高中物理专题三:气体实验定律理想气体的状态方程
- 格式:docx
- 大小:311.22 KB
- 文档页数:18
第1页 共13页 专题三:气体实验定律 理想气体的状态方程 [基础回顾]:
一•气体的状态参量 1. 温度:温度在宏观上表示物体的 __________ ;在微观上是 __________ 的标志.
温度有 ________ 和 ____________ 两种表示方法,它们之间的关系可以表示为: T=- ......... •而且T = ...... (即两种单位制下每一度的间隔是相同的) 绝对零度为 ___ °C,即 —K,是低温的极限,它表示所有分子都停止了热运动•可以无 限接近,但永远不能达到. 2. 体积:气体的体积宏观上等于 ______________________________________ ,微观上则表示
_______________________ . 1摩尔任何气体在标准状况下所占的体积均为 _____________ .
3. 压强:气体的压强在宏观上是 ____________ ;微观上则是 ___________________________ 产
生的•压强的大小跟两个因素有关:①气体分子的 _______________ ,②分子的 __________ . 二•气体实验定律 1. 玻意耳定律(等温变化)
一定质量的气体,在温度不变的情况下, 它的压强跟体积成 ________ ;或者说,它的压强 跟体积的 _________ 不变•其数学表达式为 ___________________ 或 ______________ • 2. 查理定律(等容变化)
(1) 一定质量的气体,在体积不变的情况下,温度每升高(或降低) 1°C,增加(或减 少)的压强等于它在 ____________ •其数学表达式为 __________________ 或 ______________ • (2) 采用热力学温标时,可表述为:一定质量的气体,在体积不变的情况下,它的压 强与热力学温度成 _______ •其数学表达式为 ______________ • (3) 推论:一定质量的气体,从初状态( P, T)开始,发生一等容变化过程,其压强 的变化量厶P与温度变化量△ T的关系为 _______________ • 3 •盖•吕萨克定律(等压变化)
(1) 一定质量的气体,在压强不变的情况下,温度每升高(或降低) 1°C,增加(或减 少)的体积等于它在 ____________ •其数学表达式为 __________________ 或 ______________ • (2) 采用热力学温标时,可表述为:一定质量的气体,在压强不变的情况下,它的体 积与热力学温度成 _______ •其数学表达式为 ______________ • (3) 推论:一定质量的气体,从初状态( V, T)开始,发生一等压变化过程,其体积 的变化量厶V与温度变化量△ T的关系为 _______________ • 三.理想气体状态方程 1 •理想气体
能够严格遵守 ___________ 的气体叫做理想气体•从微观上看,分子的大小可忽略,除 碰撞外分子间无 ____________ ,理想气体的内能由气体 ________ 和 ____ 决定,与气体 ______ 无 关•在 _____________ 、 __________ 时,实际气体可看作理想气体•
2 •—定质量的理想气体状态方程: P"1 = PV. T1 T2 第2页 共13页
3 •密度方程:
1 —
T^1 T^2
[重难点阐释]:
一.气体压强的计算 第3页 共13页 气体压强的确定要根据气体所处的外部条件, 往往需要利用跟气体接触的液柱和活塞等 物体的受力情况和运动情况计算. 几种常见情况的压强计算: 1. 封闭在容器内的气体,各处压强相等.如容器与外界相通,容器内外压强相等.
2. 帕斯卡定律:加在密闭静止液体上的压强, 能够大小不变地由液体向各个方向传递.
3. 连通器原理:在连通器中,同一种液体(中间液体不间断)的同一水平面上的压强 是相等的.
4. 液柱封闭的气体:取一液柱为研究对象; 分析液柱受力情况,根据物体的运动情况, 利用力
的平衡方程(或动力学方程)求解. 5. 固体封闭的气体:取固体为研究对象;分析固体受力情况,根据物体的运动情况, 利用力的
平衡方程(或动力学方程)求解. 二.气体的图象 1.气体等温变化的 P-- V图象
(1 )、如图所示,关于图象的几点说明 ① 平滑的曲线是双曲线的一支, 反应了在等温情况下, 一定质量的气体压强跟体积成反比的 规律. ② 图线上的点,代表的是一定质量气体的一个状态. ③ 这条曲线表示了一定质量的气体由一个状态变化到另一个状态的过程, 温过程,因此这条曲线也叫等温线.
(2)、如图所示,各条等温线都是双曲线,且离开坐标轴越远的图线表示
体的温度越高,即 T1
2. 等容
线反应了一定质量的气体在体积不变时,压强随温度的变化关系,如图所示是 P-t 图线,图线与t轴交点的温度是-273 C,从图中可以看出 P与t是一次函数关系,但不成正 比,由于同一温度下,同一气体的体积大时压强小,所以 Vi>V2, 如图所示P-T图线,这时气体的压强 P与温度T是正比例关系,坐标原点的物理意义是 “P=0时,T=0”坐标原点的温度就是热力学温度的 时对应的直线斜率小,所以有 V>V2.
3 .等压线反映了一定质量的气体在压强不变时,体积随温度的变化关系,如图所示, V-t 图线与t轴的交点是-273 C,从图中可以看出,发生等压变化时, V与t不成正比,由于同 一气体在同一温度下体积大时压强小,所以 Pi>F2.
这个过程是一个等 P- V值越大,气
OK.由PVT=C得RT=C/V可知,体积大 第4页 共13页
如图所示,V-- T图线是延长线过坐标原点的直线.由 PV T=C得V T=C P可知,压强大甲 第3页 共13页
[典型例题]:
题型一:气体压强的计算 【例1】右图中气缸静止在水平面上,缸内用活塞封闭- 塞的的质量为m横截面积为s,下表面与水平方向成 求封闭气体的压强 P•
题型二:实验定律的定性分析 【例2】如图所示,把装有气体的上端封闭的玻璃管竖直插入水银槽内, 管内水银面与槽内水银面的高度差为 h,当玻璃管缓慢竖直向下插入一 些,问h怎样变化?气体体积怎样变化?
题型三:实验定律的定量计算 【例3】一根两端开口、粗细均匀的细玻璃管, 长L=30cm,竖直插入水银槽中深 ho=10cm处, 用手指按住上端,轻轻提出水银槽,并缓缓倒转,则此时管内封闭空气柱多长?已知大气压 P0=75cmHg
题型四:气体状态方程的应用 【例4】如图所示,用销钉将活塞固定, A、B两部分体积比为 2 : 1, 开始时,A中温度为127C,压强为1.8 atm, B中温度为27 C,压强 为1.2atm •将销钉拔掉,活塞在筒内无摩擦滑动,且不漏气,最后温 度均为
27C,活塞停止,求气体的压强.
题型五:图象问题的应用 【例5】如图是一定质量的理想气体由状态 体在状态A时的压强是1.5 x 105Pa. A经过状态B变为状态C的V-- T
图象.已知气
(1) 说出A到B过程中压强变化的情形,并根据图像提供的信息,计算图中 TA的温度值. (2) 请在图乙坐标系中,作出由状态A经过状态B变为状态C的P-- T图像,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有关坐标值,请写出计算过程. 第6页 共13页
[课堂练习] 1•一定质量的理想气体处于某一初始状态,现要使它的温度经过状态变化后,回到初始状 态的温度,
用下列哪个过程可以实现 () A. 先保持压强不变而使体积膨胀,接着保持体积不变而减小压强
B. 先保持压强不变而使体积减小,接着保持体积不变而减小压强
C. 先保持体积不变而增大压强,接着保持压强不变而使体积膨胀
D. 先保持体积不变而减少压强,接着保持压强不变而使体积减小
2•如图为0.2mol某种气体的压强与温度关系.图中
4. 一根两端封闭,粗细均匀的玻璃管,内有一小段水银柱把管内空气
柱分成a、b两部分,倾斜放置时,上、下两段空气柱长度之比 La/Lb=2.当两部分气体的温
上端封闭,左侧上端开口,内有用细线栓住的活塞.两管中分别封入 L=11cm的空气柱A和 B, 活塞上、下气体压强相等为 76cm水银柱产生的压强,这时两管内的水银面的高度差 h=6cm, 现将活塞用细线缓慢地向上拉,使两管内水银面相平.求: (1)活塞向上移动的距离是多少?
(2)需用多大拉力才能使活塞静止在这个位置上?
6、一定质量的理想气体,在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为 p1、「,在另
一平衡状态下的压强、体积和温度分别为 P2、V2、T2,下列关系正确的是( )
J 夠 F/Pa
A E h 1 I 1 -273 0 127 227
3. 竖直平面内有右图所示的均匀玻璃管,内用两段水银柱封闭两段空气柱 a、b
,各段水银
柱高度如图所示.大气压为 po,求空气柱a、b的压强各多大?
P。为标准大气压.气体在 B犬态时的体积
度同时升高时,水银柱将如何移动? 5.如图所示,内径均匀的 U型玻璃管竖直放置,截面积为
5cm[管右侧
丄 A . p1 =p2, V1=2V2, T1= 2 T2
C. P1 =2p2, V1 =2V2, T1= 2T2
1_ B . P1 =p2, V1= 2 V2, T1= 2T2
D. P1 =2p2, V1=V2,「= 2T2
h2 a
h3
b