高一物理气体性质.ppt

教材分析气体性质,课时安排：,1状态参量2状态参量练习3等压变化4热力学温标5玻马定律6、7玻马律习题课8玻马定律实验9等容变化10理想气体状态方程11、12、13、14气态方程习题课,1状态参量,教学内容：,3压强：（1）形成：（a）分子频繁碰撞引起的I、不是重力引起的，失重状态下仍有压强。II、对容器四壁均有压强。,（b）空气密度约为1.29kg/m3，很小，因重力引起的压强差一般不计。（例：1km高的空气柱，p=gh=1.299.81000Pa=12900Pa0.1大气压）,（2）单位换算：1标准大气压=760mmHg=1.013105Pa,（a）计算1m高容器中气体对上、下底的压强差为多少？（12.6Pa）合多少大气压？,（b）被封入气体压强多大？,（c）密闭气体压强计算法：,pp0gh,压强计设计原理思考：中间液体用水好还是用水银好？为什么？,4大气压测定：原理,思考：（1）若管倾斜如何？若弯管如何？若粗管如何？（2）若少量气体漏进管内如何？若管长只有70cm如何？（3）若在管内液面下方某处钻个孔如何？,五作业：,1活塞质量2kg，面积100cm2，大气压强为1atm，求气缸内气体的压强，活塞和缸壁摩擦不计。2大气压强为1atm，上端开口的玻璃管内有长20cm的水银柱封入一部分气体，玻璃管与水平面成30角，求气体压强。若水银密度为13.6103kg/m3，则气体压强又为多少Pa？,3一端封闭的U形管竖直放置，内有一段水银柱BC=10cm，CD=20cm，求封闭气体的压强。若大气压强为1atm，水银密度为13.6103kg/m3，则气体压强又为多少Pa？4如图所示，气缸内封闭一定质量的气体，气缸截面积为500cm2，活塞形状如图，上表面水平，下表面与水平面成30，活塞重6000N，大气压强为1105Pa，则气缸内气体的压强为多少？,2状态参量二,复习提问：,22.4L=_m3=_dm3，3atm=_Pa=_mmHg，700mmHg=_atm=_Pa，104Pa=_atm=_mmHg。,教学内容：,例1：如图玻璃管，两端开口，内有水银柱封住一空气柱A，求其压强。,练习：p0=76cmHg，管内液体均为水银。1装置左图所示，求空气柱A的压强和h。2装置如右图所示，求空气柱A的压强和玻璃管顶对水银柱的压强。,例2：如图玻璃管中有水银封有两段空气柱A和B，求它们的压强分别为多大？设大气压强为76cmHg。,练习：大气压强为p0=76cmHg，管中液体均为水银。1左图中求空气柱A、B的压强。2右图中pA、pB能求吗？它们的关系能知道吗？,例3：如左图两水平放置的固定气缸中间有一个连通的活塞，两气缸的截面积分别为S和2S，大气压强为p0，求pA和pB的关系。,练习：如右图两竖直放置的气缸，中间有一连通的活塞，活塞重为G，两端面积分别为2S和S，大气压强为p0，求pA和pB的关系。,例4：大气压强为p0，上端开口的直玻璃管中有一段长为h的水银柱，封有一段空气柱，水银密度为，当玻璃管竖直向上以加速度a做匀加速运动时，管内气体的压强多大？,pSp0SghShSa,五作业：,1如图一端开口的U形玻璃管，内有水银封住两段空气柱，大气压强p0=75cmHg，求空气柱A、B的压强和玻璃管顶对水银柱的压强。2两端开口的U形管竖直放置，开口向下，内有三段水银柱，封入两段空气柱，左下方水银柱长为L1=10cm，空气柱A、B长为L2=10cm，大气压强为76cmHg，求气柱A、B的压强及右下方水银柱的长度L3。,五作业：,3如图容器由两个半径不同的圆柱体连接而成，两端A、B封有气体，两活塞用轻杆相连，中间C为真空，活塞与容器壁无摩擦，大活塞面积为小活塞面积的2倍，求pA和pB的关系。4如图两个半径不同的圆柱体固定容器上、下相对放置，两端A、B封有气体，两活塞用轻杆相连，总重为G，大气压强为p0，活塞与容器壁无摩擦，大活塞面积为2S，小活塞面积为S，求pA和pB的关系。,3气体的体积和温度的关系,演示实验：按课本第134页实验。教学说明：1、分析是等压过程，为什么要放在水里加热，2、由数据作图，并归纳出结果的能力训练。,盖吕萨克定律：VtV0（1t/273）,VtV0,t,V0,273,VtV0,V0,273,t,练习：1画出等压过程的pt图和pV图线，2图中AC为一等压过程，试画出经过B点的等压过程。3某温度时体积为600ml，每升高1时增加3ml，求此温度值和0时气体的体积V0。（图线法、公式法解）,例：某气缸在3时缸内空气体积为9103m3，当保持压强不变而温度上升到24时气缸中空气体积又多大？,练习：1一定质量的某种气体保持压强不变，由27C上升到127，其体积变为原来体积的多少倍？所增加的体积是原来体积的多少倍？2一个容器上有一小孔与外界相通，内有温度为17C的一定量的空气，现把容器内的空气加热到27C，那么逸出容器的空气质量是容器内原有质量的多少倍。,五作业：,1在球形烧瓶上连一根水平玻璃管，管内装有一小段水银柱，把瓶中的气体和外界隔开，某同学利用这一实验装置做以下实验：把烧瓶从室温浸入热水中，看到水平玻璃管中水银柱将移动，若水银移动是很缓慢的，那么状态参量的变化是：压强，温度，体积，如果记录了和两状态的具体数据，可以用来验证定律。2一端封闭的均匀直玻璃管。开口向上竖直放置，内有一段水银柱封有一段空气柱，当温度为27C时空气柱长为10cm，当湿度升高到87C时，空气柱长为多少？3一定质量的气体由27C上升到127C的过程中增加的体积是0C时体积的多少倍？是27C时体积的多少倍？,4热力学温标,（一）热力学温标,K是国际单位制基本单位之一。,T=t+273（但温差是相同的）,练习一：用热力学温标表示1人的正常体温，21标准大气压的冰的熔点、水的沸点。3200，4某天最高温度和最低温度相差7。,练习二：用摄氏温标表示1液态空气的沸点80K，2弧光灯的温度3800K，,盖吕萨克定律的表述简化；V1/T1=V2/T2，,练习三：1t1=27，若要体积扩大到原来的2倍，则应升高几度？若要体积扩大到原来的3倍，则应升高几度？2某气缸在3时缸内空气体积为9103m3，当保持压强不变而温度上升到24时气缸中空气体积又多大？,练习四：1一定质量的某种气体保持压强不变，由27C上升到127，其体积变为原来体积的多少倍？所增加的体积是原来体积的多少倍？2某气体温度为tC，保持压强不变，当升高多少温度时其体积变为原来的n倍，当降低多少温度时其体积变为原来的1n倍。3某气体保持压强不变，每升高1时增加的体积为原来体积的1500，求其原来的温度。（图线法、公式法解）4圆柱形气缸开口向上被两个活塞（不计活塞与气缸壁间的摩擦）封闭着两段同温度的空气柱，体积之比为V1:V2=2:1，今将气缸缓慢加热，使两段空气柱升高相同的温度时，它们的体积V1和V2的关系为（A）V12V2,（B）V1=2V2,（C）V1V2,（D）活塞质量不知，无法确定。（）,五作业：,1一端封闭的均匀直玻璃管。开口向上竖直放置，内有一段水银柱封有一段空气柱，当温度为27C时空气柱长为10cm，当湿度升高到87C时，空气柱长为多少？2一定质量的气体由27C上升到127C的过程中增加的体积是0C时体积的多少倍？是27C时体积的多少倍？3在容器中有一定质量的理想气体，设容器内气体受热时压强不变，当容器温度由300K开始升高30K，增加的体积是300K时体积的多少倍？当温度由600K开始升高30K时增加的体积是前面增加的体积的倍？,五作业：,3在容器中有一定质量的理想气体，设容器内气体受热时压强不变，当容器温度由300K开始升高30K，增加的体积是300K时体积的多少倍？当温度由600K开始升高30K时增加的体积是前面增加的体积的倍？,5玻意耳定律,凡与恒温源（较大的物体）充分接触的较慢的过程，就是等温过程。演示：得出结论：温度不变时，一定质量的气体的压强跟它的体积成反比玻马定律1表达式：p1V1=p2V2，pV=恒量（M、T一定）练习：给自行车打气时，温度不变，但自行车胎内气体的压强和体积都增大，这和玻马定律有无矛盾？2等温过程的图线：,例：一端开口的均匀玻璃管长50cm，内有一段长为19cm的水银柱封住一段空气，管水平放置时空气柱长为20cm，竖直放置开口向上时空气柱长为16cm，求大气压强，若将管竖直放置且开口向下，管内空气柱长为多少？,练习：1一端开口的均匀玻璃管长150cm，内有一段长20cm的水银柱封住一段空气柱，开口向上竖直放置时空气柱长为80cm，大气压强为76cmHg，（1）将管开口向上倾斜到成水平面成30时管内空气柱长为多少？（2）若开口向下与水平面成30时管内空气柱长又为多少？2一端开口的玻璃管内有长20cm的水银柱，大气压强为76cmHg，开口向上竖直放置时空气柱长为80cm，现再向管内加入10cm长的水银柱，空气柱长为多少？若要使空气柱长为40cm，需加入多少水银柱？,五作业：,1大气压强为1105Pa，活塞质量5kg，面积50cm2，开口向上时h=8cm，求开口向下时气柱高度h。2一个开口管和一个闭管，用一橡皮管相连，开口管内水银面比闭管内高4cm，闭管内封有10cm空气柱，大气压强为76cmHg，现将开口管放低，使开口管水银面比闭管低4cm，求此时封闭空气柱长度。3一粗细均匀的直玻璃管开口向下竖直放置时，管内有一段长为h的水银柱封了一段长为L的空气柱，现把玻璃管倾斜，使管子与竖直方向成角，则管内空气柱的长度变为多大？4在托里拆利实验中，由于操作不慎，漏进了一些空气，当大气压强为75cmHg时，管内外水银面高度差为60cm，管内被封闭的空气柱长度是30cm，如图所示，求：（1）此时管内空气柱的压强，（2）若把此装置移到高山上，温度不变，发现管内水银柱高度差为54cm，求山上的大气压强（管顶到槽内水银面的高度不变）。,6玻意耳定律（二）,例1一端开口的均匀玻璃管长100cm，内有长20cm的水银柱封有一段空气柱，大气压强为76cmHg，当开口向上竖直放置时空气柱长为49cm，求开口向下竖直放置时管内空气柱长为多少？,x,9649（76x）（100x）,964976（100x）x,练习：1两端开口的均匀玻璃管，竖直插入水银槽中，上端露出8cm，大气压强为76cmHg，若封闭管的上端后将管向上提46cm（管足够长），求管内空气柱的长。2一端开口的均匀玻璃管长100cm，开口向下竖直插入水银槽中50cm，大气压强为75cmHg，求水银进入管中的长度。,例2一端开口的U形管内有水银柱封住一段空气柱，大气压强为76cmHg时管内空气柱长为20cm，闭管内水银面比开口管内高出6cm，现在开口管内再加入15cm长的水银柱，求此时管内空气柱长为多少？,p2xhp0L,例3大气压强为76cmHg，有一长为20cm的小试管开口向下插入深水槽中，水进入管内1cm，求水深，若水进入管内10cm，水深又为多少？,五作业：,1将一根60cm长，一端封闭的玻璃管开口向下竖直插入水银中，插入水银中部分长50cm，如大气压强为76cmHg，问进入管内水银的高度。2一端封闭，一端开口，向上竖直放置的玻璃管长70cm，管内空气柱被一段高20cm的水银柱封住，水银面和管口相平，今将玻璃管轻轻倒转使管口向下，于是将有一部分水银流出，当时大气压为75cmHg，那么留在管内的水银还有多长。3在一端封闭的U形管中贮有水银，其封闭端水银面上的空气柱长20cm，开口端水银面低于封闭端水银面5cm，若于开口端灌入水银，使水银面高于封闭端水银面10cm，求这时封闭端空气柱空气柱长度（大气压强为75cmHg）在开口端灌入的水银柱总长度是多少？4一个一端封闭的U形管内装有水银，如将开口端接在氧气筒上，那么H=30cm，h=18cm，如将它从氧气筒上取下来，U形管两边水银面恰好相平，大气压强为76cmHg，求氧气筒内氧气压强多大？,7玻意耳定律（三）,例1某容器容积是10L，所装气体压强为3105Pa，若温度不变，把容器开关打开后，容器内剩下的气体是原来的几分之几？设大气压强为1105Pa。,原来气体,例2打气筒长55cm，车胎中气压为2.5大气压，那么当活塞推下多长距离时打气筒内的气体开始进入胎内（大气压强为1大气压）。,例3设容器容积为V0，没有气体，用一打气筒给它打气，打气筒的容积为V，要使容器中气体压强为4大气压，需打几次？若容器内原有气体压强为p0（p01大气压）用容积为V的抽气筒抽气，求抽几次后容器中剩余气体的压强这p？,练习：1例1中原来气体压强为20103Pa，打开容器后进入容器的气体是容器中气体的几分之几？2容器容积为V0，原来气体压强为p0（p01大气压）用容积为V的抽气机抽二次和用容积为2V的抽气机抽一次，剩余气体的压强是否相等？哪个较大？,讨论：pV=恒量（M、t一定）1图线：pV、pt、Vt图，2对于一定量气体的两个状态，温度是否相等如何判断？图中A、B、C三个状态的温度是否相等？3t不同恒量也不同，等温线也不同，4适用条件：p不太大（与大气压相比）、t不太低（与室温相比）,五作业：,1一个足球容积是2.5升，原来内部没有空气，用打气筒给它打气，每次打入1atm的空气125cm3，打了40次以后，足球内空气压强多大？假设空气温度不变。2某压缩式喷雾器，贮液桶总容积是7.5升，装入药液后，药液上方气体体积是1.5升，打气筒每次能打进1大气压的空气250cm3，问要使喷雾器内空气的气压达到4atm，打气筒需打几次？此后打开喷嘴开始喷药，直到不能喷射为止，喷雾器内剩下的药液是多少升？3某容器容积是5升，里面装的气体压强是10atm，如果温度不变，把容器开关打开，这些气体会有多大体积，剩下的气体是逸出气体的几分之几？剩下气体的密度和原来气体的密度之比是多少？4贮气筒体积为10升，内贮20atm的氧气，用它对空的小瓶充气，小瓶容积为5升，充到2atm，问能充几瓶？,8玻意耳定律实验,9气体的压强与温度的关系,（一）等容变化：即体积不变，压强随温度变化，如对密闭容器加热等。演示实验：研究对象为烧瓶内的气体，为测定压强可接一个压强计，如何改变温度？（把烧瓶浸入沸水、或冰水中）有什么现象？是否等容？如何才能保证等容？（调节可动的右管使左管中液面高度不变）如何记录压强和温度？如果烧瓶上插一根直角弯管，使瓶外管子保持水平，管内有一段水银柱，则浸入沸水时是否等变化？是什么变化？,pt=p0（1+t/273）p1T1p2T2（M、V一定）pT图线。例：氧气瓶在3时氧气压强为27大气压，当温度上升到24时瓶中氧气压强又多大？,（二）查理定律：,练习：1一定质量的某种气体保持体积不变，由27C上升到127的过程中，增加的压强是原来压强的多少倍？2一定质量的气体状态变化过程如图，求状态C的温度和体积。已知A状态时温度为27。改画成VT图和pT图。,练习：3图为一定质量的气体状态变化过程，状态C的体积为10升，求状态A的体积和温度。,五作业：,1盛有氧气的钢桶，在室内（室温17）测得筒内气体压强是9.31106Pa，当钢筒搬到温度是13的工地时，筒内气体的压强变为8.15106Pa，钢筒是否漏气了？为什么？2装在容器中的气体，体积为4升，压强为2.0105Pa，温度是300k，先让气体等容变化，压强增大为原来的2倍，然后让气体等温变化，压强又降低到原来数值，求气体在末状态时的体积和温度。3一定质量的气体状态变化如图ABC，已知状态C时体积为10升，求状态A时的温度和体积，并把状态变化图改画成VT图和pV图。,10理想气体状态方程,复习提问：1玻马定律、查理定律适用条件是什么？指出还有盖吕萨克定律，V/T=常数（p、M一定），统称气体三大实验定律（说明记忆法）,复习提问：2由玻马定律和查理定律p1/p2=V2/V1，p1/p2=T1/T2，可得V2/V1=T1/T2。对吗？,（一）理想气体：严格遵守实验定律的气体叫做理想气体，（从微观上讲就是分子间距足够大，以致分子间无作用力，分子本身大小不计）。许多实际气体在常温常压下都很接近理想气体。,根据玻马定律和查理定律推导方程讨论：1适用条件：一定质量的理想气体2固定一个量就变成一个实验定律。练习：1一定质量的理想气体能否保持p、T不变而改变V？2一定质量的理想气体能否保持p不变，同时T增大而V减小？3根据玻马定律和盖吕萨克定律推导气态方程。,例1：一端开口的均匀直玻璃管，开口向上竖直放置，大气压强为76cmHg，温度为27C时，内有一段长为14cm的水银柱封有一段长为60cm的空气柱，现将气体温度升高到47C，并在开口端加入10cm长的水银柱，求此时管内空气柱的长度。练习：一端开口的均匀直玻璃管，开口向上竖直放置，大气压强为75cmHg，温度为27C时，内有一段长为15cm的水银柱封有一段长为60cm的空气柱，现将气体温度降低，并将玻璃管倒过来，使开口向下竖直放置，此时管内空气柱长为80cm，求此时的温度。（6.33C）,五作业：,1一定质量的空气，27时的体积为1.010-2m3，计算在压强变为原来的两倍，温度升高到100时的体积。2在温度等于50而压强等于1.0105Pa时，内燃机气缸里混合气体的体积为0.93升，如果活塞移动时混合气体的体积缩小到0.155升，而压强增大到1.2106Pa，这时混合气体的温度升高到多少？3在容积为20升的圆筒内装有氧气，当温度是16时，它的压强是107Pa，在标准状态下，这些氧气的体积是多大？,11气态方程二,例1一端封闭的玻璃管长15cm，管中装有空气，将管开口向下插入水银槽中，使管高出槽中水银面10cm，当温度0时管内水银面比槽内水银面高5cm，要想使空气占满整个玻璃管，需把管内空气加热到多少度？大气压是75cmHg，槽内水银面高可认为不变。练习：1m长的粗细均匀玻璃管，里面封有氢气，管竖直放置，开口向上，距管口1cm处有一段4cm长的水银柱，现缓慢地往管内继续注入水银，为了使水银面跟管口平齐，问最多可注入多少高的水银柱？（大气压强为76cmHg，温度为27）当温度升高到32时气体压强多大？,例2如图U形管，粗管截面积是细管的两倍，粗管内有L=9cm长的空气柱，开口的细管内水银面比粗管内高H=4cm，大气压强为76cmHg，原来温度为27，当温度升高到127，且再倒入43cm长的水银柱，求此时空气柱的长。,练习U形管短臂封闭，长管开口，粗细均匀，在27时闭管内封有15cm长的空气柱，开口管水银面较闭口管高15cm，如将气体加热到84，这时水银柱高度差将是多少？（大气压强为75cmHg）,五作业：,1一端封闭的长玻璃管中用一段长24cm的水银柱将一部分27的空气封在管内，开口向上时空气柱长40cm，现将它浸入57的热水中，要使空气柱长度变为30cm，那么还需再往管内倒入多少水银柱（大气压强为76cmHg）2有一空气泡从某水库底部上升至水面，体积扩大为原来的3倍，若水库底部水的温度是7，水面温度是27，大气压强为1标准大气压，求水库中水的深度。3一粗细均匀的U形管，竖直放置，左端封闭，大气压强为P0，右端水银面比左端高h，管内空气柱长为L，如果让该管自由下落，求此时两边水银面的高度差。4一直角玻璃管，每边长30cm，内有30cm长的水银柱，封有一段空气柱，如图，大气压强为76cmHg，当开口端向上竖直放置时，空气柱长为20cm，现将此玻璃管逆时针转过90，求此时管内空气柱长为多少？,12气态方程三,例1某理想气体由状态A变到状态B（如图），若质量不变，则体积如何变化？若体积不变，则质量如何变化？若原来为pt图又如何？,等效转化：,练习：1某理想气体状态变化过程如左图，若质量不变，其压强如何变化？若压强不变，其体积如何变化？2若状态变化如右图又如何？3若状态变化如下图，则状态A、B、C的温度之比为多少？,例2一开口向下竖直放置的玻璃管，内有长为h的水银柱封有一段长为L的空气柱，大气压强为p0，若管自由下落，水银柱如何移动？练习：1上例中若开口向上，且向上以加速度g加速运动又如何？2若开口向右，且向右以加速度g加速运动又如何？,例3如图一开口向下插入水银槽中的玻璃管，（1）向下稍按下一些，水银柱高度差如何变化？空气柱长度如何变化？（2）向右倾斜且保持下端不动，又如何？（3）向右倾斜且保持上端高度不变，又如何？,练习：上题中管内封有一段空气柱，若将管稍向上拉一些，则相对管子水银柱将向_移动，相对槽内水银面将向_移动，若保持管子与槽内水银面接触处不动，使管倾斜，则管内水银柱长度将变_，管内水银柱高度将变_。,例4如图，两端开口的U形管内有两段水银封有一段柱，现在左管内加水银、右管内加水银或对气体加热，试讨论水银柱如何移动？,五作业：,1一定质量的理想气体，状态变化如图中ABCDA，各过程中气体体积如何变化？2两端封闭的玻璃管水平放置时正中间有一长为h的水银柱，两边各封有长为L、压强为大气压强p0的气体，现将管向右以加速度g加速运动，求水银柱移动的距离。3如图一开口向下插入水银槽中的玻璃管，(1)向下稍按下一些，水银柱如何移动？(相对管子、相对槽)(管内有空气、管内无空气)(2)向右倾斜且保持上端高度不变，又如何？,13气态方程四,例1两个大小相等的容器，中间有细管相连，细管正中有一段水银柱把气体隔成两部分，左边27，右边37时恰平衡，现将左边也加热到37，水银柱如何移动？若左、右各升高10又如何？若左边容积比右边大又如何？若竖直放置，原来温度都是T1，末温都升高到T2，则又如何？,练习：两端封闭内径均匀的U形玻璃管中有一段水银柱把空气隔成两段，将玻璃管竖直放置时，右管水银面比左管高，两边气体温度相同，现将两边气体温度同时降低相同温度，水银柱如何移动？若将玻璃管放倒在水平面上，情况又怎样？,例2一连通器，两端截面积相等；右端用活塞封闭，左端有一可动活塞，内有密度为的液体，两边液面恰相平，且都封有压强为p1、高为h的气体，现将左边活塞向下推，使两边液体高度差为h，求左边活塞下推的距离。,右边,p1hSp左hS/2,左边,p1hSp右hS,P左p右gh,h,L,Lhhh/2,练习：1玻璃管中部置一水银柱，再封闭两端，当玻璃管水平放置时，水银柱恰在管之中部，将管竖直放置，水银柱上部空气柱长恰为下部空气柱的两倍，求管内水银柱之长（大气压强为76cmHg）2密闭圆筒正中央有一活塞，水平放置，两边封有压强750mmHg的气体，现将活塞向右移动，使右边气体体积变为原来的1/3，则两边气体的压强差多大？,例3一端开口的均匀玻璃管开口向下插入水银槽中，上端有4cm长的空气柱，中间有长5cm的水银柱，下面又有长7cm的空气柱，最下面的水银柱高出槽中水银面16cm，现将管上提到使上端空气柱长变为5cm时，下段空气柱长变为多少？设大气压为76cmHg。,五作业：,1两端封闭内径均匀的玻璃管中有一段长为20cm的水银柱，水平放置时两边均封有50cm长的空气柱，若把它竖直起来，上段空气柱长变为55cm，求原来两边空气柱的压强。2U形管竖直放置，内装有水银，两端封闭，均封入压强为75cmHg，长为12cm的空气柱，两边水银面相平，室温为27，现将右管空气柱加热，使右管水银面下降2cm，求右管空气末温为多少？3圆柱形气缸，水平放置，用不传热的活塞分为两部分，活塞与缸壁间无摩擦，这两部分都充有同温度的同种理想气体，左边体积是右边体积的两倍，现将左边气体加热到127，右边气体降温到73，则左右两部分气体体积之比变为多少？,14气态方程五,例1一气缸