【志鸿优化设计】（浙江专用）高考物理一轮复习 ⅠB部分第十三章 热学第二节气体教学案.doc

第二节 气体1气体分子运动的特点(1)分子间的距离大约是分子直径的10倍，分子之间的作用力十分微弱，可以忽略不计；(2)分子沿各方向运动的机会_；(3)分子的速率分布按_的统计分布规律；(4)温度升高时，气体分子的平均速率_，但不是每个分子的速率都_。2描述气体的状态参量(1)温度：t(或t)物理意义：宏观上表示物体的冷热程度；微观上表示物体分子热运动的剧烈程度。温度是分子_的标志，t。(2)体积：(v)意义：气体分子所占的空间，也就是气体所充满的容器的容积。单位：_、1 m3103 l106 ml(3)压强(p)产生的原因：由于大量气体分子无规则地运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁_的压力叫做气体的压强。决定因素.微观上：决定于分子的_和_；.宏观上：决定于气体的_和_。单位：_(pa)1 pa1 n/m2；1 atm760 mmhg1.013105 pa(4)三个参量的大小决定了气体所处的状态，在质量不变的情况下，p、v、t相互影响，只有一个参量改变是不可能的，至少要有两个或三个参量同时改变。3三个实验定律玻意耳定律查理定律盖吕萨克定律内容一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强与体积成_一定质量的气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成_一定质量的气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成_表达式p1v1p2v2图象微观解释一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能一定。在这种情况下，体积减小时，分子的密集程度增大，气体的压强就增大一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的密集程度保持不变。在这种情况下，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强就增大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，使分子的密集程度减小，才能保持压强不变4.理想气体及其状态方程(1)理想气体宏观上讲，理想气体是指在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体。实际气体在压强_、温度_的条件下，可视为理想气体。微观上讲，理想气体的分子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。(2)状态方程：_或_。1一定质量的理想气体发生状态变化时，其状态参量p、v、t的变化情况可能是( )ap、v、t都增大bp减小，v和t增大cp和v减小，t增大dp和v增大，t减小2求图中被封闭气体a的压强。大气压强p076 cmhg。(p01.01105 pa，取g10 m/s2)3下列图中，p表示压强，v表示体积，t表示热力学温度。其中能正确描述一定质量的气体发生等温变化的是( )4易错辨析：请你判断下列表述正确与否，对不正确的，请予以更正。(1)气体的压强是由气体的自身重力产生的。(2)一定质量的100 的水蒸气液化成100 的水时，分子平均动能不变，内能也不变。(3)一定质量的理想气体，保持气体的温度不变，体积越大，压强越小。(4)气体压缩到一定体积时，很难再压缩是因为气体分子之间有斥力。一、气体压强的微观解释自主探究1下列说法中正确的是( )a气体压强是由气体分子间的斥力产生的b失重情况下，密闭容器内的气体对器壁仍有压强c气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，从而气体的压强一定增大d气体的体积变小时，单位体积的分子数增多，单位时间内打到器壁单位面积上的分子数增多，从而气体的压强一定增大思考：气体的压强是怎样产生的？从微观上看，其大小与哪些因素有关？二、气体的压强、温度和体积间关系的判断自主探究2分别以p、v、t表示气体的压强、体积、温度。一定质量的理想气体，其初始状态表示为(p0、v0、t0)。若分别经历如下两种变化过程：从(p0、v0、t0)变为(p1、v1、t1)的过程中，温度保持不变(t1t0)；从(p0、v0、t0)变为(p2、v2、t2)的过程中，既不吸热，也不放热。在上述两各种变化过程中，如果v1v2v0，则( )ap1p2，t1t2 bp1p2，t1t2cp1p2，t1t2 dp1t2思考1：什么是理想气体？思考2：一定质量的理想气体，三个状态参量之间存在怎样的定量关系？气体压强的微观解释是什么？气体的状态变化过程中遵守什么样的热力学规律？命题研究一、气体压强的求解【题例1】 在竖直放置的u形管内由密度为的两部分液体封闭着两段空气柱。大气压强为p0，各部分尺寸如图所示。求a、b气体的压强。思路点拨：压强的求解常用方法有：(1)对与气体接触的液柱(活塞等)受力分析，利用平衡条件(或牛顿定律)求解；(2)根据连通器原理，同种液体在同一液面处压强相等，来求解封闭气体的压强。解题要点：命题研究二、气体实验定律【题例2】 如图，绝热气缸a与导热气缸b均固定于地面，由刚性杆连接的绝热活塞与两气缸间均无摩擦。两气缸内装有处于平衡状态的理想气体，开始时体积均为v0、温度均为t0。缓慢加热a中气体，停止加热达到稳定后，a中气体压强为原来的1.2倍。设环境温度始终保持不变，求气缸a中气体的体积va和温度ta。解题要点：规律总结应用实验定律及状态方程解题的一般步骤：(1)明确研究对象，即某一定质量的理想气体；(2)确定气体在始末状态的参量p1、v1、t1及p2、v2、t2；(3)由实验定律或状态方程列式求解。(4)讨论结果的合理性。命题研究三、气体状态方程的应用【题例3】 一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，再变化到状态c，其状态变化过程的pv图象如图所示。已知该气体在状态a时的温度为27 。求：该气体在状态b、c时的温度分别为多少？解题要点：规律总结1在气体状态变化过程中，三个状态参量(p、v、t)遵循理想气体状态方程(或恒量)，气体的内能只需分析气体的温度，温度升高(或降低)，内能增大(或减小)。2气体状态变化的图象问题1在一定温度下，当一定量气体的体积增大时，气体的压强减小，这是由于( )a单位体积内的分子数变少，单位时间内对单位面积器壁碰撞的次数减少b气体分子的密集程度变小，分子对器壁的吸引力变小c每个分子对器壁的平均撞击力变小d气体分子的密集程度变小，分子的动能变小2一定质量的理想气体处于某一平衡状态，此时压强为p0，有人设计了四种途径，使气体经过每种途径后压强仍为p0，这四种途径是先保持体积不变，降低压强，再保持温度不变，压缩体积。先保持体积不变，使气体升温，再保持温度不变，让体积膨胀。先保持温度不变，使体积膨胀，再保持体积不变，使气体升温。先保持温度不变，使体积缩小，再保持体积不变，使气体降温。可以判定( )a不可能 b不可能c不可能 d都可能3.如图所示，一个横截面积为s的圆筒形容器竖直放置，金属圆板的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为，圆板的质量为m，不计圆板与容器内壁的摩擦。若大气压强为p0，则被圆板封闭在容器中的气体压强等于( )ap0+b.cp0 dp04一定质量的气体，在压强不变的条件下，温度由0 升高到10 时，其体积的增量为v1，当它由100 升高到110 时，所增加的体积为v2，则v1与v2之比是( )a101 b373273c11 d3832835一定质量的理想气体，由状态a变化到状态d，其有关数据如图甲所示，若状态d的压强是2104 pa。(1)求状态a的压强。(2)请在图乙中画出该状态变化过程的pt图象，并分别标出a、b、c、d各个状态，不要求写出计算过程。参考答案基础梳理自测知识梳理1(2)均等(3)“中间多，两头少”(4)增大增大2(1)平均动能(2)m3(3)单位面积上平均动能分子数密度温度体积帕斯卡3反比正比正比4(1)不太大不太低(2)恒量基础自测1ab2(1)66 cmhg(2)71 cmhg(3)81 cmhg3ab4答案：(1)错误。气体压强是由气体分子频繁碰撞器壁产生的。(2)错误。分子平均动能不变，内能要减小。(3)正确。(4)错误。气体压强是大量分子频繁碰撞引起的。核心理解深化【自主探究1】 b解析：气体的压强是由大量气体分子频繁撞击器壁而产生的。从微观上看，其大小与两个因素有关：一个是分子的平均动能，另一个是分子的密集程度。a选项错误。失重时，密闭容器内的气体分子对器壁的撞击情况不变，即对器壁的压强不变，b正确。c、d都为可能情况。【自主探究2】 a解析：从(p0、v0、t0)变为(p1、v1、t1)的过程中，温度保持不变(t1t0)，但v1v0，由气体的微观结构可知，气体的压强减小，p1p0。从(p0、v0、t0)变为(p2、v2、t2)的过程中，既不吸热，也不放热，但v2v0，气体对外做功，由能量守恒定律知，气体内能减小，温度下降，t2t0t1。从(p1、v1、t1)变为(p2、v2、t2)的过程中，因为v1v2，t1t2，由气体压强的微观解释可知，p1p2。考向探究突破【题例1】 答案：p0gh1p0g(h1h2)解析：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气体产生的压力方向向上，液柱h1静止，则p0sgh1spas，pap0gh1。取液柱h2为研究对象，由于h2的下端以下液体的对称性，下端液体产生的压强可以不予考虑，a气体压强由液体传递后对h2的压力方向向上，b气体压力、液体h2重力方向向下，液柱受力平衡，则pbsgh2spas，得pbp0gh1gh2。【题例2】 答案：v01.4t0解析：设初态压强为p0，膨胀后a、b压强相等pb1.2p0b中气体始末状态温度相等p0v01.2p0(2v0va)所以vav0a部分气体满足所以ta1.4t0。【题例3】 答案：173 27 解析：对于理想气体：ab由得：tb100 k所以tb173 bc由得：tc300 k所以tc27 演练巩固提升1a解析：温度不变，一定量气体分子的平均动能、平均速率不变，每次碰撞分子对器壁的平均作用力不变，但体积增大后，单位体积内的分子数减少，因此单位时间内碰撞次数减少，气体压强减小，选项a正确，选项