2015-2016学年高中物理 第八章 气体课件 新人教版选修3-3

章末整合提升,气体,气体的状态参量,温度(T),意义：分子平均动能的标志,温标,摄氏温标：单位热力学温标：单位K关系：Tt273.15K，Tt,体积(V),指容器的容积单位：m3，L,气体的状态参量,决定因素,意义：气体分子对器壁单位面积上的压力产生：大量气体分子对器壁频繁碰撞的结果,气体分子的平均动能分子的密集程度,单位：Pa、atm、cmHg,计算,平衡条件：F合0牛顿第二定律：F合ma,气体实验定律,玻意耳定律(等温变化),成立条件：m、T一定表达式：p1V1p2V2,等温线：p-V图象(双曲线)、p-图象(过原点的直线),查理定律(等容变化),成立条件：m、V一定,表达式：,等容线：p-T图象(过原点的直线)、p-t图象过(273.15，0)点的直线,气体实验定律,盖吕萨克定律(等压变化),成立条件：m、p一定,表达式：,等压线：V-T图象(过原点的直线)、V-t图象过(273.15，0)点的直线,理想气体的状态方程,理想气体,状态方程：或C),气体热现象的微观意义,气体分子运动的特点气体压强的微观意义气体实验定律的微观解释,一、气体压强的计算,1.容器静止或匀速运动时求封闭气体的压强(1)连通器原理：在连通器中，同一液体(中间液体不间断、静止)的同一水平液面上的压强是相等的.(2)在考虑与气体接触的液柱所产生的附加压强pgh时，应特别注意h是表示液面间竖直高度，不一定是液柱长度.,(3)求由液体封闭的气体压强，应选择最低液面列平衡方程.(4)求由固体封闭(如汽缸和活塞封闭)气体的压强，应对此固体(如活塞或汽缸)进行受力分析，列合力平衡方程.2.容器加速运动时求封闭气体的压强(1)当容器加速运动时，通常选择与气体相关联的液体柱、固体等作为研究对象，进行受力分析，然后由牛顿第二定律列方程，求出封闭气体的压强.,(2)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.,例1一段长为L的汞柱在均匀玻璃管中封住一定质量的气体，若将玻璃管开口向下放置，且管与水平面间的夹角为，如图1所示，则被封住气体的压强是多大？(水银的密度为，大气压强为p0),图1,解析设被封住气体的压强为p，则分析水银柱，其处于平衡状态，设水银柱的横截面积为S，则有pSgLSsinp0S，pp0gLsin.当封闭气体的液柱倾斜时，其产生的压强gh中的h是竖直高度.,答案p0gLsin,例2如图2，一汽缸水平固定在静止的小车上，一质量为m、面积为S的活塞将一定量的气体封闭在汽缸内，平衡时活塞与汽缸底相距L.现让小车以一较小的水平恒定加速度向右运动，稳定时发现活塞相对于汽缸移动了距离d.已知大气压强为p0，不计汽缸和活塞间的摩擦，且小车运动时，大气对活塞的压强仍可视为p0；整个过程温度保持不变.求小车加速度的大小.,图2,解析设小车加速度大小为a，稳定时汽缸气体的压强为p1，活塞受到汽缸内、外气体的压力分别为F1p1SF0p0S由牛顿第二定律得F1F0ma小车静止时，在平衡情况下，汽缸内气体的压强应为p0，,由玻意耳定律得p1V1p0V式中VSLV1S(Ld)联立式得,解题策略这类问题的一般解题思路：首先明确研究对象，然后明确初、末状态及状态参量，再利用玻意耳定律列方程，从而联立求解.对于充气、抽气类问题可以通过灵活选取研究对象，化变质量为一定质量，进行解答.,二、理想气体状态方程,应用状态方程解题的一般步骤(1)明确研究对象，即某一定质量的理想气体；(2)确定气体在初、末状态的参量p1、V1、T1及p2、V2、T2；(3)由状态方程列式求解；(4)讨论结果的合理性.,特别提醒在涉及到气体的内能、分子势能问题中要特别注意是否为理想气体，在涉及气体的状态参量关系时往往将实际气体当作理想气体处理，但这时往往关注的是是否满足质量一定.,例3如图3，绝热汽缸A与导热汽缸B均固定于地面，由刚性杆连接的绝热活塞与两汽缸间均无摩擦.两汽缸内装有处于平衡状态的理想气体，开始时体积均为V0、温度均为T0.缓慢加热A中气体，停止加热达到稳定后，A中气体压强为原来的1.2倍.设环境温度始终保持不变，求汽缸A中气体的体积VA和温度TA.,图3,解析设A、B初态压强均为p0，膨胀后A、B压强相等pB1.2p0B中气体初、末状态温度相等，p0V01.2p0(2V0VA),方法指导这类问题的处理方法：确定研究对象后，再分析初、末状态的变化.若p、V、T三个量都发生变化，则选用常数列方程.若某一个量不变，则选用合适的定律，列方程求解，在涉及两部分气体时，要注意找出两部分气体的联系，再列出联立方程.,三、气体的图象问题,要会识别图象反映的气体状态的变化特点，并且熟练进行图象的转换，理解图象的斜率、截距的物理意义.当图象反映的气体状态变化过程不是单一过程，而是连续发生几种变化时，注意分段分析，要特别关注两阶段衔接点的状态.,例4一定质量的理想气体，在状态变化过程中的p-T图象如图4所示.在A状态时的体积为V0，试画出对应的V-T图象和p-T图象.,图4,解析对气体AB的过程，根据玻意耳定律，有p0V03p0VB，则VBV0.由此可知A、B、C三点的状态参量分别为：A：p0、T0、V0；B：3p0、T0、V0；C：3p0、3T0、V0.VT图象和pV图象分别如图甲、乙所示.,答案见解析图,四、对气体压强的理解,1.气体压强的大小等于气体作用在器壁单位面积上的压力.2.产生原因：大量气体分子无规则运动碰撞器壁，形成对器壁各处持续的压力而产生.3.决定因素：一定质量气体的压强大小，微观上取决于分子的平均动能和单位体积内的分子数；宏观上取决于气体的温度T和体积V.,例5如图5所示，两个完全相同的圆柱形密闭容器，甲中装有与容器容积相等的水，乙中充满空气，试问：,图5,(1)两容器各侧壁压强的大小关系及压强的大小决定于哪些因素？(容器容积恒定),解析对甲容器，上壁的压强为零，底面的压强最大，其数值为pgh(h为上下底面间的距离).侧壁的压强自上而下，由小变大，其数值大小与侧壁上各点距水面的竖直距离x的关系是pgx.对乙容器，各处器壁上的压强大小都相等，其大小决定于气体的分子密集程度和温度.,答案见解析,(2)