热学复习-高考复习-3-3.

气体的性质教学目标：•知道气体的状态和状态参量；会计算气体的压强。理解热力学温标；知道绝对零度的意义。理解玻意耳定律；知道p-V图像；会研究一定质量的气体当温度不变时气体的压强跟体积的关系。理解查理定律；知道p-t图像；理解用热力学温度表示的查理定律的公式；知道p-T图像。理解盖•吕萨克定律；知道V-t图像；理解用热力学温度表示盖•吕萨克定律的公式；知道V-T图像。知道理想气体；理解理想气体的状态方程；（理想气体状态方程的应用，只限于每一容器内气体体积质量不变的情况，且计算不过于复杂；不要求p-V、p-T、V-T图像的转换。）重点与难点•本章研究气体变化规律，首先通过实验研究了一定质量的气体在等温、等容和等压条件下发生状态变化所遵循的三个实验定律，推导出理想气体状态方程。•本章中气体状态参量、气体实验定律、理想气体状态方程、气体的图像是重点，气体压强的计算、理想气体状态方程的运用是难点。知识网络结构图气体气体的状态参量气体的实验定律理想气体和理想气体状态方程压强温度体积玻意耳定律查理定律盖•吕萨克定律气体的状态参量1、体积气体分子所能达到的空间单位m3、L、ml装气体容器的容积2、温度物体的冷热程度单位摄氏度（0c）摄氏温度热力学温度单位开尔文（K）是分子平均动能的标志摄氏温度与热力学温度的关系：绝对零度：-273.150c=0KT=273+t温度的变化量相同：tT变化1K等于变化10c3、压强产生原因：大量气体分子对器壁频繁碰撞，对器壁产生一个持续的压力而形成。单位在国际单位制中压强的单位为帕斯卡，国际符号为PaghSFp常用单位有：标准大气压（atm）、cmHg等1atm=1.01×105Pa=76cmHg;1Pa=1N/m2均匀圆柱体的密度为液体的密度或A、汞柱型气体压强计算：对汞柱受力分析设大气压强为p0，汞柱高为h求封闭气体压强P(单位：cmHg)。hpp01hpp02sin03hpp12θ3θ4h1h2AB5h7h86sin04hpp20hppB2101hhphppBA06pphpp07hpp08B、活塞型气体压强计算：对活塞或气缸受力分析设大气压强为p0，活塞质量为m、横截面积为s，气缸质量为M，求封闭气体的压强P(单位：Pa)。1smgpp0123402ppsMgpp03smgpp04smgpp01.理想气体：宏观上，严格遵从气体实验三定律的气体。微观上，分子没有大小，分子与分子除了碰撞时的作用力外没有其它的相互作用力，分子与分子、分子与气壁之间的碰撞都是弹性碰撞。这样的气体称为理想气体。2．看作理想气体的条件：常温、常压下任何气体都可看作理想气体．即在温度不太低，压强不太大的情况下，实际气体均满足气体实验三定律1、盖•吕萨克定律一定质量的气体，在压强不变的条件下，温度每升高（或降低）一摄氏度，增大（或减小）的体积是它在零摄氏度时体积的．2731内容：一定质量的气体，在压强不变的条件下，气体的体积与热力学温度成正比。)2731(0tVVt11122212VTVVVVTTTT或（表示00c时气体的体积）0VmV211221TTmm密度与热力学温度成反比（等压）。等压变化图象：TV0-273-273t0P0Vt0P0物理意义：1、V-t图象过-2730c，与纵坐标的交点为0摄氏度时的气体体积。3、V-T图象过原点的一条直线，同一气体比较，斜率大的压强小。2、同一气体的两条等压且：。红黑pp注意：线条尾端要虚线研究一定质量的气体在体积保持不变的情况下，它的压强怎样随温度的变化而变化。实验目的：实验仪器:烧瓶（带软木塞），玻璃管，橡皮连接管，水银压强计，温度计，盛水容器，冰，冷水，（几种不同温度的）热水。实验方法：调节水银压强计的可动管A，使B管水银面始终保持在同一水平面上。改变气体温度，得到多次压强值。一只烧瓶上连一根玻璃管，用橡皮管把它跟一个水银压强计连在一起，从而在烧瓶内封住一定质量的空气。上下移动压强计，使得其中的两段水银柱的高度在同一水平面上。标记下Ｂ管水银柱的高度。实验步骤一：将烧瓶放入纯净冰水混合物中，观察压强计水银柱的高度变化情况。瓶中气温降低(温度为T1），B柱上升，A柱下降。瓶中气体体积减小。A管下降，使Ｂ管中水银柱高度与开始时相同,保证气体体积不变.记录下ＡＢ水银柱的高度差H1，以得出内外气体压强之差。实验步骤二：将烧瓶放入某一温度的热水中（水温可由温度计测出T2），观察压强计中水银柱的高度变化情况。气体温度上升，Ａ柱上升，Ｂ柱下降，瓶内气体体积增大。上提Ａ管，仍然使Ｂ管水银柱的高度与开始时相同，保证气体体积不变。再记录下ＡＢ管水银柱高度之差H2，以得出内外气体压强之差。实验步骤三：一．由水银压强计分别读出多次的压强Ｐ0,Ｐ1，Ｐ２，Ｐ３。二．由温度计所测出相应的摄氏温度ｔ0,t１，t２，t３。三．由以上数据得出气体压强和温度之间的定性关系实验处理：压强随着温度的升高而增大，随着温度的降低而减小，但压强Ｐ和温度ｔ不是正比关系。即一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度每升高(降低)１℃，气体的压强增大(减小)０℃时压强的1/273。t0tP=P(1+)273查理定律将上式变形得：Ｐt／（273＋t）＝Ｐ0／273得公式：一定质量的气体，在体积不变的条件下，气体的压强与热力学温度成正比。一定质量的气体在压强不太大，温度不太低的情况下，保持体积不变时，气体压强随温度的变化关系:11122212PTPPΔP===PTTTΔT或微观解释:一定质量的气体，在体积不变时，它的单位体积内的分子数不变，当温度升高时，气体分子的平均动能增大，平均速率增大，压强增大，反之，压强减小。实验图象：实验图象可分为P—t图象和P—T图象。但可用下图一同表现出来。图中以Ｏ为原点的是Ｐ－Ｔ图象，以Ｏ`为原点的是Ｐ－ｔ图象。Ｏ`：坐标(273,0)。Po：0℃时气体的压强大小。θ：tgθ=P0/2730℃时压强的１／273。想一想：为什么Ｏ点附近用虚线？1122pTTp1112pTTppp等容Tp0Pt0-273P0物理意义：1、p-t图象过-2730c，与纵坐标的交点为0摄氏度时的气体体积。2、同一气体的两条等容线且：。红黑VV3、p-T图象过原点的一条直线，同一气体比较，斜率大的体积小。注意：线条尾端要虚线例题精选：１．封闭在容积不变的容器内装有一定质量的气体，当它的温度为27℃时，其压强为4×104Pa，那么，当它的温度升高到37℃时，它的压强为多大？解：因为气体体积不变，故气体为等容变化。初态：Ｐ１＝4×104Pa，Ｔ１＝t1+273=27+273=300K。末态：Ｐ２未知，Ｔ２＝t2+273=37+273=310K。由查理定律可知：Ｐ１／Ｔ１＝Ｐ２／Ｔ２变形可得：Ｐ２＝Ｐ１·（Ｔ２／Ｔ１）＝4×104·310/300＝4.13×104(Pa)例题精选：例1．一定质量的气体在0℃时压强为p0，在27℃时压强为p，则当气体从27℃升高到28℃时，增加的压强为A.1/273p0B.1/273pC.1/300p0D.1/300p解：根据p/T＝C可得pt＝p0（1+t/273），所以p＝p0（1+27/273），p'＝p0(1+28/273),∴△p＝p'－p＝1/273p0根据p1/T1＝p2/T2得p/（273+27）＝p‘/（273+28）从而p'＝301/300p∴△p＝p'－p＝1/300p例题精选：例2.如图8.2—3所示，两端封闭的粗细均匀的、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，开始时两部分气体温度相同，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？【解析】判断容器间液柱移动方向常用“假设法”先假设水银柱不移动，即假设两端空气柱体积不变，用查理定律分别对上、下两部分气体列式，求得两气柱升高温度前后压强的增量△p1和△p2。若△p1＝△p2，则水银柱不移动；若△p1△p2，则水银柱下移；若△p1△p2，则水银柱上移。以及p1p2可得△p1△p2，所以水银柱上移。112212121122PΔPPΔP==T=TΔT=ΔTTΔTTΔT；且；例题精选：例3.容积为2L的烧瓶，在压强为1.0×105Pa时，用塞子塞住，此时温度为27℃，当把它加热到127℃时，塞子被打开了，稍过一会儿，重新把盖子塞好，停止加热并使它逐渐降温到27℃，求：（1）塞子打开前的最大压强（2）27℃时剩余空气的压强【解析】塞子打开前，瓶内气体的状态变化为等容变化。塞子打开后，瓶内有部分气体会逸出，此后应选择瓶中剩余气体为研究对象，再利用查理定律求解。（1）塞子打开前：选瓶中气体为研究对象，初态：p1＝1.0×105Pa，T1＝273+27＝300K末态：p2＝？，T2＝273+127＝400K由查理定律可得：p2＝T2/T1×p1＝400/300×1.0×105Pa≈1.33×105Pa（2）塞子塞紧后，选瓶中剩余气体为研究对象。初态：p1'＝1.0×105Pa，T1'＝400K末态：p2'＝？T2'＝300K由查理定律可得：p2'＝T2'/T1'×p1'＝300/400×1.0×105≈0.75×105Pa3、等温变化实验:gSmMpp40111注射器读数VSMgFpp0222注射器读数V注射器活塞质量为M，横截面积为S，钩码的质量均为m，大气压强为P0。弹簧秤示数为F注意1、整个实验过程中必须保证质量不变，即不能漏气：（橡皮帽、活塞）2、整个实验过程中必须保证温度不变实验中用压强计直接读出实验中若偏差较大，则考虑T和气体M4、玻意耳定律:内容：一定质量的气体，在温度不变的条件下，它的压强跟体积的乘积是不变的公式：2211VpVpmV2211mpmp1122PP密度与压强成正比（等温、质量一定）。VP0P-V图象为双曲线，同一气体的两条等温线比较，双曲线顶点离坐标原点远的温度高。黑红TT等温注意：双曲线不能与坐标轴相交，只能无限靠近。用气体定律解题的步骤1．确定研究对象．被封闭的气体(满足质量不变的条件)；2．用一定的数字或表达式写出气体状态的初始条件(p1，V1，T1，p2，V2，T2)；3．根据气体状态变化过程的特点，列出相应的气体公式(本节课中就是玻意耳定律公式)；4．将各初始条件代入气体公式中，求解未知量；5．对结果的物理意义进行讨论．例1将一端封闭的均匀直玻璃管开口向下，竖直插入水银中，当管顶距槽中水银面8cm时，管内水银面比管外水银面低2cm．要使管内水银面比管外水银面高2cm，应将玻璃管竖直向上提起多少厘米？已知大气压强p0支持76cmHg，设温度不变解：根据题意，由图3：p1=p0+2＝78cmHg，V1=(8+2)S=10S，p2=p0-2=74cmHg，V2=[(8+2+x)-4]·S=(6+x)S．例2均匀U形玻璃管竖直放置，用水银将一些空气封在A管内，当A、B两管水银面相平时，大气压强支持72cmHg．A管内空气柱长度为10cm，现往B管中注入水银，当两管水银面高度差为18cm时，A管中空气柱长度是多少？注入水银柱长度是多少？分析：如图4所示，由于水银是不可压缩的，所以A管水银面上升高度x时，B管原水银面下降同样高度x．那么，当A、B两管水银面高度差为18cm时，在B管中需注入的水银柱长度应为(18+2x)cm．解：p1=p0=72cmHg，V1=10S，p2=p0+18＝90cmHg，V2＝lS．例3密闭圆筒内有一质量为100g的活塞，活塞与圆筒顶端之间有一根劲度系数k=20N/m的轻弹簧；圆筒放在水平地面上，活塞将圆筒分成两部分，A室为真空，B室充有空气，平衡时，L0=0.10m，弹簧刚好没有形变如图5所示．现将圆筒倒置，问这时B室的高度是多少？分析：汽缸类问题，求压强是关键：应根据共点力平衡条件或牛顿第二定律计算压强．L0解：圆筒正立时：圆筒倒立时，受力分析如图6所示，有