高考物理一轮复习资料 3－3.2 气 体 定 律课件 沪科版.ppt

学案2气体定律 考点1气体状态和实验定律 1 气体三定律 1 玻意耳定律 一定质量的某种气体 在温度不变的情况下 压强p与体积v成反比 即p 1 v或pv c 等温线 a 图像特点 在p v图中为双曲线的一支 b 图像上的一点表示气体处于某一状态 c 等温线离轴越近 表示温度越低 2 查理定律 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 即p t或p t c 气体在体积不变的情况下发生的状态变化过程 叫做等容过程 等容线 a 在p t图中 等容线是一条过原点的直线 b 等容线过原点处应用虚线 因为0k只能无限接近 c 等容线上的某一点表示气体处于某一状态 某一段表示气体经历的一个过程 3 盖 吕萨克定律 等压过程 一定质量的气体 在压强不变的情况下发生的状态变化过程 叫做等压过程 压强不变的情况下 一定质量气体的体积v与热力学温度成正比 即v t 等压线 a 等压线上的每一点表示气体的一个状态 b 同一等压线上每一点的压强相等 c 对同一部分气体 在不同压强下的等压线为一簇过原点的直线 斜率越大的等压线的压强越小 2 对气体实验定律图像的理解及应用 例1 在温度不变的情况下 把一根长为100cm的上端封闭的均匀玻璃管竖直插入水银槽中 管口到槽内水银面的距离是管长的一半 如图所示 已知大气压相当于75cm高水银柱产生的压强 求水银柱进入管内的高度 解析 以管内的封闭气体为研究对象初态 p1 p0 0 75 g v1 ls s末态 p2 p0 p g 0 75 0 5 h v2 l h s 1 h s 由于温度不变 故由p1v1 p2v2得0 75 gs g 0 75 0 5 h 1 h s即0 75 1 25 h 1 h 所以h2 0 25h 0 5 0解得h1 0 25m h2 2m由于2m不合题意 应舍去 故进入管内的水银柱高度为h 0 25m 25cm 1 如图所示 汽缸a中封闭有一定质量的气体 活塞b与a的接触是光滑的且不漏气 b上放一重物c b与c的总重为g 大气压为p0 当汽缸内气体温度是20 时 活塞与汽缸底部距离为h1 当汽缸内气体温度是100 时 活塞与汽缸底部的距离是多少 答案 1 3h1 例2 如图所示 一定质量的理想气体从状态a经b c d再回到a 问ab bc cd da是什么过程 已知在状态a时容积为1l 并把此图改画为p v图 解析 ab过程是等容升温升压 bc过程是等压升温增容即等压膨胀 cd过程是等温减压增容即等温膨胀 da过程是等压降温减容即等压压缩 已知va 1l vb 1l 等容过程 由vc tc vb tb 等压过程 得vc vb tb tc 1 450 900l 2l 由pdvd pcvc 等温过程 得vd pcvc pd 2 3 1l 6l 所改画的p v图如图所示 熟练掌握同一个变化过程在不同图像中的表示 是解决这类问题的关键 2 一定质量的理想气体自状态a经状态c变化到状态b 这一过程在v t图上表示如图所示 则 a 在过程ac中 外界对气体做功b 在过程cb中 外界对气体做功c 在过程ac中 气体压强不断变大d 在过程cb中 气体压强不断变小 ac 考点2理想气体状态方程及应用 理想气体与理想气体的状态方程 例3 一个质量可不计的活塞将一定量的理想气体封闭在上端开口的直立圆筒形容器内 活塞上堆放着铁砂 如图所示 最初活塞搁置在容器内壁的固定卡环上 气体柱的高度为h0 压强等于大气压强p0 现对气体缓慢加热 当气体温度升高了 t 60k时 活塞及铁砂开始离开卡环而上升 继续加热直到气柱高度为h1 1 5h0 此后 在维持温度不变的条件下逐渐取出铁砂 直到铁砂全部取走时 气柱高度为h2 1 8h0 求此时气体的温度 不计活塞与容器之间的摩擦 解析 本题阐述的是一个复杂的气体状态变化过程 巧妙地把气体的三个特殊变化 等容 等压和等温 过程联系在一起 融合于一题中 涉及封闭气体的四个状态的参量 文字叙述冗长 极易将各个状态参量混淆而导致错误 解题的关键是弄清四个状态及其状态参量 明确变化过程 为此 列表如下 用气柱高度表示体积 解法一 以封闭气体为研究对象从状态1 状态2为等容升温过程 由查理定律得p0 t0 p1 t0 60 从状态2 状态3为等压升温过程 由盖 吕萨克定律得h0 t0 60 1 5h0 t2 从状态3 状态4为等温膨胀过程 由玻意耳定律得1 5p1h0 1 8p0h0 由 可解得t2 540k 解法二 因封闭气体质量一定 故对任意两个状态 均满足气态方程p1v1 t1 p2v2 t2 于是 对状态1和状态4有p0h0 t0 1 8p0h0 t2 对状态2和状态3有p1h0 t0 60 1 5p1h0 t2 即t2 1 8t0 t2 1 5 t0 60 联立 两式解得t2 540k 即所求气体的末态温度为540k 3 一活塞将一定质量的理想气体封闭在水平固定放置的汽缸内 开始时气体体积为v0 温度为27 在活塞上施加压力 将气体体积压缩到 2 3 v0 温度升高到57