学案-选修3-3-第八章-气体-知识点全面

第八章气体第一节气体的等温变化一、等温变化：一定质量的气体，在温度不变时发生的状态变化过程，叫做气体的等温变化。实验：探究气体等温变化的规律做一做：用注射器密闭一定质量的空气，缓慢地推动和拔出活塞，观察活塞中空气体积和压强的变化？主要步骤：1、密封一定质量的气体。2、改变气体的体积，记录气体长度和该状态下压强的大小。3、数据处理。注意事项：1、尽量避免漏气。2、不要用手握住玻璃管。3、移动活塞要缓慢。探究结论：在误差范围内，温度不变时，一定质量的气体压强p和体积V成反比。误差分析：1、读数误差。2、漏气。二、玻意耳定律1、文字表述：一定质量某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比。2、公式表述：pV=C（常数）或p1V1=p2V23、条件:气体质量一定且温度不变4、适用范围：温度不太低，压强不太大5、利用玻意耳定律的解题思路：（1）明确研究对象（气体）；（2）分析过程特点，判断为等温过程；（3）列出初、末状态的p、V值；（4）根据p1V1=p2V2列式求解；三、P-V图像（等温线）物理意义：等温线上的某点表示气体的一个确定状态。同一条等温线上的各点温度相同，即p与V乘积相同。不同温度下的等温线，离原点越远，温度越高。第二节气体的等容变化和等压变化一、气体的等容变化1．等容变化：一定质量的某种气体，在体积不变时，压强随温度的变化叫做等容变化．2.查理定律⑴内容：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。⑵表达式：①②⑶适用条件：气体质量一定，体积不变⑷适用范围：压强不太大、温度不太低3．等容线：一定质量的某种气体在体积不变时，压强随温度变化关系的图线，叫气体的等容线．特点：等容线是延长线经过坐标原点的直线，图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一根等容线上各状态的体积相同，斜率反映体积大小，斜率越大，体积越小（同一温度下，压强大的体积小）如图所示，V2V1．4．查理定律的分比形式即一定质量的气体在体积不变的条件下，压强的变化量与热力学温度的变化量（等于摄氏温度变化量）成正比。注意：p与热力学温度T成正比，不与摄氏温度成正比，但压强的变化p与摄氏温度t的变化成正比二、气体的等压变化1．等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度的变化叫做等压变化．2.盖·吕萨克定律⑴内容：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。⑵表达式：①②⑶适用条件：气体质量一定，压强不变⑷适用范围：压强不太大、温度不太低3．等压线：一定质量的某种气体在压强不变时，体积随温度变化关系的图线，叫气体的等压线．特点：等压线是延长线经过坐标原点的直线，图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一根等压线上各状态的压强相同，斜率反映压强大小，斜率越大，压强越小（同一温度下，体积大的压强小）如图所示，p2p1．4．盖·吕萨克定律的分比形式即一定质量的气体在压强不变的条件下，体积的变化量与热力学温度的变化量（等于摄氏温度变化量）成正比。注意：v与热力学温度T成正比，不与摄氏温度成正比，但体积的变化V与摄氏温度t的变化成正比TpTpTp2211CCTVTV或TTVVTVTV21212211或TVTVTV2211第三节理想气体的状态方程一.理想气体：1、理想气体：理想气体是实际气体的一种理想模型．微观上就是不考虑分子本身的体积和分子间相互作用力的气体。宏观上就是始终能遵守气体实验定律的气体．许多实际气体，在通常的温度和压强下，它们的性质都近似于理想气体特点：1）理想气体是不存在的，是一种理想模型。2）在温度不太低,压强不太大时实际气体都可看成是理想气体。3）从微观上说：分子间以及分子和器壁间，除碰撞外无其他作用力，分子本身没有体积，即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间。4）从能量上说：理想气体的微观本质是忽略了分子力，没有分子势能，理想气体的内能只有分子动能。一定质量的理想气体的内能仅由温度决定,与气体的体积无关.推导过程从A→B为等温变化：由玻意耳定律pAVA=pBVB从B→C为等容变化：由查理定律又TA=TBVB=VC解得推论：1．当状态变化过程中保持：某一个参量不变时，就可从气态方程分别得到玻意耳定律、查理定律、盖·吕萨克定律．此方程反应了几部分气体从几个分状态合为一个状态（或相反）时各状态参量之间的关系二、理想气体的状态方程1、内容：一定质量的某种理想气体在从一个状态变化到另一个状态时，尽管p、V、T都可能改变，但是压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。2、公式：注：恒量C由理想气体的质量和种类决定，即由理想气体的物质的量决定3、使用条件:一定质量的某种理想气体.4、气体密度式：以1mol的某种理想气体为研究对象，它在标准状态或设为1mol理想气体在标准状态下的常量，叫做摩尔气体常量．P(atm),V(L):R=0.082atm·L/mol·KP(Pa),V(m3):R=8.31J/mol·K一摩尔理想气体的状态方程：三、克拉珀龙方程CBBCppTTCCCAAATVpTVp112212pVpVTTpVCT22112211222111.TTppTpTp等压等温推论一222111.TVpTVpTpV推论二121122PPTTK273L/mol4.22atm1000TVp，，KL/molatm082.0273K22.4L/molatm1000TVpK/mol31.8273K/molm1022.4Pa10013.133-5000JTVp000TVpRRTpVnRTpVRTMmpV或克拉珀龙方程是任意质量的理想气体的状态方程，它联系着某一确定状态下，各物理量的关系。对实际气体只要温度不太低，压强不太大就可应用克拉珀龙方程解题．任意质量的理想气体状态方程：PV＝nRT(1)n为物质的量，R＝8.31J/mol.k——摩尔气体恒量(2)该式是任意质量的理想气体状态方程，又叫克拉帕龙方程理想气体状态方程的应用要点：1）选对象——根据题意，选出所研究的某一部分气体．这部分气体在状态变化过程中，其质量必须保持一定．2）找参量——找出作为研究对象的这部分气体发生状态变化前后的一组T、p、V数值或表达式．其中压强的确定往往是个关键，需注意它的一些常见情况(参见第一节)，并结合力学知识(如力平衡条件或牛顿运动定律)才能写出表达式．3）认过程——过程表示两个状态之间的一种变化方式，除题中条件已直接指明外，在许多情况下，往往需要通过对研究对象跟周围环境的相互关系的分析中才能确定．认清变化过程这是正确选用物理规律的前提．4）列方程——根据研究对象状态变化的具体方式，选用气态方程或某一实验定律．代入具体数值时，T必须用热力学温度，p、V两个量只需方程两边对应一致．第四节气体热现象的微观意义一、随机性与统计规律1、在一定条件下，若某事件必然出现，这个事件叫做必然事件2、若某件事不可能出现，这个事件叫做不可能事件3、若在一定条件下某事件可能出现，也可能不出现，这个事件叫做随机事件二、气体分子运动的特点●气体分子距离比较大，分子间作用力很弱，分子除了相互碰撞或跟器壁碰撞外不受力而做匀速直线运动，因而会充满它能达到的整个空间●气体分子数量巨大，之间频繁地碰撞，分子速度大小和方向频繁改变，运动杂乱无章，任何一个方向运动的气体分子都有，各个方向运动的分子数目基本相等三、气体温度的微观意义★如图，通过定量分析得出：理想气体的热力学温度T与分子的平均动能成正比为比例常数★温度是分子平均动能的标志四、气体压强的微观意义1、从微观角度看，气体对容器的压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的“大米模拟实验”在某高度，将大米连续倒在秤盘上，观察示数；在更高的位置，将大米连续倒在秤盘上，观察示数实验现象：位置越高，台秤的示数越大实验结论：气体分子平均动能越大，气体压强越大在相同高度，将大米更密集倒在秤盘上，观察示数实验现象：倒在秤盘上的大米越密集，示数越大实验结论：气体分子越密集，气体压强越大结论:气体压强的大小跟两个因素有关：▲气体分子的平均动能（宏观：温度）▲气体分子的密集程度（宏观：体积）五、对气体实验定律的微观解释▲玻意耳定律的微观解释（查理定律和盖吕萨克定律见教材29页）kEaTa第一节课堂练习例题1：一定质量气体的体积是20L时，压强为1×105Pa。当气体的体积减小到16L时，压强为多大？设气体的温度保持不变。解：以气体为研究对象，由p1V1=p2V2得例题2：如图所示，汽缸内封闭着一定温度的气体，气体长度为12cm。活塞质量为20kg，横截面积为100cm²。已知大气压强为1×105Pa。求：汽缸开口向上时，气体的长度。例题3：一定质量的气体由状态A变到状态B的过程如图所示，A、B位于同一双曲线上，则此变化过程中，温度（）A、一直下降B、先上升后下降C、先下降后上升D、一直上升答案：B第二节课堂练习例1：某种气体在状态Ａ时压强2×105Pa,体积为1m3,温度为200K,(1)它在等温过程中由状态A变为状态B,状态B的体积为2m3,求状态B的压强.(2)随后,又由状态B在等容过程中变为状态C,状态C的温度为300K,求状态C的压强.解(1)气体由状态A变为状态B的过程遵从玻意耳定律.由pAVA=PBVB,PB=105Pa(2)气体由状态B变为状态C的过程遵从查理定律.由pc=1.5×105Pa例题2：PaVVpp521121025.1。的体积为时得气体温度升高吕萨克定律由盖。）（末状态时，）（解：初状态时3232-30040012232111033.1101.0TTC100TVTV-400KK10027273T;100.1VK300K27273TVV122211mmmccBBTpTp时体积是多大？度升高压强不变的情况下，温在时的体积为一定质量的空气，C100,10.01C2732m例题3：一定质量的气体，保持体积不变，温度从1℃升高到5℃，压强的增量为2.0×103Pa，则[]A．它从5℃升高到10℃，压强增量为2.0×103PaB．它从15℃升高到20℃，压强增量为2.0×103PaC．它在0℃时，压强约为1.4×105PaD．它在0℃时，压强约为0第三节课堂练习例题1:一水银气压计中混进了空气，因而在27℃，外界大气压为758mmHg时，这个水银气压计的读数为738mmHg，此时管中水银面距管顶80mm，当温度降至-3℃时，这个气压计的读数为743mmHg，求此时的实际大气压值为多少mmHg？例题2：教室的容积是100m3，在温度是7℃，大气压强为1.0×105Pa时，室内空气的质量是130kg，当温度升高到27℃时大气压强为1.2×105Pa时，教室内空气质量是多少？解：初态：P1=1.0×105pa，V1=100m3，T1=273+7=280K末态：P2=1.2×105Pa，V2=？，T2=300K根据理想气体状态方程：说明有气体流入房间。故选得错。、故析：C104.1273K,,BA,50000112211TPapTpTpTpTp222111TVPTVP31122123.89mVTPTPV12VVkgmVVm6.1451303.891001212