2013-2014学年高二物理粤教版选修3-3同步课件：第2章第6节气体状态参量.ppt

第六节 气体状态参量 固体、液体和气体 1理解描述气体状态的三个状态参量：温度、体积、 压强的物理意义 2理解热力学温标和绝对零度的意义，掌握热力学温 度与摄氏温度的换算关系 3理解气体压强的微观解释及影响压强的因素 研究物理学问题，要用些物理量来描述研究对象问 题不同，所用的物理量也不同，在力学中用位移、速度等 物理量描述物体的机械运动研究气体的热学性质，要用什 么物理量呢？例如，如何解释打足气的自行车胎在阳光曝晒 下会爆胎？物理学中，要用体积、压强、温度等物理量来描 述气体的状态，并把这几个物理量叫做气体的状态参量 1当一定质量气体的_都确定时，我 们就说这部分气体具有一定的状态，因此把_ 叫做一定质量气体的状态参量 2气体的体积(V) 气体的体积是指_，也就是气 体充满容器的容积 温度、体积、压强 体积、温度和压强 气体分子所能达到的空间 在标准状态下，1摩尔的任何气体所占的体积为_升 1升(L)1分米3(dm3)，1毫升(mL)1厘米3(cm3) 1 L_m3 _ cm3 3气体的温度(t，T) 温度用来表示物体的_；是物体内部_ 的标志 22.4 10-3 103 冷热程度 热运动平均动能 温标：摄氏温标(t)的单位是摄氏度，符号_ .在国际 单位制中，以_表示温度单位是_符号 _热力学温标(T)又称绝对温标 现在国际上公认的热力学温度的零度是273.15 ，叫 做绝对零度绝对零度是低温的极限，只能无限接近，但不 可能达到 就每一度的大小来说热力学温度和摄氏温度是相同的， 即_ 热力学温标开尔文 K Tt273.15 K 4气体的压强 (1)气体的压强：气体作用在器壁_叫 做气体的压强 (2)压强的单位：在国际单位制中，压强的单位是 _，简称_，符号_ 1帕斯卡(Pa)1牛/米2 (N/m2) 1标准大气压(atm)_厘米汞柱(cmHg)_毫米汞 柱(mmHg)1.013105 Pa 1105 Pa 单位面积上的压力 帕斯卡 帕 Pa 76 760 5从气体分子运动论的观点看来，气体压强是 _而产生的气体压强跟 _和_有关 大量的气体分子频繁地碰撞器壁 气体分子的平均动能 分子的密集程度 描述气体状态的量 在研究气体的性质时，可以用气体的体积、温度、压强 来描述气体的状态描述气体状态的物理量称为气体的状态 参量 1体积( V) 气体的体积就是指气体分子所能达到的空间，也就是气 体所充满的容器的容积 由于气体分子之间的距离比较大，分子间的相互作用力 十分微弱，所以气体很容易扩散 一定质量的气体，体积越小，气体分子的密度就越大 在国际单位制中，体积的单位有m3、dm3、cm3等在日 常生活和生产中，也常用升(符号是L)、毫升(符号是mL)作单 位 1 L1 dm3 103 m3；1毫升(mL)1厘米3(cm3) 关于气体的体积，下列说法正确的是( ) A气体的体积与气体的质量成正比 B气体的体积与气体的密度成正比 C气体的体积就是所有分子体积的总和 D气体的体积与气体的质量、密度和分子体积无关， 只决定于容器的容积 解析：气体分子之间的距离比较大，分子间的相互作用 力十分微弱，所以气体很容易扩散，给它多大空间，就能达 到多大空间气体的体积就是指气体分子所能达到的空间， 也就是气体所充满的容器的容积 答案：D 课堂训练 1（双选）如图所示，A、B两瓶子相对接，中间有 阀门隔离，A瓶充满气体，B瓶真空，打开阀门后，下列说 法正确的是( ) A气体的质量变大 B气体的体积变大 C气体的分子数变大 D气体的密度变小 解析：气体分子间的相互作用力十分微弱，很容易扩散 ，给它多大空间，就能达到多大空间阀门打开后，气体分 子将充满AB整个空间，体积变大，气体的分子数还是原来那 么多，质量也不变，根据 ，密度变小 答案：BD 2温度 (t、T) 温度是表示物体冷热程度的物理量；是物体内部热运动 平均动能的标志 用摄氏温标表示的温度叫做摄氏温度，用t表示，单位 是摄氏度，符号是. 在国际单位制中，以热力学温标表示温度，叫做热力学 温标(或绝对温标)用热力学温标表示的温度，叫做热力学 温度(或绝对温度)热力学温度用T表示热力学温度的单位 是开尔文，简称为开，符号是K，它是国际单位制中七个基 本单位之一热力学温度的零度是273.15 ，叫做绝对零 度绝对零度，理论上所能达到的最低温度，在此温度下物 体没有内能把273.15 定作热力学温标(绝对温标)的零 度，叫做绝对零度 就每一度的大小来说，热力学温度和摄氏温度是相同的 ，所以热力学温度跟摄氏温度间的关系为Tt273.15 K 为了简化，可以取273 为绝对零度，这样就有Tt273 K. （双选）关于热力学温度，下列说法正确的是( ) A23 250 K B温度升高1，也就是温度升高1 K C温度由t 升高到2t ，对应的热力学温度升高了 (273t)K D热力学温度和摄氏温度都可能取负值 解析：由摄氏温度和热力学温度的关系：Tt273 K 可知23 250 K，A、 B正确；D中初态热力学温度为t 273 K，末态为2t273 K，温度变化为t K，故D错误；对于 摄氏温度可取负值的范围为0273 ，因绝对零度达不到 ，故热力学温度不可能取负值，C错误 答案：AB 课堂训练 2（双选）关于热力学温标和摄氏温标，正确的说法 是( ) A. 热力学温标中的每1 K 与摄氏温标中每1 大小相等 B. 热力学温度升高1 K大于摄氏温度升高1 C. 热力学温度升高1 K等于摄氏温度升高1 D. 测得今天气温为摄氏温度20 ，即热力学温度20 K 解析：热力学温标和摄氏温标的计算方式中，仅是起 点不同，热力学温标中变化1 K与摄氏温标中变1 是相同 的，故A、C正确，B错误；根据Tt273 K可知摄氏温度 20 的物体热力学温度为293 K ，D错误 答案：AC 3压强(P) 气体作用在器壁单位面积上压力叫做气体的压强 从气体分子运动论的观点看来，气体压强是大量的气体 分子频繁地碰撞器壁而产生的单个分子碰撞器壁的冲力是 短暂的但大量分子频繁地碰撞器壁，就对器壁产生持续的 均匀的压力垂直作用在器壁单位面积上的平均冲击力，就 是气体的压强 气体压强跟气体分子的平均动能和分子的密集程度有关 气体分子平均动能越大，分子碰撞器壁时对器壁产生的 在国际单位制中，压强的单位是帕斯卡，简称帕，符号 是Pa. 1 Pa1 N/m2. 气体的压强还常用标准大气压(atm)和毫米汞柱(mmHg) 作单位 1 标准大气压760 mmHg1.013105 Pa,1 mmHg 133.3 Pa. 冲击力越大，气体的压强就越大；在分子的平均动能一定时 ，气体分子越密集，每秒钟撞击器壁单位面积的分子就越多 ，气体压强也就越大 对于一定量的气体，下列论述中正确的是( ) A当分子热运动剧烈时，压强必变大 B当分子热运动剧烈时，压强可能不变 C当分子间的平均距离变大时，压强必变小 D当分子间的平均距离变大时，压强必变大 解析：从微观来说，气体压强是垂直作用在器壁单位面 积上的平均冲击力，压强微观上由分子平均动能和分子数密 度决定，故B正确，A、C、D错误 答案：B 课堂训练 3对于一定质量的气体，若用N表示单位时间内与容器 壁单位面积碰撞的分子个数，则( ) A当体积减小时，N必定增加 B当体温度升高时，N必定增加 C当压强不变而体积和温度变化时，N必定变化 D当压强不变而体积和温度变化时，N可能不变 解析：对一定质量的气体，单位时间内与容器壁单位面 积碰撞的分子数既与体积和分子的平均速率(或温度)有关，A 、B错误；当压强不变时，气体在器壁单位面积上的平均冲 击力不变，温度变化，分子的体积也一定变化，分子的平均 速率变化，则N必定变化，C正确，D错误 答案：C 如何计算气体的压强 平衡法：选取与气体接触的液柱(活塞)为研究对象，进 行受力分析，利用平衡条件求解 等压面法：根据同种液体的同一液面处压强相等，在容 器内灵活选取液面由两侧产生的压强相等列方程求解 如图所示，在竖直放置的U型管内由密度为 的两段空气柱A 、B，大气压为p0，求A 、B气体的压强pA _，pB_. 解析：用平衡法求pA：取液柱h1为研究对象，设管横 截面积为S，大气压力和液柱重力方向向下，A 气体压力方向 向上，液柱h1静止受力平衡，则 p0S g h1 SpA S 得pA p0g h1； 用等压面法求pB：从A 气体下端选取等压面，则有 pB g h2pA p0g h1 得pB p0g(h1 h2) 答案：p0g h1；p0g(h1 h2) 1（双选）关于气体体积的说法，正确的是( ) A所有气体分子的活动空间 B每个分子活动空间的总和 C盛装气体的容器的容积 D所有气体分子体积大小的总和 解析：根据气体的体积就是指气体分子所能达到的空间 ，也就是气体所充满的容器的容积，A、C正确， B错误；气 体分子间还有间隔，也是气体体积的范围内，所有气体分子 体积大小的总和小于气体体积，D错误 答案：AC 2（双选）下列有关热力学温度与摄氏温度的关系的 说法中，正确的是( ) A10 用热力学温度表示是10 K B10 用热力学温度表示是283 K C升高10 用热力学温度表示是升高10 K D升高10 用热力学温度表示是升高283 K 解析：由摄氏温度和热力学温度的关系：Tt273 K 可知10 283 K，A错误 B正确；热力学温度与摄氏温度只 是起点不同，它们的分度值还是相同的，即1 1 K，升 高10 ，热力学温度表示也是升高10 K，C正确，D错误. 答案：BC 3（双选）下面的表格是某地区16月份气温与气压 的对照表： 6月份与1月份相比较( ) 月份156 平均最高气温/ 1.830.330.6 平均大气压/105 Pa1.0210.9980.996 A.空气分子无规则热运动的情况几乎不变 B空气分子无规则热运动增强了 C单位时间内对地面的撞击次数增多了 D单位时间内对地面的撞击次数减少了 解析：温度较高时分子无规则热运动较激烈，A错误， B正确；气体分子越密集，每秒钟撞击器壁单位面积的分子 就越多，气体压强也就越大，气压降低表示单位时间内对地 面的撞击次数减少了，C错误， D正确 答案：BD 4关于密闭容器中气体的压强，下列说法正确的是( ) A是由于气体分子相互作用产生的 B是由于气体分子碰撞容器壁产生的 C是由于气体的重力产生的 D气体温度越高，压强就一定越大 解析：从气体分子运动论的观点来看，气体压强是大量 的气体分子频繁地碰撞器壁而产生的，B正确，A、C错误 气体压强跟气体分子的平均动能(温度)和分子的密集程度有 关，若体积不变，即分子的密集程度不变，温度越高，分子 的平均动能越大，压强才越大，D错误 答案：B 5. 如图所示一定质量的气体，被一段水银 柱封闭在粗细均匀的一端开口一端封闭的细长玻 璃管中，当玻璃管作下述运动时，气体压强不等 于大气压强的是( ) A玻璃管开口向上保持竖直状态被竖直向上抛出后， 当玻璃管向上运动时 B玻璃管开口向上保持竖直状态被水平抛出后，当玻 璃管下落时 C玻璃管开口向下保持竖直状态做自由落体运动时 D玻璃管开口向上保持竖直状态在水平方向上做匀速 直线运动 解析：A、B、C选项中玻璃管和水银柱组成的系统都 处于完全失重中，水银柱产生压强为0，气体压强刚好等于 大气压强，A、B、C正确；D选项中p0SmgpS，pgL p0，气体压强等于大气压强与水银柱压强之和 答案：D 6（双选）如图所示，一玻璃管放在 光滑的斜面上，管内气体被液柱封闭，则以 下说法正确的是( ) A当管自由下滑时，管内气体的压强等于大气压强 B当管以一定的初速度上滑时，管内气体压强大于 大气压强 C当管以一定的初速度上滑时，管内气体压强小于 小气压强 D给管施加外力，使其匀速滑动，管内气体压强大 于大气压强 解析：A、B、C选项中玻璃管和水银柱组成的系统加速 度均为agsin ，方向沿斜面向下，由牛顿第二定律得p0S mgsin pSma，得 pp0 ，即管内气体的压强等于大气压 强A正确， B、C错误；使其匀速运动时有p0Smgsin pS ，得pp0，管内气体压强大于大气压强，D正确 答案：AD 7.如图所示，U型管的A端封有气体，B管也有一小段气 体，现用一条小铁丝插入B气体，轻轻抽动，使B气体上下两 段水银柱相连，设外界气温不变，则A端气体( ) A压强增大 B压强减小 C体积增大 D体积不变 解析：B端部分上下两段水银柱相连不相连，都有 pA g hB p0，即A的压强不变，A、B错误； 温度不变，故A端 气体的体积不变，C错误，D正确 答案：D 8.如图所示，两端开口的U玻璃管中，右侧直管内有一 部分空气被一段水银柱H与外界隔开若再向左边的玻璃管 中注入一些水银，平衡后，则( ) AU玻璃管下部两边水银面的高度差减小 BU玻璃管下部两边水银面高度差增大 CU玻璃管下部两边水银面高度差不变 DU玻璃管右边玻璃管内的气体体积减小 解析：由右管内封闭气体的压强平衡条件知，其压强等 于外界大气压p0与高H的水银柱产生的压强之和，即pp0 pH.根据连通器原理，左管内水银面与右管密闭气体下方水银