高中物理 第八章 气体课件 新人教版选修33.ppt

章末整合提升 气体 气体的状态参量 温度 t 意义 分子平均动能的标志 温标 摄氏温标 单位 热力学温标 单位k关系 t t 273 15k t t 体积 v 指容器的容积单位 m3 l 气体的状态参量 决定因素 意义 气体分子对器壁单位面积上的压力产生 大量气体分子对器壁频繁碰撞的结果 气体分子的平均动能分子的密集程度 单位 pa atm cmhg 计算 平衡条件 f合 0牛顿第二定律 f合 ma 气体实验定律 玻意耳定律 等温变化 成立条件 m t一定表达式 p1v1 p2v2 等温线 p v图象 双曲线 p 图象 过原点的直线 查理定律 等容变化 成立条件 m v一定 表达式 等容线 p t图象 过原点的直线 p t图象 过 273 15 0 点的直线 气体实验定律 盖 吕萨克定律 等压变化 成立条件 m p一定 表达式 等压线 v t图象 过原点的直线 v t图象 过 273 15 0 点的直线 理想气体的状态方程 理想气体 状态方程 或 c 气体热现象的微观意义 气体分子运动的特点气体压强的微观意义气体实验定律的微观解释 一 气体压强的计算 1 容器静止或匀速运动时求封闭气体的压强 1 连通器原理 在连通器中 同一液体 中间液体不间断 静止 的同一水平液面上的压强是相等的 2 在考虑与气体接触的液柱所产生的附加压强p gh时 应特别注意h是表示液面间竖直高度 不一定是液柱长度 3 求由液体封闭的气体压强 应选择最低液面列平衡方程 4 求由固体封闭 如汽缸和活塞封闭 气体的压强 应对此固体 如活塞或汽缸 进行受力分析 列合力平衡方程 2 容器加速运动时求封闭气体的压强 1 当容器加速运动时 通常选择与气体相关联的液体柱 固体等作为研究对象 进行受力分析 然后由牛顿第二定律列方程 求出封闭气体的压强 2 封闭气体的压强 不仅与气体的状态变化有关 还与相关的水银柱 活塞 汽缸等物体的受力情况和运动状态有关 解决这类问题的关键是要明确研究对象 分析研究对象的受力情况 再根据运动情况 列研究对象的平衡方程或牛顿第二定律方程 然后解方程 就可求得封闭气体的压强 例1一段长为l的汞柱在均匀玻璃管中封住一定质量的气体 若将玻璃管开口向下放置 且管与水平面间的夹角为 如图1所示 则被封住气体的压强是多大 水银的密度为 大气压强为p0 图1 解析设被封住气体的压强为p 则分析水银柱 其处于平衡状态 设水银柱的横截面积为s 则有ps glssin p0s p p0 glsin 当封闭气体的液柱倾斜时 其产生的压强 gh中的h是竖直高度 答案p0 glsin 例2如图2 一汽缸水平固定在静止的小车上 一质量为m 面积为s的活塞将一定量的气体封闭在汽缸内 平衡时活塞与汽缸底相距l 现让小车以一较小的水平恒定加速度向右运动 稳定时发现活塞相对于汽缸移动了距离d 已知大气压强为p0 不计汽缸和活塞间的摩擦 且小车运动时 大气对活塞的压强仍可视为p0 整个过程温度保持不变 求小车加速度的大小 图2 解析设小车加速度大小为a 稳定时汽缸气体的压强为p1 活塞受到汽缸内 外气体的压力分别为f1 p1s f0 p0s 由牛顿第二定律得f1 f0 ma 小车静止时 在平衡情况下 汽缸内气体的压强应为p0 由玻意耳定律得p1v1 p0v 式中v sl v1 s l d 联立 式得 解题策略这类问题的一般解题思路 首先明确研究对象 然后明确初 末状态及状态参量 再利用玻意耳定律列方程 从而联立求解 对于充气 抽气类问题可以通过灵活选取研究对象 化变质量为一定质量 进行解答 二 理想气体状态方程 应用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 确定气体在初 末状态的参量p1 v1 t1及p2 v2 t2 3 由状态方程列式求解 4 讨论结果的合理性 特别提醒在涉及到气体的内能 分子势能问题中要特别注意是否为理想气体 在涉及气体的状态参量关系时往往将实际气体当作理想气体处理 但这时往往关注的是是否满足质量一定 例3如图3 绝热汽缸a与导热汽缸b均固定于地面 由刚性杆连接的绝热活塞与两汽缸间均无摩擦 两汽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 求汽缸a中气体的体积va和温度ta 图3 解析设a b初态压强均为p0 膨胀后a b压强相等pb 1 2p0b中气体初 末状态温度相等 p0v0 1 2p0 2v0 va 方法指导这类问题的处理方法 确定研究对象后 再分析初 末状态的变化 若p v t三个量都发生变化 则选用 常数列方程 若某一个量不变 则选用合适的定律 列方程求解 在涉及两部分气体时 要注意找出两部分气体的联系 再列出联立方程 三 气体的图象问题 要会识别图象反映的气体状态的变化特点 并且熟练进行图象的转换 理解图象的斜率 截距的物理意义 当图象反映的气体状态变化过程不是单一过程 而是连续发生几种变化时 注意分段分析 要特别关注两阶段衔接点的状态 例4一定质量的理想气体 在状态变化过程中的p t图象如图4所示 在a状态时的体积为v0 试画出对应的v t图象和p t图象 图4 解析对气体a b的过程 根据玻意耳定律 有p0v0 3p0vb 则vb v0 由此可知a b c三点的状态参量分别为 a p0 t0 v0 b 3p0 t0 v0 c 3p0 3t0 v0 v t图象和p v图象分别如图甲 乙所示 答案见解析图 四 对气体压强的理解 1 气体压强的大小等于气体作用在器壁单位面积上的压力 2 产生原因 大量气体分子无规则运动碰撞器壁 形成对器壁各处持续的压力而产生 3 决定因素 一定质量气体的压强大小 微观上取决于分子的平均动能和单位体积内的分子数 宏观上取决于气体的温度t和体积v 例5如图5所示 两个完全相同的圆柱形密闭容器 甲中装有与容器容积相等的水 乙中充满空气 试问 图5 1 两容器各侧壁压强的大小关系及压强的大小决定于哪些因素 容器容积恒定 解析对甲容器 上壁的压强为零 底面的压强最大 其数值为p gh h为上下底面间的距离 侧壁的压强自上而下 由小变大 其数值大小与侧壁上各点距水面的竖直距离x的关系是p gx 对乙容器 各处器壁上的压强大小都相等 其大小决定于气体的分子密集程度和温度 答案见解