粤教版选修33 第二章第六节气体状态参量 课件（22张）.ppt

第六节气体状态参量 第二章固体 液体和气体 学习目标1 知道气体的温度 体积 压强是描述气体状态的状态参量 理解描述状态的三个参量的意义 2 在知道温度物理意义的基础上 知道热力学温度及单位 知道热力学温度与摄氏温度的关系 并会进行换算 3 知道气体的体积及其单位 并理解气体的压强是怎样产生的 能运用分子动理论进行解释 知道气体压强的单位并能进行单位换算 会计算各种情况下气体的压强 第二章固体 液体和气体 一 体积1 定义 气体分子所能达到的 也就是气体充满的容器的 2 单位 1m3 l ml 说明 气体的体积等于容器的容积 不等于所有气体分子的体积之和 想一想 为什么气体分子可以自由移动 提示 由于气体分子间距离较大 分子间除碰撞外 其相互作用可认为是零 所以气体分子可以自由移动 空间 容积 103 106 二 温度1 意义 温度宏观上表示物体的 在微观上表示 是分子 的标志 温度高的物体 分子的 大 但 不一定大 2 两种温标 1 摄氏温标 规定1标准大气压下冰水共存的温度为 水的沸点为 在0 和100 之间分成100等份 每一等份就是 这种表示温度的方法就是 摄氏温度用t表示 冷热程度 分子热运动的激烈程度 平均动能 平均动能 平均速率 0 100 1 摄氏温标 2 热力学温标 热力学温标是 创立的 把 273 15 作为热力学温标的零点 叫绝对零度 热力学温度用t表示 热力学温度与摄氏温度的关系是 k 可近似表示为t k 3 测量 用温度计来测量 4 理想气体的热力学温度t与分子的平均动能 成 即 a为比例常数 开尔文 t t 273 15 t 273 正比 t a 三 压强1 意义 大量 频繁地碰撞器壁 气体作用在器壁单位面积上的 就是气体的压强p f s 2 单位 国际单位制中的单位是 1pa 1n m2 常用的单位还有 atm 和 mmhg 1atm pa mmhg 1atm相当于 高水柱产生的压强 3 决定因素 气体的压强与气体分子的 和分子的 有关 分子 压力 帕斯卡 标准大气压 毫米汞柱 1 013 105 760 10m 平均动能 密集程度 两种温标的比较 摄尔萨斯和施勒默尔 英国物理学家开尔文 一个标准大气压下冰水混合物的温度 273 15 摄氏温度 热力学温度 t t 摄氏度 开尔文 k t t 273 15k 粗略表示 t t 273k t t 双选 关于热力学温度 下列说法中正确的是 a 33 240kb 温度每变化1 也就是温度变化了1kc 摄氏温度与热力学温度都可能取负值d 温度由t 升至2t 对应的热力学温度升高了t 273 k 解析 由热力学温度与摄氏温度的关系 t 273k t 可知 33 240k 故a正确 在表示温差时 热力学温度与摄氏温度在数值上是相同的 故b正确 d中初态热力学温度为273k t 末态为273k 2t 温度变化t k 故d错 因绝对零度达不到 故热力学温度不可能取负值 故c错 ab 方法总结 热力学温标和摄氏温标是温度的两种不同的表示方法 对同一温度来说 用不同的温标表示数值不同 这是因为它们零值的选取不同 但两种温标表示的温差一定相同 1 双选 关于热力学温标的说法正确的是 a 1 就是1kb 摄氏温度改变1 相应热力学温度改变1k 两者是等效的c 热力学温度大于摄氏温度d 人体温度37 也可说成310 15k解析 由t t 273 15k知 摄氏温度改变1 热力学温度就改变1k 当人体温度为37 时利用t t 273 15k 得t 310 15k 故答案为b d bd 1 产生原因大量做无规则热运动的分子对器壁频繁 持续地碰撞产生气体的压强 单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的 但是大量分子频繁地碰撞器壁 就对器壁产生持续 均匀的压力 所以从分子动理论的观点看来 气体的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力 2 决定气体压强大小的因素 1 微观因素 气体分子的密度 气体分子密度 即单位体积内气体分子的数目 大 在单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数就多 气体压强产生的原因及决定因素 气体分子的平均动能 气体的温度高 气体分子的平均动能就大 每个气体分子与器壁的碰撞 可视作弹性碰撞 给器壁的冲力就大 从另一方面讲 分子的平均速率大 在单位时间里器壁受气体分子撞击的次数就多 累计冲力就大 2 宏观因素 与温度有关 在体积不变的情况下 温度越高 气体的平均动能就越大 气体的压强越大 与体积有关 在温度不变的情况下 体积越小 气体分子的密度越大 气体的压强越大 d 单选 有关气体压强 下列说法中正确的是 a 气体分子的平均速率增大 则气体的压强一定增大b 气体分子的密集程度增大 则气体的压强一定增大c 气体分子的平均动能增大 则气体的压强一定增大d 气体分子的平均动能增大 气体的压强有可能减小 解析 气体的压强与两个因素有关 一是气体分子的平均动能 二是气体分子的密集程度 或者说 一是温度 二是体积 平均动能或密集程度增大 都只强调问题的一方面 也就是说 平均动能增大的同时 气体的体积也可能增大 使得分子的密集程度减小 所以压强可能增大 也可能减小 同理 当分子的密集程度增大时 分子的平均动能也可能减小 压强的变化不能确定 综上所述 选项d正确 方法总结 气体的压强在微观定义上是由分子密度和平均动能共同决定的 a 2 单选 2014 厦门高二检测 下列说法正确的是 a 气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力b 气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均作用力c 气体分子热运动的平均动能减小 气体的压强一定减小d 单位体积的气体分子数增加 气体的压强一定增大解析 根据压强的定义可知a正确 b错 气体分子热运动的平均动能减小 说明温度降低 但不能说明压强也一定减小 c错 单位体积的气体分子数增加时 若温度降低 则气体的压强有可能减小 d错 封闭气体压强的计算 范例 8分 如图所示 一个壁厚可以不计 质量为m的汽缸放在光滑的水平地面上 活塞的质量为m 面积为s 内部封有一定质量的气体 活塞不漏气 摩擦不计 外界大气压强为p0 若在活塞上加一水平向左的恒力f 不考虑气体温度的变化 求汽缸和活塞以共同加速度运动时 缸内气体的压强多大 思路点拨 容器加速运动 选活塞为研究对象 进行受力分析 然后由牛顿第二定律列方程 求出气体的压强 解析 设稳定时气体和活塞共同以加速度a向左做匀加速运动 这时缸内气体的压强为p 分析它们的受力情况 分别列出它们的运动方程为 汽缸 ps p0s ma 2分 活塞 f p0s ps ma 2分 名师归纳 1 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 2 液体封闭气体的情况 静止或匀速运动系统中压强的计算方法a 参考液片法 选取假想的液体薄片 自身重力不计 为研究对象 分析液片两侧受力情况 建立平衡方程消去面积 得到液片两侧压强相等 进而求得气体压强 名师归纳 例如 图中粗细均匀的u形管中封闭了一定质量的气体a 在其最低处取一液片b 由其两侧受力平衡可知 pa ph0 s p0 ph ph0 s 即pa p0 ph b 力平衡法 选与封闭气体接触的液柱 或活塞 汽缸 为研究对象进行受力分析 由f合 0列式求气体压强 c 连通器原理 在连通器中 同一种液体 中间液体不间断 的同一水平液面上的压强相等 如图中同一液面c d处压强相等 即p