上海高中物理会考复习——6.内能、气体定律.ppt

内能和气体性质,一、分子动理论,1、物质是由大量分子组成的实验：（单分子）油膜法测分子的直径原理：假设形成单分子油膜,并将分子近似看成球形；且分子一个紧挨着一个地排列。,油滴的体积,形成单分子油膜的面积,分子直径的数量级为10-10m;分子质量的数量级10-2610-27kg。,联系微观和宏观物理量的桥梁,阿伏加德罗常数NA=6.021023mol-1,一个分子的质量：,2、分子永不停息地做无规则的运动,实验：（1）扩散现象不同物质相互接触彼此进入对方的现象。,（2）布朗运动液体中悬浮颗粒的无规则运动。意义：悬浮微粒受到液体分子来自各个方向撞击力不平衡，而做无规则的运动，是液体分子无规运动的反映。,温度越高，扩散越快，布朗运动越剧烈。,（3）分子速率分布的统计规律大多数分子，其速率都在某个数值附近，离开这个数值越远，分子数越少。,伽耳顿板实验,3、分子间存在相互作用的引力和斥力,分子力：分子间同时存在相互作用的引力和斥力，它们的合力叫做分子力。,分子间的作用力与距离的关系,实验表现：物体被拉断很费力，但也不能无限度地被压缩。,课堂练习,1、估算一个水分子的体积大约为多少？2、相同质量的0的水和冰，哪一个内能大？,二、气体的三个实验定律,1、三个状态参量（1）体积V（2）温度T采用热力学温标国际单位：开（尔文）KT=t+273T=t,（3）压强p类比实验模拟气体压强的产生,气体压强是由于大量分子无规则运动，对容器壁频繁撞击而产生的持续的压力，单位面积上所受的压力为压强。,气体压强的计算方法,方法一：根据力的平衡求解,大气压强为p0,M,m0,m,S,方法二：根据连通器的原理，同种不间断的液体在同一水平面上的压强处处相等。,例：下面所示各图中，管中液体均是水银，装置均静止，液面差为h、h1、h2（cm），水银密度为（kg/m3）大气压强为p0（Pa），写出各图中被封闭的气体压强P的表达式。,2、实验定律,（1）玻意耳定律内容：一定质量的气体，在温度不变的条件下，压强与体积成反比。公式：,或,p-V图像：等温线,一定质量的气体，温度越高，等温线离开坐标轴越远。,1、如图所示，容器内封闭有一定质量的气体，平衡时，活塞与容器底相距15cm，当活塞下方悬吊质量为4.0kg重物时，活塞下降5cm，设大气压p0=1.0105Pa，活塞质量及摩擦均不计。求：（1）活塞的横截面积；（2）若将容器转过180，使重物压在活塞上，则平衡后此活塞离容器底的距离为多大？（g=10m/s2）,2、如图所示，竖直放置的U形管，左端封闭右端开口，管内水银将长19cm的空气柱封在左管内，此时两管内水银面的高度差为4cm，大气压强为标准大气压76cmHg。现向右管内再注入水银，使空气柱长度减少1cm，若温度保持不变，则需注入水银柱的长度为多少?,3、把一根两端开口粗细均匀的玻璃管竖直插入水银槽中，当玻璃管露出水银部分长27cm时，将其上端封闭，然后再把玻璃管缓慢地竖直下压8cm，已知大气压强是75cmHg。试求管内外水银面的高度差。,假设法：分析管内外液面高度差的变化,4、如图，竖直插入水银槽中的玻璃管，上端封闭，下端开口，管内封闭着一段空气柱，管内外水银面高度差为h，如大气压强不变，当将玻璃管缓缓地向下压些，若管内气体温度保持不变，则管内外水银面的高度差将，管内空气柱的长度将（填“不变”、“变大”或“变小”）。,（2）查理定律内容：一定质量的气体，在体积不变时，压强p与热力学温度成正比。公式：,或,p-T图像：等容线,一定质量的气体，等容线的斜率与体积成反比。,（3）盖吕萨克定律内容：一定质量的气体，在压强不变时体积与热力学温度成正比。公式：,或,V-T图像：等压线,一定质量的气体，等压线的斜率与压强成反比。,定性分析（假设法）讨论液柱移动方向,5、两端封闭的粗细的细玻璃管内一段水银柱，将管内空气分隔成A、B两部分，当竖直放置时，A端空气柱的长度大于B端空气柱的长度，如图所示，现将其完全插到温度大于室温的热水中去，仍使其处于竖直状态，则水银柱将（）（A）向B端移动;（B）向A端移动;（C）不移动;（D）以上三种情况都有可能.,6、如图，圆筒型汽缸A倒置在水平地面上，汽缸内封闭了一定质量的空气。汽缸的质量m1=10kg，汽缸壁厚度不计，内有一个活塞B，其截面积S=50cm2，活塞质量m2=1kg，与缸壁之间摩擦不计，外界大气压强p0=1.0105Pa。当汽缸内气体温度为27时，气体的压强也是p0。现对汽缸加热，使气体温度升高，当温度升到多少摄氏度时，汽缸与地面之间没有压力?（g=10m/s2）,7、如图所示，容器C中装有一定质量的气体，它与U形压强计相连，压强计中B管水银面比A管水银面D处低1cm，室温为27；现将容器C浸入温度为57的温水中，并调整压强计B管的高度后，使A管水银面仍在D处。设大气压强为760mmHg。求：（1）室温27时容器C中气体的压强；（2）浸入温水中时容器C中气体的压强；（3）浸入温水中后，A、B两管内水银面的高度差。,8、有人设计了一种测温装置，其结构如图所示。玻璃泡A内封存有一定质量气体，与A相连的B管插入汞槽中，管内汞面的高度x即可反映泡内气体的温度，即环境温度，并可由B管上的刻度直接读出。设B管的体积与A泡的体积相比可略去不计。（1）在标准大气压下对B管进行温度刻度（p0=76cmHg）。已知温度t1=27时，管内汞柱高度x1=16cm，此高度即为27的刻度线，问t=0时刻度线在x为多少厘米处？（2）若大气压改变为相当于75cmHg，利用该测温装置测量时所得读数仍为27，求此时的实际温度是多少？,三、物体的内能,1、物体内所有分子动能和势能的总和。叫做物体的内能。温度是分子平均动能的标志；分子势能与物体的状态和体积有关。2、改变内能的两种方式（1）做功能量的转换（2）热传递能量的转移,四、能量守恒定律,1、两个半径为R的马德堡半球合在一起，里面抽成真空。由于大气的作用，两个半球紧紧地靠在一起。要从两面用力F使它们分开，F至少要多大？（大气压强为p0）,应用,22、一足够高的直立气缸上端开口，用一个厚度不计的活塞封闭了一段高为80cm的气柱，活塞的横截面积为0.01m2，活塞与气缸间的摩擦不计，气缸侧壁通过一个开口与U形管相连，开口离气缸底部的高度为70cm，开口管内及U形管内的气体体积忽略不计。已知图所示状态时气体的温度为70C,U形管内水银面的高度差h1=5cm，大气压强p0=1.0105Pa保持不变，水银的密度=13.6103kg/m3求：（1）活塞的重力。（2）现在活塞上添加沙粒，同时对气缸内的气体加热，始终保持活塞的高度不变，此过程缓慢进行，当气体的温度升高到37时，U形管内水银的高度