一轮复习---热学

考点二考点二 气体压强的产生与计算气体压强的产生与计算 1 产生的原因产生的原因 由于大量分子无由于大量分子无规则规则运运动动而而碰撞碰撞器壁 形成器壁 形成对对器壁各器壁各处处均匀 持均匀 持续续的的压压力力 作用在器壁 作用在器壁单单位面位面积积上上的的压压力叫做气体的力叫做气体的压压 强强 2 决定因素决定因素 1 宏宏观观上 决定于气体的上 决定于气体的温度温度和和体体积积 2 微微观观上 决定于分子的上 决定于分子的平均平均动动能能和分子的和分子的密集程度 密集程度 3 平衡状态下气体压强的求法平衡状态下气体压强的求法 1 液片法 液片法 选选取假想的液体薄片取假想的液体薄片 自身重力不自身重力不计计 为为研究研究对对象 分析液片两象 分析液片两侧侧受力情况 建立平衡方程 消去面受力情况 建立平衡方程 消去面积积 得到液 得到液 片两片两侧压强侧压强相等方程 求得气体的相等方程 求得气体的压强压强 2 力平衡法 力平衡法 选选取与气体接触的液柱取与气体接触的液柱 或活塞或活塞 为为研究研究对对象象进进行受力分析 得到液柱行受力分析 得到液柱 或活塞或活塞 的受力平衡方程 求得气体的受力平衡方程 求得气体 的的压强压强 3 等等压压面法 在面法 在连连通器中 同一种液体通器中 同一种液体 中中间间不不间间断断 同一深度同一深度处压强处压强相等 液体内深相等 液体内深 h 处处的的总压强总压强 p p0 gh p0为为液液 面上方的面上方的压强压强 4 加速运动系统中封闭气体压强的求法加速运动系统中封闭气体压强的求法 选选取与气体接触的液柱取与气体接触的液柱 或活塞或活塞 为为研究研究对对象 象 进进行受力分析 利用牛行受力分析 利用牛顿顿第二定律列方程求解 第二定律列方程求解 1 1 如图如图 3 所示 光滑水平面上放有一质量为所示 光滑水平面上放有一质量为 M 的汽缸 汽缸内放有一质量为的汽缸 汽缸内放有一质量为 m 的可在汽缸内无摩的可在汽缸内无摩 擦滑动的活塞 活塞面积为擦滑动的活塞 活塞面积为 S 现用水平恒力现用水平恒力 F 向右推汽缸 最后汽缸和活塞达到相对静止状态 求向右推汽缸 最后汽缸和活塞达到相对静止状态 求 此时缸内封闭气体的压强此时缸内封闭气体的压强 p 已知外界大气压为已知外界大气压为 p0 2 液体封闭气体压强的求解液体封闭气体压强的求解 若已知大气压强为若已知大气压强为 p0 在图 在图 4 中各装置均处于静止状态 图中液体密度均为中各装置均处于静止状态 图中液体密度均为 求被封 求被封 闭气体的压强 闭气体的压强 3 活塞封闭气体压强的求解活塞封闭气体压强的求解 如图如图 5 中两个汽缸质量均为中两个汽缸质量均为 M 内部横截面积均为 内部横截面积均为 S 两个活塞的质量均为 两个活塞的质量均为 m 左边 左边 的汽缸静止在水平面上 右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下 两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气的汽缸静止在水平面上 右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下 两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气 A B 大 大 气压为气压为 p0 求封闭气体 求封闭气体 A B 的压强各多大 的压强各多大 4 关联气体压强的计算关联气体压强的计算 竖直平面内有如图竖直平面内有如图 6 所示的均匀玻璃管 内用两段水银柱封闭两段空气所示的均匀玻璃管 内用两段水银柱封闭两段空气 柱柱 a b 各段水银柱高度如图所示 大气压为 各段水银柱高度如图所示 大气压为 p0 求空气柱 求空气柱 a b 的压强各多大 的压强各多大 考点三考点三 气体实验定律的应用气体实验定律的应用 1 气体实验定律气体实验定律 玻意耳定律玻意耳定律 查查理定律理定律盖盖 吕萨吕萨克定律克定律 内容内容 一定一定质质量的某种气体 量的某种气体 在温度不在温度不变变的情况下 的情况下 压强压强与体与体积积成反比成反比 一定一定质质量的某种气体 量的某种气体 在体在体积积不不变变的情况下 的情况下 压强压强与与热热力学温度成正力学温度成正 比比 一定一定质质量的某种气体 量的某种气体 在在压强压强不不变变的情况下 的情况下 其体其体积积与与热热力学温度成力学温度成 正比正比 表达式表达式p1V1 p2V2 Error Error 或或 Error Error Error Error 或或 Error Error 图图象象 2 理想气体的状态方程理想气体的状态方程 1 理想气体理想气体 宏宏观观上上讲讲 理想气体是指在任何条件下始 理想气体是指在任何条件下始终终遵守气体遵守气体实验实验定律的气体 定律的气体 实际实际气体在气体在压强压强不太大 温度不太低的条件下 不太大 温度不太低的条件下 可可视为视为理想气体 理想气体 微微观观上上讲讲 理想气体的分子 理想气体的分子间间除碰撞外无其他作用力 即分子除碰撞外无其他作用力 即分子间间无分子无分子势势能 能 2 理想气体的状理想气体的状态态方程方程 一定一定质质量的理想气体状量的理想气体状态态方程 方程 Error Error 或或Error C 气体气体实验实验定律可看做一定定律可看做一定质质量理想气体状量理想气体状态态方程的特例 方程的特例 如图如图 11 甲是一定质量的气体由状态甲是一定质量的气体由状态 A 经过状态经过状态 B 变为状态变为状态 C 的的 V T 图象 已知气体在状态图象 已知气体在状态 A 时的压强是时的压强是 1 5 105 Pa 1 说出说出 A B 过程中压强变化的情形 并根据图象提供的信息 计算图甲中过程中压强变化的情形 并根据图象提供的信息 计算图甲中 TA的温度值 的温度值 2 请在图乙坐标系中 作出该气体由状态请在图乙坐标系中 作出该气体由状态 A 经过状态经过状态 B 变为状态变为状态 C 的的 p T 图象 并在图线相应位置上标出字母图象 并在图线相应位置上标出字母 A B C 如果需要计算才能确定的有关坐标值 请写出计算过程 如果需要计算才能确定的有关坐标值 请写出计算过程 一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形汽缸内 汽缸壁导热良好 活塞可沿汽缸壁无摩擦地滑动 开始一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形汽缸内 汽缸壁导热良好 活塞可沿汽缸壁无摩擦地滑动 开始 时气体压强为时气体压强为 p 活塞下表面相对于汽缸底部的高度为 活塞下表面相对于汽缸底部的高度为 h 外界的温度为 外界的温度为 T0 现取质量为 现取质量为 m 的沙子缓慢地倒在活塞的的沙子缓慢地倒在活塞的 上表面 沙子倒完时 活塞下降了上表面 沙子倒完时 活塞下降了 若此后外界的温度变为 若此后外界的温度变为 T 求重新达到平衡后气体的体积 已知外界大气的压 求重新达到平衡后气体的体积 已知外界大气的压 h 4 强始终保持不变 重力加速度大小为强始终保持不变 重力加速度大小为 g 1 等温 等容变化的应用等温 等容变化的应用 如图如图 8 由 由 U 形管和细管连接的玻璃泡形管和细管连接的玻璃泡 A B 和和 C 浸泡在温度均为浸泡在温度均为 0 的水槽中 的水槽中 B 的容的容 积是积是 A 的的 3 倍 阀门倍 阀门 S 将将 A 和和 B 两部分隔开 两部分隔开 A 内为真空 内为真空 B 和和 C 内都充有气体 内都充有气体 U 形管内左边水银柱比右边的低形管内左边水银柱比右边的低 60 mm 打开阀门打开阀门 S 整个系统稳定后 整个系统稳定后 U 形管内左右水银柱高度相等 假设形管内左右水银柱高度相等 假设 U 形管和细管中的气体体积远小于玻璃形管和细管中的气体体积远小于玻璃 泡的容积 泡的容积 图图 8 1 求玻璃泡求玻璃泡 C 中气体的压强中气体的压强 以以 mmHg 为单位为单位 2 将右侧水槽的水从将右侧水槽的水从 0 加热到一定温度时 加热到一定温度时 U 形管内左右水银柱高度差又为形管内左右水银柱高度差又为 60 mm 求加热后右侧水槽的水温 求加热后右侧水槽的水温 9 理想气体状态方程的应用理想气体状态方程的应用 如图如图 9 所示 均匀薄壁所示 均匀薄壁 U 形管竖直放置 左管上端封闭 右管上端开口且足够长 用形管竖直放置 左管上端封闭 右管上端开口且足够长 用 两段水银封闭了两段水银封闭了 A B 两部分理想气体 下方水银的左右液面高度相差两部分理想气体 下方水银的左右液面高度相差 L 10 cm 右管上方的水银柱高 右管上方的水银柱高 h 14 cm 初状态环境温度为 初状态环境温度为 27 A 气体长度气体长度 l1 30 cm 外界大气压强 外界大气压强 p0 76 cmHg 现保持温度不变 在右管中缓慢现保持温度不变 在右管中缓慢 注入水银 使下方水银左右液面等高 然后给注入水银 使下方水银左右液面等高 然后给 A 部分气体缓慢升温 使部分气体缓慢升温 使 A 中气柱长度回到中气柱长度回到 30 cm 求 求 图图 9 1 右管中注入的水银高度是多少 右管中注入的水银高度是多少 2 升温后的温度是多少 升温后的温度是多少 考点四考点四 用图象法分析气体的状态变化用图象法分析气体的状态变化 1 利用垂直于坐利用垂直于坐标轴标轴的的线线作作辅辅助助线线去分析同去分析同质质量 不同温度的两条等温量 不同温度的两条等温线线 不同体 不同体积积的两条等容的两条等容线线 不同 不同压强压强的两条的两条 等等压线压线的关系 的关系 例如 在例如 在图图 10 甲中 甲中 V1对应对应虚虚线为线为等容等容线线 A B 分分别别是虚是虚线线与与 T2 T1 两两线线的交点 可以的交点 可以认为认为从从 B 状状态态通通过过等容升等容升压压 到到 A 状状态态 温度必然升高 所以 温度必然升高 所以 T2 T1 又如又如图图乙所示 乙所示 A B 两点的温度相等 从两点的温度相等 从 B 状状态态到到 A 状状态压强态压强增大 体增大 体积积一定减小 所以一定减小 所以 V2 V1 图图 10 2 一定 一定质质量的气体不同量的气体不同图图象的比象的比较较 类别图线类别图线 特点特点 举举例例 p V pV