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第2讲　固体、液体和气体
[复习目标]
1．了解晶体的性质，知道晶体和非晶体的区别，了解液晶的性质。　2.了解液体的表面张力现象和毛细现象，知道浸润和不浸润现象。　3.理解气体压强产生的原因及微观解释，会求解气体的压强。　4.能够应用气体实验三定律解决简单的问题。
基础自主梳理
第一部分
一、固体
1．晶体和非晶体
(1)固体分为______和________两类。晶体又分为________和________。
晶体
非晶体
单晶体
多晶体
分类 晶体 非晶体
单晶体 多晶体 外形 有规则的形状 无确定的几何形状 无确定的几何外形
熔点 确定 ______ 不确定
物理性质 各向异性 __________ 各向同性
典型物质 石英、云母、明矾、食盐 各种金属 玻璃、橡胶、蜂蜡、松香、沥青
转化 晶体和非晶体在一定条件下可以相互______ 确定
各向同性
转化
(2)晶体和非晶体的比较
2.晶体的微观结构
在各种晶体中，原子(或分子、离子)都按照一定的规则排列，具有空间上的周期性。晶体在不同方向上排列方式不同，表现为某些物理性质的各向异性。
二、液体
1．液体的表面张力

概念 使液体表面绷紧的力
成因 表面层中分子间的距离大，分子间的相互作用力表现为______
作用 使液体表面有______的趋势
方向 表面张力跟液面______，与分界面______
引力
收缩
相切
垂直

2．浸润和不浸润
(1)浸润：一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上的现象。
(2)不浸润：一种液体不会润湿某种固体，也不会附着在固体表面的现象。
(3)原因：当液体和与之接触的固体的相互作用比液体分子间的相互作用强时，液体能够______固体，反之，液体则________固体。
(4)毛细现象：指浸润液体在细管中______的现象，以及不浸润液体在细管中______的现象。管的内径越小，毛细现象越明显。
浸润
不浸润
上升
下降
3．液晶
(1)液晶态既具有液体的______性，又在一定程度上具有晶体分子规则排列的性质。
(2)分子取向排列的液晶具有光学各向____性。
流动
异
1．(1)单晶体的所有物理性质都是各向异性的。(　　)
(2)液晶是液体和晶体的混合物。(　　)
(3)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。(　　)
(4)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。(　　)
深化辨析
×
√
×
×
三、气体
1．温度和温标
(1)容器中的大量分子组成的系统叫热力学系统，简称系统。系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称______。描述系统的状态参量有______、______、______等。无外界影响下，系统内各部分状态参量______，系统处于平衡态。
外界
压强
体积
温度
稳定
(2)当两个系统在接触时，若它们的状态参量不发生变化，则这两个系统处于________；如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定____________；一切互为热平衡的系统都具有相同的______。
(3)热力学温标表示的温度叫作热力学温度，它是国际单位制中七个基本物理量之一，用符号____表示，单位是________，简称开，符号为K。摄氏温度t与热力学温度T的关系：T＝t＋_________K。
热平衡
处于热平衡
温度
T
开尔文
273.15
2．气体压强
(1)产生的原因
由于大量气体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____________的压力叫作气体的压强。
(2)决定因素
①宏观上：决定于气体的温度和______。
②微观上：决定于分子的平均动能和分子的________。
单位面积上
体积
数密度
3．气体实验定律
(1)玻意耳定律：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成______。表达式为p1V1＝______。
(2)查理定律：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成______。表达式为______________。
(3)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V与热力学温度T成______。表达式为________________。
反比
p2V2
正比
正比
4．理想气体状态方程
(1)理想气体
①宏观上讲，理想气体是指在任何温度、任何压强下都遵从______________的气体，实际气体在压强不超过大气压的几倍、温度不低于零下几十摄氏度时，可视为理想气体。
②微观上讲，理想气体的分子间相互作用力可忽略不计，也不计气体分子与器壁碰撞的动能损失。
气体实验定律
5．气体实验定律的微观解释
(1)玻意耳定律的微观解释：一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能是一定的。体积减小时，分子的数密度______，单位时间内、单位面积上碰撞器壁的分子数就多，气体的压强就______。
(2)盖-吕萨克定律的微观解释：一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的平均动能______，只有气体的体积同时______，使分子的数密度______，才能保持压强______。
增大
增大
增大
增大
减小
不变
(3)查理定律的微观解释：一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的数密度保持不变，温度升高时，分子的平均动能______，气体的压强就______。(均选填“增大”或“减小”)
增大
增大
2．(1)若气体的温度不断升高，则其压强也一定不断增大。(　　)
(2)在完全失重的状态下，气体的压强为零。(　　)
(3)理想气体是为了研究问题的方便提出的一种理想化模型。(　　)
(4)当分子热运动变剧烈时，压强一定增大。(　　)
深化辨析
×
√
×
×
考点一　固体和液体
第二部分
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)只要是具有确定熔点的物体必定是晶体，反之，必是非晶体。
2．液体表面张力
形成 原因 表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，分子间的相互作用力表现为引力
表面 特性 表面层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绷紧的弹性薄膜，分子势能大于液体内部的分子势能
例1 (2026·河北省多校省级联考)我国在光学晶体理论方面取得了原创性突破—菱方氮化硼晶体，这是目前已知最薄的光学晶体。下列关于晶体的说法正确的是(　　)
A．单晶体有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点
B．晶体熔化过程中，分子平均动能不变
C．晶体熔化过程中，分子平均势能不变
D．单晶体的光学性质一定具有各向异性
B
[解析]　单晶体和多晶体均有固定的熔点，故A错误；
晶体熔化过程中温度不变，分子平均动能不变，故B正确；
晶体熔化吸收热量，内能增加，由于分子平均动能不变，所以分子平均势能必增加，故C错误；
单晶体在某些物理性质上是各向异性的，但其光学性质不一定具有各向异性，故D错误。
例2 (2026·江苏扬州市期末)在玻璃管内加入水银，液面出现如图所示现象，下列说法正确的是(　　)
A．水银浸润玻璃，表面层中的水银分子间作用力表现为斥力
B．水银浸润玻璃，表面层中的水银分子间作用力表现为引力
C.水银不浸润玻璃，表面层中的水银分子间作用力表现为斥力
D．水银不浸润玻璃，表面层中的水银分子间作用力表现为引力
[解析]　由题图可知，水银不浸润玻璃，表面层中的水银分子间作用力表现为引力。
D
例3 (2026·江苏宿迁市模拟)我国科学家把金属铋块熔化成液态铋，再经挤压后得到单原子层金属铋片，与铋块相比，铋片的导电性能和机械强度显著增强，则(　　)
A．铋块熔化过程中温度不断升高
B．液态铋表面分子间作用力表现为引力
C．铋片中的分子呈无规则排列
D．铋片中的分子在做布朗运动
B
[解析]　金属熔化属于晶体熔化过程，熔化时虽然吸热，但温度保持在熔点不变，直到全部熔化，故A错误；
液体表面分子间作用力表现为引力，这是液体表面张力形成的原因，液态铋表面分子间作用力为引力符合物理规律，故B正确；
金属固态通常为晶体结构，原子排列有序，由题意铋片导电性和机械强度增强，说明其结构更有序(如单层晶体结构)，而非无规则排列，故C错误；
布朗运动是悬浮微粒在流体中的无规则运动，而固体分子仅在平衡位置附近振动，不会发生布朗运动，故D错误。
第三部分
考点二　气体实验定律的理解及基本应用
1．解题的基本思路
例4 (2025·黑吉辽蒙卷，T2)某同学冬季乘火车旅行，在寒冷的站台上从气密性良好的糖果瓶中取出糖果后拧紧瓶盖，将糖果瓶带入温暖的车厢内一段时间后，与刚进入车厢时相比，瓶内气体(　　)
A．内能变小　　　　 　 B．压强变大
C．分子数密度变大 D．每个分子动能都变大
考向1　气体实验定律的微观解释
B
[解析]　糖果瓶从刚进入车厢到进入车厢一段时间后，瓶内气体温度升高，内能变大，A错误；
气体体积不变，温度升高，由查理定律可知，气体压强变大，B正确；
糖果瓶气密性良好，气体分子数不变，气体体积不变，则分子的数密度不变，C错误；
气体的温度升高，分子的平均动能变大，但并非每个分子动能都变大，D错误。
例5 (2023·江苏卷，T3)如图所示，密闭容器内一定质量的理想气体由状态A变化到状态B。该过程中(　　)
B
A．气体分子的数密度增大
B．气体分子的平均动能增大
C．单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小
D．单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减小
从A到B气体的温度升高，则气体分子的平均动能增大，B正确；
从A到B气体的压强增大，气体分子的平均速率增大，则单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力增大，C错误；
气体的分子密度不变，从A到B气体分子的平均速率增大，则单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数增大，D错误。
　考向2　气体实验定律的应用
例6 (2026·陕西省部分学校联考)如图甲所示，T形活塞固定在水平面上，一定质量的理想气体被封闭在导热性能良好、质量m＝25 kg的汽缸中，汽缸的容积V＝0.05 m3、横截面积S＝0.05 m2，改变环境温度，缸内封闭气体的体积随热力学温度变化的图线如图乙所示。已知外界大气压强恒为p0＝1×105 Pa，活塞与汽缸内壁无摩擦且不漏气，重力加速度g取10 m/s2，求：
(1)封闭气体在状态A时的热力学温度TA；
[答案]　280 K　
(2)封闭气体在状态C时的压强pC。
[答案] 1.2×105 Pa
例7 (2025·广东卷，T13)如图是某铸造原理示意图，往气室注入空气增加压强，使金属液沿升液管进入已预热的铸型室，待铸型室内金属液冷却凝固后获得铸件。柱状铸型室通过排气孔与大气相通，大气压强p0＝1.0×105 Pa，铸型室底面积S1＝0.2 m2，高度h1＝0.2 m，底面与注气前气室内金属液面高度差H＝0.15 m，柱状气室底面积S2＝0.8 m2，注气前气室内气体压强为p0，金属液的密度ρ＝5.0×103 kg/m3，重力加速度g取10 m/s2，空气可视为理想气体，不计升液管的体积。
(1)求金属液刚好充满铸型室时，气室内金属液面下降的高度h2和气室内气体压强p1。
[解析]　金属液刚好充满铸型室时，有
h1S1＝h2S2
代入数据解得h2＝0.05 m
则气室内气体的压强
p1＝p0＋ρg(h1＋H＋h2)
代入数据解得p1＝1.2×105 Pa。
[答案]　0.05 m　1.2×105 Pa　
(2)若在注气前关闭排气孔使铸型室密封，且注气过程中铸型室内温度不变，求注气后铸型室内的金属液高度h3＝0.04 m时，气室内气体压强p2。
[解析]　设注气后气室金属液液面下降的高度为h4
则有h3S1＝h4S2
解得h4＝0.01 m
由于注气过程中铸型室内温度不变，则对铸型室内气体，由玻意耳定律有
p0S1h1＝p′S1(h1－h3)
解得注气后铸型室内气体的压强
p′＝1.25×105 Pa
所以注气后气室内气体压强
p2＝p′＋ρg(h3＋H＋h4)
解得p2＝1.35×105 Pa。
[答案]　1.35×105 Pa
第四部分
考点三　气体状态变化的图像
四种图像的比较
例8 (2023·重庆卷，T4)密封于汽缸中的理想气体，从状态a依次经过ab、bc和cd三个热力学过程达到状态d。若该气体的体积V随热力学温度T变化的V－T图像如图所示，则对应的气体压强p随T变化的p－T图像正确的是(　　)
C
例9 (2026·广东东莞市、揭阳市、韶关市期末)一定质量的理想气体的压强p与温度T的关系图像如图所示。气体先经过等压变化由状态A变为状态B，再经过等容变化由状态B变为状态C。已知气体在状态C的体积为6 L。求：
(1)气体在状态B的温度TB；
[答案]　300 K　
(2)气体在状态A的体积VA。
[答案]　4 L(共24张PPT)
演练知能提升
1．黑磷的原子按照一定的规则排列呈片状结构，电子在同一片状平层内容易移动，在不同片状平层间移动时受到较大阻碍，则黑磷(　　)
A.属于多晶体
B.没有固定的熔点
C.导电性能呈各向异性
D.没有天然的规则几何外形
C
解析：黑磷的原子按照一定的规则排列呈片状结构，属于单晶体，有固定的熔点和天然的规则几何外形，故 A、B、D错误；
根据电子在同一片状平层内容易移动，在不同片状平层间移动时受到较大阻碍可知，导电性能呈各向异性，故C正确。
2.(2026·江苏如皋市适应性测试)如图所示，将蒲公英的球状冠毛泡到水里，表面的绒毛将水撑开一个保护罩，再拿出来，绒毛还能保持干燥，原因是(　　)
A.泡的时间短
B.水浸润绒毛
C.水虽浸润绒毛，但有水的表面张力作用
D.水不浸润绒毛，同时有水的表面张力作用
D
解析：将蒲公英的球状冠毛泡到水里，表面的绒毛将水撑开一个保护罩，再拿出来，绒毛还能保持干燥，原因是水不浸润绒毛，同时有水的表面张力作用。
3．(2026·江苏苏锡常镇一模)石墨烯是从石墨中分离出的新材料，其中碳原子紧密结合成单层六边形晶格结构，如图所示，则(　　)

A.石墨是非晶体
B.石墨研磨成的细粉末就是石墨烯
C.单层石墨烯厚度约3 μm
D.碳原子在六边形顶点附近不停地振动
D
解析：石墨是晶体，故A错误；
石墨烯是石墨中提取出来的新材料，故B错误；
单层石墨烯厚度与原子尺寸10－10 m接近，故C错误；
根据分子动理论可知，固体分子在平衡点不停地振动，故D正确。
4.在透明吸管内，手指和液体之间密封一定质量的气体，如图所示，由于手的接触，密封气体温度高于外界气体，则(　　)

A.密封气体压强高于外界气体压强
B.图中液体与吸管内壁之间是不浸润的
C.密封气体分子数密度等于外界气体分子数密度
D.密封气体分子平均动能高于外界气体分子平均动能
D
由题图可知，液体在吸管内呈下凹状，液体与吸管内壁之间是浸润的，故B错误；
温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大，因此密封气体分子平均动能高于外界气体分子平均动能，故D正确。
5．(2026·山东潍坊市模拟)下列四幅图片涉及的物理现象，说法正确的是(　　)
A.甲图中用粗棉线实现自动浇水，利用了毛细现象
B.乙图中热针接触涂蜡固体后，蜡融化区域呈现圆形，说明该固体为非晶体
C.丙图中抽去玻璃板后两种气体混合，原因是分子间存在引力
D.丁图中用手推动封闭注射器的活塞时阻力增大，原因是分子斥力增大
√
解析：题图甲中用粗棉线实现自动浇水，利用了毛细现象，故A正确；
题图乙说明固体在传导热量上具有各向同性，多晶体和非晶体都具有各向同性，说明该固体可能是多晶体，也可能是非晶体，故B错误；
题图丙中抽去玻璃板后两种气体混合，原因是分子不停地做无规则的热运动，故C错误；
题图丁中封闭注射器的出射口，按压管内封闭气体过程中阻力增大，是气体压强逐渐变大的缘故，故D错误。
6.(2026·江苏射阳中学模拟预测)如图所示为一定质量理想气体状态变化时的p－T图像，由图像可知，此气体的体积(　　)
A.先不变后变大 B．先不变后变小
C.先变大后不变 D．先变小后不变
B
7.(2026·广东汕头市模拟)一个简易温度计的结构如图所示，长直玻璃管竖直固定，上端与玻璃球形容器相连，下端通过软管与柱形开口容器相连，用水银将一定质量的空气封闭在球形容器内。大气压强保持不变，上下移动柱形容器使左右水银面平齐时，长直玻璃管中水银面对应刻度可以表示外界温度，则玻璃管M、N区间内的刻度可能正确的是(　　)
A
解析：因为大气压强保持不变，所以球形容器内气体做等压变化，则其体积V与热力学温度T成正比，由此可知，温度越高，体积越大，则玻璃管M、N区间内的刻度越靠下，对应温度越高，又因为摄氏温度与热力学温度差值不变，则M、N区间内的刻度分布均匀。
8.(10分)(2026·陕西渭南市教学质检)某热机的工作循环如图所示。一定质量的理想气体经ABCDA完成循环过程，AB和CD均为等压过程，BC和DA均为等温过程。已知T1＝900 K，T2＝300 K，气体在状态A的压强p1＝4.0×105 Pa，体积VA＝0.1 m3，气体在状态C的体积VC＝0.6 m3。求：
(1)气体在状态B的体积VB；(4分)
答案：0.3 m3　
(2)气体在状态D的压强p2和体积VD。(6分)
答案：2.0×105 Pa　0.2 m3
9．(8分)(2026·河北承德市期末)在两端封闭、粗细均匀的U形细玻璃管内有一段水银柱，水银柱的两端各封闭有一段理想气体。当U形管两端竖直朝上时，左、右两边气体柱的长度分别为l1＝15.0 cm，l2＝10.0 cm，如图甲所示；现将U形管沿纸面缓慢旋转180°，使U形管两端竖直朝下，此时左、右两边气体柱的长度分别为l2′＝9.0 cm、l1′＝16.0 cm，如图乙所示。已知旋转过程中封闭气体的温度不变，求图乙中右边玻璃管中封闭气体的压强p1′。
解析：设题图甲中左、右两边封闭气体的压强分别为p1、p2，题图乙中左边玻璃管中封闭气体的压强为p2′
根据玻意耳定律p1l1＝p1′l1′，p2l2＝p2′l2′
状态参量p1＝p2＋ρg(l1－l2)
p2′＝p1′＋ρg(l1′－l2′)
解得p1′＝67.8 cmHg。
答案：67.8 cmHg
10．(10分)(2026·黑龙江齐齐哈尔市模拟)如图所示是测量物体质量的简易“气压秤”。其中，汽缸静止平放在实验台上，用厚度不计、面积为S的活塞封住部分气体(可视为理想气体)，活塞连同上面的支撑杆、置物平台总质量为M(以下简称“活塞系统”)，汽缸内壁划有质量刻度线，可以读取置物平台上对应物体的质量。开始时，置物平台上未放物体，活塞系统处于静止状态，气体高度为1.5h；向置物平台上增加物体后，气体高度减为h。已知汽缸内气体温度与环境温度始终保持相同且不变，大气压强为p0，重力加速度取g。求：
(1)置物平台上未放置物体时内部气体压强p1；(4分)
(2)置物平台上增加物体的质量m。(6分)1．黑磷的原子按照一定的规则排列呈片状结构，电子在同一片状平层内容易移动，在不同片状平层间移动时受到较大阻碍，则黑磷(　　)
A.属于多晶体
B.没有固定的熔点
C.导电性能呈各向异性
D.没有天然的规则几何外形
解析：选C。黑磷的原子按照一定的规则排列呈片状结构，属于单晶体，有固定的熔点和天然的规则几何外形，故 A、B、D错误；根据电子在同一片状平层内容易移动，在不同片状平层间移动时受到较大阻碍可知，导电性能呈各向异性，故C正确。
2.(2026·江苏如皋市适应性测试)如图所示，将蒲公英的球状冠毛泡到水里，表面的绒毛将水撑开一个保护罩，再拿出来，绒毛还能保持干燥，原因是(　　)
A.泡的时间短
B.水浸润绒毛
C.水虽浸润绒毛，但有水的表面张力作用
D.水不浸润绒毛，同时有水的表面张力作用
解析：选D。将蒲公英的球状冠毛泡到水里，表面的绒毛将水撑开一个保护罩，再拿出来，绒毛还能保持干燥，原因是水不浸润绒毛，同时有水的表面张力作用。
3．(2026·江苏苏锡常镇一模)石墨烯是从石墨中分离出的新材料，其中碳原子紧密结合成单层六边形晶格结构，如图所示，则(　　)
A.石墨是非晶体
B.石墨研磨成的细粉末就是石墨烯
C.单层石墨烯厚度约3 μm
D.碳原子在六边形顶点附近不停地振动
解析：选D。石墨是晶体，故A错误；石墨烯是石墨中提取出来的新材料，故B错误；单层石墨烯厚度与原子尺寸10－10 m接近，故C错误；根据分子动理论可知，固体分子在平衡点不停地振动，故D正确。
4.在透明吸管内，手指和液体之间密封一定质量的气体，如图所示，由于手的接触，密封气体温度高于外界气体，则(　　)
A.密封气体压强高于外界气体压强
B.图中液体与吸管内壁之间是不浸润的
C.密封气体分子数密度等于外界气体分子数密度
D.密封气体分子平均动能高于外界气体分子平均动能
解析：选D。设液柱的质量为m，横截面积为S，外界大气压强为p0，对液柱分析，密封气体压强p＝p0－，因此密封气体压强低于外界气体压强，且吸管内部压强不变，由pV＝nRT可知，密封气体温度升高，体积就会变大，分子数密度就会减小，因此密封气体分子数密度小于外界气体分子数密度，故A、C错误；由题图可知，液体在吸管内呈下凹状，液体与吸管内壁之间是浸润的，故B错误；温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大，因此密封气体分子平均动能高于外界气体分子平均动能，故D正确。
5．(2026·山东潍坊市模拟)下列四幅图片涉及的物理现象，说法正确的是(　　)
A.甲图中用粗棉线实现自动浇水，利用了毛细现象
B.乙图中热针接触涂蜡固体后，蜡融化区域呈现圆形，说明该固体为非晶体
C.丙图中抽去玻璃板后两种气体混合，原因是分子间存在引力
D.丁图中用手推动封闭注射器的活塞时阻力增大，原因是分子斥力增大
解析：选A。题图甲中用粗棉线实现自动浇水，利用了毛细现象，故A正确；题图乙说明固体在传导热量上具有各向同性，多晶体和非晶体都具有各向同性，说明该固体可能是多晶体，也可能是非晶体，故B错误；题图丙中抽去玻璃板后两种气体混合，原因是分子不停地做无规则的热运动，故C错误；题图丁中封闭注射器的出射口，按压管内封闭气体过程中阻力增大，是气体压强逐渐变大的缘故，故D错误。
6.
(2026·江苏射阳中学模拟预测)如图所示为一定质量理想气体状态变化时的p－T图像，由图像可知，此气体的体积(　　)
A.先不变后变大 B．先不变后变小
C.先变大后不变 D．先变小后不变
解析：选B。根据＝C可得p＝T，可知A→B为等容变化，即体积不变；由题图可知B→C为等温变化，压强变大，由＝C可知体积变小，所以气体的体积先不变后变小。
7.(2026·广东汕头市模拟)一个简易温度计的结构如图所示，长直玻璃管竖直固定，上端与玻璃球形容器相连，下端通过软管与柱形开口容器相连，用水银将一定质量的空气封闭在球形容器内。大气压强保持不变，上下移动柱形容器使左右水银面平齐时，长直玻璃管中水银面对应刻度可以表示外界温度，则玻璃管M、N区间内的刻度可能正确的是(　　)
解析：选A。因为大气压强保持不变，所以球形容器内气体做等压变化，则其体积V与热力学温度T成正比，由此可知，温度越高，体积越大，则玻璃管M、N区间内的刻度越靠下，对应温度越高，又因为摄氏温度与热力学温度差值不变，则M、N区间内的刻度分布均匀。
8.(10分)(2026·陕西渭南市教学质检)某热机的工作循环如图所示。一定质量的理想气体经ABCDA完成循环过程，AB和CD均为等压过程，BC和DA均为等温过程。已知T1＝900 K，T2＝300 K，气体在状态A的压强p1＝4.0×105 Pa，体积VA＝0.1 m3，气体在状态C的体积VC＝0.6 m3。求：
(1)气体在状态B的体积VB；(4分)
(2)气体在状态D的压强p2和体积VD。(6分)
解析：(1)从A到B状态，气体经历等压过程，根据盖-吕萨克定律有＝
代入数据解得VB＝0.3 m3。
(2)从B到C状态，气体经历等温过程，由于气体在状态C和状态D时的压强相等，根据玻意耳定律有p1VB＝p2VC
故气体在状态D的压强p2＝2.0×105 Pa
从C到D状态，气体经历等压过程，根据盖-吕萨克定律得＝
解得VD＝0.2 m3。
答案：(1)0.3 m3　(2)2.0×105 Pa　0.2 m3
9．(8分)(2026·河北承德市期末)在两端封闭、粗细均匀的U形细玻璃管内有一段水银柱，水银柱的两端各封闭有一段理想气体。当U形管两端竖直朝上时，左、右两边气体柱的长度分别为l1＝15.0 cm，l2＝10.0 cm，如图甲所示；现将U形管沿纸面缓慢旋转180°，使U形管两端竖直朝下，此时左、右两边气体柱的长度分别为l2′＝9.0 cm、l1′＝16.0 cm，如图乙所示。已知旋转过程中封闭气体的温度不变，求图乙中右边玻璃管中封闭气体的压强p1′。
解析：设题图甲中左、右两边封闭气体的压强分别为p1、p2，题图乙中左边玻璃管中封闭气体的压强为p2′
根据玻意耳定律p1l1＝p1′l1′，p2l2＝p2′l2′
状态参量p1＝p2＋ρg(l1－l2)
p2′＝p1′＋ρg(l1′－l2′)
解得p1′＝67.8 cmHg。
答案：67.8 cmHg
10．(10分)(2026·黑龙江齐齐哈尔市模拟)如图所示是测量物体质量的简易“气压秤”。其中，汽缸静止平放在实验台上，用厚度不计、面积为S的活塞封住部分气体(可视为理想气体)，活塞连同上面的支撑杆、置物平台总质量为M(以下简称“活塞系统”)，汽缸内壁划有质量刻度线，可以读取置物平台上对应物体的质量。开始时，置物平台上未放物体，活塞系统处于静止状态，气体高度为1.5h；向置物平台上增加物体后，气体高度减为h。已知汽缸内气体温度与环境温度始终保持相同且不变，大气压强为p0，重力加速度取g。求：
(1)置物平台上未放置物体时内部气体压强p1；(4分)
(2)置物平台上增加物体的质量m。(6分)
解析：(1)初态时，对活塞系统进行受力分析有
Mg＋p0S＝p1S
解得p1＝＋p0。
(2)当往活塞系统放置物体后，再次对活塞系统受力分析有(M＋m)g＋p0S＝p2S
由于气体温度不变，根据玻意耳定律有
p1·1.5hS＝p2·hS
联立解得m＝。
答案：(1)＋p0　(2)第2讲　固体、液体和气体
[复习目标]
1．了解晶体的性质，知道晶体和非晶体的区别，了解液晶的性质。　2.了解液体的表面张力现象和毛细现象，知道浸润和不浸润现象。　3.理解气体压强产生的原因及微观解释，会求解气体的压强。　4.能够应用气体实验三定律解决简单的问题。
一、固体
1．晶体和非晶体
(1)固体分为晶体和非晶体两类。晶体又分为单晶体和多晶体。
(2)晶体和非晶体的比较
分类 晶体 非晶体
单晶体 多晶体
外形 有规则的形状 无确定的几何形状 无确定的几何外形
熔点 确定 确定 不确定
物理性质 各向异性 各向同性 各向同性
典型物质 石英、云母、明矾、食盐 各种金属 玻璃、橡胶、蜂蜡、松香、沥青
转化 晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化
2.晶体的微观结构
在各种晶体中，原子(或分子、离子)都按照一定的规则排列，具有空间上的周期性。晶体在不同方向上排列方式不同，表现为某些物理性质的各向异性。
二、液体
1．液体的表面张力
概念 使液体表面绷紧的力
成因 表面层中分子间的距离大，分子间的相互作用力表现为引力
作用 使液体表面有收缩的趋势
方向 表面张力跟液面相切，与分界面垂直
2．浸润和不浸润
(1)浸润：一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上的现象。
(2)不浸润：一种液体不会润湿某种固体，也不会附着在固体表面的现象。
(3)原因：当液体和与之接触的固体的相互作用比液体分子间的相互作用强时，液体能够浸润固体，反之，液体则不浸润固体。
(4)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。管的内径越小，毛细现象越明显。
3．液晶
(1)液晶态既具有液体的流动性，又在一定程度上具有晶体分子规则排列的性质。
(2)分子取向排列的液晶具有光学各向异性。
1．(1)单晶体的所有物理性质都是各向异性的。(　　)
(2)液晶是液体和晶体的混合物。(　　)
(3)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。(　　)
(4)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。(　　)
提示：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√
三、气体
1．温度和温标
(1)容器中的大量分子组成的系统叫热力学系统，简称系统。系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称外界。描述系统的状态参量有压强、体积、温度等。无外界影响下，系统内各部分状态参量稳定，系统处于平衡态。
(2)当两个系统在接触时，若它们的状态参量不发生变化，则这两个系统处于热平衡；如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡；一切互为热平衡的系统都具有相同的温度。
(3)热力学温标表示的温度叫作热力学温度，它是国际单位制中七个基本物理量之一，用符号T表示，单位是开尔文，简称开，符号为K。摄氏温度t与热力学温度T的关系：T＝t＋273.15K。
2．气体压强
(1)产生的原因
由于大量气体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作气体的压强。
(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数密度。
3．气体实验定律
(1)玻意耳定律：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比。表达式为p1V1＝p2V2。
(2)查理定律：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成正比。表达式为＝。
(3)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V与热力学温度T成正比。表达式为＝。
4．理想气体状态方程
(1)理想气体
①宏观上讲，理想气体是指在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体，实际气体在压强不超过大气压的几倍、温度不低于零下几十摄氏度时，可视为理想气体。
②微观上讲，理想气体的分子间相互作用力可忽略不计，也不计气体分子与器壁碰撞的动能损失。
(2)理想气体状态方程：＝或＝C。
5．气体实验定律的微观解释
(1)玻意耳定律的微观解释：一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能是一定的。体积减小时，分子的数密度增大，单位时间内、单位面积上碰撞器壁的分子数就多，气体的压强就增大。
(2)盖-吕萨克定律的微观解释：一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的平均动能增大，只有气体的体积同时增大，使分子的数密度减小，才能保持压强不变。
(3)查理定律的微观解释：一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的数密度保持不变，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强就增大。(均选填“增大”或“减小”)
2．(1)若气体的温度不断升高，则其压强也一定不断增大。(　　)
(2)在完全失重的状态下，气体的压强为零。(　　)
(3)理想气体是为了研究问题的方便提出的一种理想化模型。(　　)
(4)当分子热运动变剧烈时，压强一定增大。(　　)
提示：(1)×　(2)×　(3)√　(4)×
考点一　固体和液体
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)只要是具有确定熔点的物体必定是晶体，反之，必是非晶体。
2．液体表面张力
形成原因 表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，分子间的相互作用力表现为引力
表面特性 表面层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绷紧的弹性薄膜，分子势能大于液体内部的分子势能
(2026·河北省多校省级联考)我国在光学晶体理论方面取得了原创性突破—菱方氮化硼晶体，这是目前已知最薄的光学晶体。下列关于晶体的说法正确的是(　　)
A．单晶体有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点
B．晶体熔化过程中，分子平均动能不变
C．晶体熔化过程中，分子平均势能不变
D．单晶体的光学性质一定具有各向异性
[解析]　单晶体和多晶体均有固定的熔点，故A错误；晶体熔化过程中温度不变，分子平均动能不变，故B正确；晶体熔化吸收热量，内能增加，由于分子平均动能不变，所以分子平均势能必增加，故C错误；单晶体在某些物理性质上是各向异性的，但其光学性质不一定具有各向异性，故D错误。
[答案]　B
(2026·江苏扬州市期末)在玻璃管内加入水银，液面出现如图所示现象，下列说法正确的是(　　)
A．水银浸润玻璃，表面层中的水银分子间作用力表现为斥力
B．水银浸润玻璃，表面层中的水银分子间作用力表现为引力
C.水银不浸润玻璃，表面层中的水银分子间作用力表现为斥力
D．水银不浸润玻璃，表面层中的水银分子间作用力表现为引力
[解析]　由题图可知，水银不浸润玻璃，表面层中的水银分子间作用力表现为引力。
[答案]　D
(2026·江苏宿迁市模拟)我国科学家把金属铋块熔化成液态铋，再经挤压后得到单原子层金属铋片，与铋块相比，铋片的导电性能和机械强度显著增强，则(　　)
A．铋块熔化过程中温度不断升高
B．液态铋表面分子间作用力表现为引力
C．铋片中的分子呈无规则排列
D．铋片中的分子在做布朗运动
[解析]　金属熔化属于晶体熔化过程，熔化时虽然吸热，但温度保持在熔点不变，直到全部熔化，故A错误；液体表面分子间作用力表现为引力，这是液体表面张力形成的原因，液态铋表面分子间作用力为引力符合物理规律，故B正确；金属固态通常为晶体结构，原子排列有序，由题意铋片导电性和机械强度增强，说明其结构更有序(如单层晶体结构)，而非无规则排列，故C错误；布朗运动是悬浮微粒在流体中的无规则运动，而固体分子仅在平衡位置附近振动，不会发生布朗运动，故D错误。
[答案]　B
考点二　气体实验定律的理解及基本应用
1．解题的基本思路
2．理想气体状态方程与气体实验定律的关系
＝
考向1　气体实验定律的微观解释
(2025·黑吉辽蒙卷，T2)某同学冬季乘火车旅行，在寒冷的站台上从气密性良好的糖果瓶中取出糖果后拧紧瓶盖，将糖果瓶带入温暖的车厢内一段时间后，与刚进入车厢时相比，瓶内气体(　　)
A．内能变小　　　　 　B．压强变大
C．分子数密度变大 D．每个分子动能都变大
[解析]　糖果瓶从刚进入车厢到进入车厢一段时间后，瓶内气体温度升高，内能变大，A错误；气体体积不变，温度升高，由查理定律可知，气体压强变大，B正确；糖果瓶气密性良好，气体分子数不变，气体体积不变，则分子的数密度不变，C错误；气体的温度升高，分子的平均动能变大，但并非每个分子动能都变大，D错误。
[答案]　B
(2023·江苏卷，T3)如图所示，密闭容器内一定质量的理想气体由状态A变化到状态B。该过程中(　　)
A．气体分子的数密度增大
B．气体分子的平均动能增大
C．单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小
D．单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减小
[解析]　根据＝C可得p＝T，则从A到B为等容线，即从A到B气体的体积不变，则气体分子的数密度不变，A错误；从A到B气体的温度升高，则气体分子的平均动能增大，B正确；从A到B气体的压强增大，气体分子的平均速率增大，则单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力增大，C错误；气体的分子密度不变，从A到B气体分子的平均速率增大，则单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数增大，D错误。
[答案]　B
考向2　气体实验定律的应用
(2026·陕西省部分学校联考)如图甲所示，T形活塞固定在水平面上，一定质量的理想气体被封闭在导热性能良好、质量m＝25 kg的汽缸中，汽缸的容积V＝0.05 m3、横截面积S＝0.05 m2，改变环境温度，缸内封闭气体的体积随热力学温度变化的图线如图乙所示。已知外界大气压强恒为p0＝1×105 Pa，活塞与汽缸内壁无摩擦且不漏气，重力加速度g取10 m/s2，求：
(1)封闭气体在状态A时的热力学温度TA；
(2)封闭气体在状态C时的压强pC。
[解析]　(1)由题图乙分析可知从状态A变化到状态B，气体发生等压变化有＝
解得TA＝280 K。
(2)在状态B时，设封闭气体的压强为pB，有
pB＝p0＋，＝
解得pC＝1.2×105 Pa。
[答案]　(1)280 K　(2)1.2×105 Pa
(2025·广东卷，T13)
如图是某铸造原理示意图，往气室注入空气增加压强，使金属液沿升液管进入已预热的铸型室，待铸型室内金属液冷却凝固后获得铸件。柱状铸型室通过排气孔与大气相通，大气压强p0＝1.0×105 Pa，铸型室底面积S1＝0.2 m2，高度h1＝0.2 m，底面与注气前气室内金属液面高度差H＝0.15 m，柱状气室底面积S2＝0.8 m2，注气前气室内气体压强为p0，金属液的密度ρ＝5.0×103 kg/m3，重力加速度g取10 m/s2，空气可视为理想气体，不计升液管的体积。
(1)求金属液刚好充满铸型室时，气室内金属液面下降的高度h2和气室内气体压强p1。
(2)若在注气前关闭排气孔使铸型室密封，且注气过程中铸型室内温度不变，求注气后铸型室内的金属液高度h3＝0.04 m时，气室内气体压强p2。
[解析]　(1)金属液刚好充满铸型室时，有
h1S1＝h2S2
代入数据解得h2＝0.05 m
则气室内气体的压强
p1＝p0＋ρg(h1＋H＋h2)
代入数据解得p1＝1.2×105 Pa。
(2)设注气后气室金属液液面下降的高度为h4
则有h3S1＝h4S2
解得h4＝0.01 m
由于注气过程中铸型室内温度不变，则对铸型室内气体，由玻意耳定律有
p0S1h1＝p′S1(h1－h3)
解得注气后铸型室内气体的压强
p′＝1.25×105 Pa
所以注气后气室内气体压强
p2＝p′＋ρg(h3＋H＋h4)
解得p2＝1.35×105 Pa。
[答案]　(1)0.05 m　1.2×105 Pa　(2)1.35×105 Pa
考点三　气体状态变化的图像
四种图像的比较
类别 特点(其中C为常量) 举例
p－V pV＝CT，即p、V之积越大的等温线温度越高，线离原点越远
p－ p＝CT，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高
p－T p＝T，斜率k＝，即斜率越大，体积越小
V－T V＝T，斜率k＝，即斜率越大，压强越小
(2023·重庆卷，T4)
密封于汽缸中的理想气体，从状态a依次经过ab、bc和cd三个热力学过程达到状态d。若该气体的体积V随热力学温度T变化的V－T图像如图所示，则对应的气体压强p随T变化的p－T图像正确的是(　　)
[解析]　由V－T图像可知，理想气体在ab过程做等压变化，bc过程做等温变化，cd过程做等容变化。根据理想气体状态方程＝C，bc过程理想气体的体积增大，温度不变，则压强减小。
[答案]　C
(2026·广东东莞市、揭阳市、韶关市期末)一定质量的理想气体的压强p与温度T的关系图像如图所示。气体先经过等压变化由状态A变为状态B，再经过等容变化由状态B变为状态C。已知气体在状态C的体积为6 L。求：
(1)气体在状态B的温度TB；
(2)气体在状态A的体积VA。
[解析]　(1)从B到C为等容变化，根据查理定律有＝
解得TB＝300 K。
(2)从B到C为等容变化，则有VB＝VC
从状态A到状态B为等压变化，根据盖-吕萨克定律有＝
解得VA＝4 L。
[答案]　(1)300 K　(2)4 L

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