高中物理内能和气体性质正式版
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高中物理气体的性质公式总结高中物理气体的性质公式1.气体的状态参量:温度:宏观上,物体的冷热程度;微观上,物体内部分子无规则运动的剧烈程度的标志热力学温度与摄氏温度关系:T=t+273 {T:热力学温度(K),t:摄氏温度(℃)}体积V:气体分子所能占据的空间,单位换算:1m3=103L=106mL压强p:单位面积上,大量气体分子频繁撞击器壁而产生持续、均匀的压力,标准大气压:1atm=1.013×105Pa=1900pxHg(1Pa=1N/m2)2.气体分子运动的特点:分子间空隙大;除了碰撞的瞬间外,相互作用力微弱;分子运动速率很大3.理想气体的状态方程:p1V1/T1=p2V2/T2 {PV/T=恒量,T为热力学温度(K)}注:(1)理想气体的内能与理想气体的体积无关,与温度和物质的量有关;(2)公式3成立条件均为一定质量的理想气体,使用公式时要注意温度的单位,t为摄氏温度(℃),而T为热力学温度(K)。
高中物理气体的性质1.气体的状态参量:温度:宏观上,物体的冷热程度;微观上,物体内部分子无规则运动的剧烈程度的标志,热力学温度与摄氏温度关系:T=t+273 {T:热力学温度(K),t:摄氏温度(℃)}体积V:气体分子所能占据的空间,单位换算:1m3=103L=106mL压强p:单位面积上,大量气体分子频繁撞击器壁而产生持续、均匀的压力,标准大气压:1atm=1.013×105Pa=76cmHg(1Pa=1N/m2)2.气体分子运动的特点:分子间空隙大;除了碰撞的瞬间外,相互作用力微弱;分子运动速率很大3.理想气体的状态方程:p1V1/T1=p2V2/T2 {PV/T=恒量,T为热力学温度(K)}注:(1)理想气体的内能与理想气体的体积无关,与温度和物质的量有关;(2)公式3成立条件均为一定质量的理想气体,使用公式时要注意温度的单位,t为摄氏温度(℃),而T为热力学温度(K)。
【高中物理】高中物理知识点:理想气体理想气体:
1.定义:在任何温度和压力下严格遵守气体实验定律的气体称为理想气体
2.简化条件:实际气体,特别是那些不容易液化的气体,如氢气、氧气、氮气、氦气等,在压强不太大(不超过大气压的几倍),温度不太低(不低于负几十摄氏度)时,可以近似地视为理想气体
3.微观意义:在微观意义上,与分子之间的距离相比,理想气体分子的大小可以忽略不计,分子之间没有相互作用的引力和斥力
4.内能:
① 从微观角度来看:由于分子力为零,理想气体的分子势能为零,理想气体的内能等于所有分子的总动能
②从宏观角度:一定质量的理想气体,其内能只与温度有关,与体积无关
4.分子运动定律:
(1)分子运动性质:
① 分子可以在空间中自由移动,并填满它们能到达的空间,所以气体的体积就是容器的体积。
②气体分子间频繁地发生碰撞。
一个空气分子在1s内与其他分子的碰撞达65亿次之多,分子的频繁碰撞使每个分子速度的大小和方向频繁地发生改变,造成气体分子杂乱无章的热运动。
③ 在每一时刻,气体分子向各个方向运动的概率是相等的
(2)分子运动速率分布:
气体分子的运动速率是按照一定的规律分布的,速率过大或过小的分子数量非常少。
随着温度的升高,分子运动的平均速率增加,分子速率增加,分子量低,分子量减少,这仍然是“两头多,中间少”的分布规律。
高中物理人教版选修3-3教案《内能》内能目标导航(1)知道分子热运动的动能跟温度有关,知道温度是分子热运动平均动能的标志。
(2)知道什么是分子的势能;知道改变分子间的距离,分子势能就发生变化;知道分子势能跟物体体积有关。
(3)知道什么是内能,知道物体的内能跟温度和体积有关。
(4)能够区别内能和机械能。
诱思导学1.分子动能(1)分子平均动能做热运动的分子,都具有动能,这就是分子动能。
由于分子运动的无规则性,若想研究单个分子的动能是非常困难、也是没有必要的。
热现象研究的是大量分子运动的宏观表现,所以,重要的不是系统中某个分子的动能大小,而是所有分子的动能的平均值,即分子平均动能。
(2)温度是物体分子热运动平均动能的标志。
说明:①温度是大量分子无规则热运动的宏观表现,含有统计的意义,对于个别分子,温度是没有意义的。
分子平均动能的大小由温度高低决定:温度升高,分子的平均动能增大;温度降低,分子的平均动能减小;温度不变,分子的平均动能不变。
温度升高,分子的平均动能增大,但不是每一个分子的动能都增大,可能有个别的分子动能反而减小。
②分子的平均动能大小只由温度决定,与物质的种类无关。
也就是说,只要处于同一温度下,任何物质分子做热运动的平均动能都相同。
由于不同物质分子的质量不尽相同,因此,在同一温度下,不同物质分子运动的平均速率大小也不相同。
2.分子势能(1)分子势能由于分子间存在着相互作用力,所以分子间也有相互作用的势能。
这就是分子势能。
分子势能的大小有分子间的相互位置决定。
分子势能的变化非常类似于长度变化的弹簧中的弹性势能的变化。
(2)影响份子势能大小的身分份子势能的大小与份子间的距离有关,即与物体的体积有关。
份子势能的变化与份子间的距离发生变化时份子力做正功还是负功有关。
具体情况如下:①当份子间的距离r r时(此时类似于被拉伸的弹簧),份子间的作用力表现为引力,份子间的距离增大时,份子力做负功,因而份子势能随份子间距离的增大而增大。
尚师教育教师教案
此时容器内待测气
在活塞上方再放置
P′为_____
中斜线部分均为水
则P A=________cmHg,P B=_________cmHg,P c=________P
在球形烧瓶上连一根水平玻璃管,管中装有一小段水银柱把瓶中的气体和外界的大气隔
此时测得瓶
13.关于热力学温标,下列说法中错误的是
(A)热力学温标的零度用摄氏温度表示其数值为
(B)热力学温标每一开和摄氏温度每一度的温差相等:
(C)绝对零度是低温的极限,实际上是不可能达到的;
通过瓶口的软木塞有一根两端开口的管子,上端与
用一个带有刻度的注射器及计算机辅助系统来探究气体的压强
得到.
继续实验并记录数据;
现关闭此时筒内药液上方空气实际。
理想气体的内能和热容量上节根据经典统计的能量均分定理讨论了理想气体的内能和热容量,所得结果与实验结果大体相符,但是有几个问题没有得到合理的解释。
第一,原子内的电子对气体的热容量为什么没有贡献。
第二,双原子分子的振动在常温范围内为什么对热容量没贡献。
第三,低温下氢的热容量所得结果与实验不符。
这些问题都要用量子理论才能解释。
本节以双原子分子理想气体为例讲述理想气体呢能和热容量的量子统计理论。
如果暂不考虑原子内电子的运动,在一定近似下双原子分子的能量可以表为平动能i ε。
振动能v ε,转动能q ε之和q v l εεεε++= (7.5.1)以l ω,v ω,q ω分别表示平动,振动,转动能级的简并度,则配分函数Z 1可表为∑-=l ll eZ βω1{过程}rvtZ Z Z 111⋅⋅= (7.5.2)这就是说,总的配分函数Z 1可以写成平动配分函数Z t1,振动配分函数Z V1和转动配分函数Z Q1之积双原子分子理想气体的内能为 1ln Z NU β∂∂-= r v t U U U ++= (7.5.3) 定容热容量为rV v V t V V C C C C ++= (7.5.4)即内能和热容量可以表为平动,转动和振动等项之和。
首先考虑平动对内能和热容量的贡献。
平动配分函数Z T1已由(7.2.4)给出 2/321)2(βπh m V Z t= 因此N k T N Z NU t t 2323ln 1==∂∂-=ββNk C tV 23=(7.5.5) 式(7.5.5)与由经典统计的能量均分定理得到的结果一致。
在一定的近似下双原子分子中两原子的相对振动可以看成线性谐振子。
以ω表示振子的圆频率,振子的能级为ωε )21(+=n n , ,.....2,1,0=n 振动配分函数为∑∞=+-=0)2/1(1n n ve Z ωβ (7.5.6)利用公式)1(11........12<-=+++++x xx x x n 将式(7.5.6)中的因子eβωh -看作,可以将振动配分函数Z v1表达为ωβωβ ---=ee Z v 121(7.5.7) 因此振动对内能的贡献为 12ln 1-+=∂∂-=ωβωωβ e N N Z NUv V(7.5.8) 式中第一项是N 个振子的零点能量,与温度无关;第二项是温度为T 时N 个振子的热激发能量。