小球匀速运动的速度
6.(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A7i=28x10-3kg/molo假mo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
7.(华约自主招生)当压强不变、温度变化量At不太大时,液体或固体在某一温度下的体膨胀系数a可以表示为其中V为该温度时的体积,4V为体积的变化量一般来说,在常温下液体的体膨胀系数VAr分别在10-3/K量级和10-6〜IO-5/K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
①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
②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△3用精密的位置传感器确定指针高度的变化量△ho
③利用步骤
①和
②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)
①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o(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
8.(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,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A.向左运动B.向右移动C.不动D.在原位置左右振动
9.(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℃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℃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℃(不考o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.
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,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□(),当环境温度为-5℃时,房间温度保持在22℃.当环境温度为T5c时,房间温度保持为
16.5℃.
(1)求暖气片的温度□();
(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T5C时房间的温度.10731473T/Kp/Pa
2.099x
1054.120x
1059.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.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=
8.31J・mori・K」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,从、处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、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=2RT AI=9P2V LRT〃2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=Pl+P⑶2设a=^~4m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4二;42⑸由以上各式解得N p公1a=---------16mR T代入有关数据可得,当温度为1073K时,a=
0.067当温度为1473K时a=
0.5}8评分标准⑴⑵⑶⑹式各4分,⑺⑻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。