高中物理 2.6 氣體狀態(tài)參量課件 粵教版選修3-3.ppt

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1、目標導航,預習導引,目標導航,預習導引,一,二,三,一、氣體的體積 1.定義:氣體分子所能達到的空間,也就是氣體所充滿的容器的容積. 2.單位:1 m3=103 L=106 mL.,目標導航,預習導引,一,二,三,二、氣體的溫度 1.意義:溫度宏觀上表示物體的冷熱程度,在微觀上表示分子熱運動的激烈程度,是分子平均動能的標志.溫度高的物體,分子的平均動能大,但平均速率不一定大. 2.兩種溫標 (1)攝氏溫標:規(guī)定1標準大氣壓下冰水共存的溫度為 0 、水的沸點為100 ,在0 和100 之間分成100等份,每一等份就是1 ,這種表示溫度的方法就是攝氏溫標.攝氏溫度用t表示. (2)熱力學溫標:熱力

2、學溫標是開爾文創(chuàng)立的,把-273.15 作為熱力學溫標的零點(叫絕對零度),熱力學溫度用T表示.熱力學溫度與攝氏溫度的關系是T=t+273.15 K,可近似表示為T=t+273 K.,目標導航,預習導引,一,二,三,三、氣體的壓強 1.意義:大量氣體分子頻繁地碰撞器壁,作用在器壁單位面積上的平均作用力就是氣體的壓強 2.單位:國際單位制中的單位是“帕斯卡”,1 Pa=1 N/m2,常用的單位還有標準大氣壓(atm)和毫米汞柱(mmHg),1 atm=1.013105Pa=760 mmHg,1 atm 相當于10 m高水柱產(chǎn)生的壓強. 3.決定因素:氣體的壓強與氣體分子的平均動能和分子的密集程度

3、有關.,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,一、兩種溫標的比較,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,【例1】 關于熱力學溫度和攝氏溫度,下列說法中正確的是() A.某物體攝氏溫度為10 ,即熱力學溫度為10 K B.熱力學溫度升高1 K等于攝氏溫度升高1 C.攝氏溫度升高10 ,對應熱力學溫度升高283.15 K D.熱力學溫度和攝氏溫度的溫標不同,兩者表示的溫度無法比較 點撥熱力學溫度與攝氏溫度在表示溫差時,1 K=1 ,而在表示溫度時卻不相等,即T=t,但Tt.,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,解析:熱力學溫度與攝氏溫度的關系為T=t+273.15 K,所以選項A錯誤

4、;對于T=t+273.15 K,有許多同學錯誤地認為可變形為T=t+273.15 K,而選擇選項C,實際上T=T2-T1=t2-t1=t,即用攝氏溫度表示的溫差等于用熱力學溫度表示的溫差,所以選項B正確,C、D錯誤. 答案:B,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,(多選)關于熱力學溫標的正確說法有() A.攝氏溫標比熱力學溫標更為科學 B.熱力學溫標的零度為-273.15 ,叫絕對零度(0 K) C.氣體溫度趨近于絕對零度時,其體積為零 D.在絕對零度附近氣體已液化,所以它的壓強不會為零 答案:BD 解析:本題考查熱力學溫標的性質.熱力學溫標在科

5、學計算中特別體現(xiàn)在熱力學方程中,使方程更簡單、更科學,A項錯誤;B是熱力學溫標的常識,B項正確;氣體趨近于絕對零度時早已液化,但有體積,故其壓強不為零,C項錯誤,D項正確.另外,熱力學溫標中的絕對零度是低溫極限,在接近0 K時,所有氣體都液化或凝固.,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,二、氣體壓強的計算 1.靜止或勻速運動系統(tǒng)中壓強的計算方法 (1)參考液片法:選取假想的液體薄片(自身重力不計)為研究對象,分析液片兩側受力情況,建立受力平衡方程消去面積,得到液片兩側壓強相等,進而求得氣體壓強. 甲 如圖甲所示,粗細均勻的U形管中封閉了一定質量的氣體A,在其最低處取一液片B,由其兩側受力

6、平衡可知 (pA+ph0)S=(p0+ph+ph0)S, 即pA=p0+ph.,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,(2)力平衡法:選與封閉氣體接觸的液柱(或活塞、汽缸)為研究對象進行受力分析,由F合=0列式求氣體壓強. (3)連通器原理:在連通器中,同一種液體(中間液體不間斷)的同一水平液面上的壓強相等,如甲圖中同一液面C、D處壓強相等,pA=p0+ph.,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,2.容器加速運動時封閉氣體壓強的計算 當容器加速運動時,通常選與氣體相關聯(lián)的液柱、汽缸或活塞為研究對象進行受力分析,然后由牛頓第二定律列方程,求出封閉氣體的壓強. 乙 如圖乙所示,當豎直放置

7、的上方開口玻璃管向上加速時,對液柱受力分析有 pS-p0S-mg=ma. 由以上分析可求出封閉氣體壓強.,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,【例2】 如圖所示,一個橫截面積為S的圓筒形容器豎直放置,金屬圓板的上表面是水平的,下表面是傾斜的,下表面與水平面的夾角為,圓板的質量為M,不計圓板與容器內壁的摩擦.若大氣壓強為p0,則被圓板封閉在容器中的氣體的壓強等于()(導學號51140018),一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,解析:以封閉氣體的圓板為研究對象,其受力情況如圖所示.由平衡條件,得 答案:D,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,如圖所示,粗細均勻的U形管的A端是封

8、閉的, B端開口向上,兩管中水銀面的高度差h=20 cm, 外界大氣壓強為76 cmHg.求A管中封閉氣體的壓強. 答案:56 cmHg 解析:由于液體的高度差引起兩部分氣體壓強不等,而液體處于平衡狀態(tài)的情況下,應選一個無限薄的液片為研究對象,為研究方便,該液片最好選在最低的液面處,本題也可在B管的水銀面處選取,對于該液片,由平衡條件,有 p0S=pAS+phS. 式中p0、pA、ph分別代表大氣壓強、A端氣體壓強和h高水銀柱產(chǎn)生的壓強. 由上式可得p0=pA+ph, pA=p0-ph=56 cmHg.,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,三、氣體壓強的產(chǎn)生原因 1.產(chǎn)生原因 大量做無規(guī)

9、則熱運動的分子對器壁頻繁、持續(xù)地碰撞產(chǎn)生氣體壓強.單個分子碰撞器壁的沖力是短暫的,但是大量分子頻繁地碰撞器壁,就對器壁產(chǎn)生持續(xù)、均勻的壓力.所以從分子動理論的觀點看來,氣體壓強就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力.,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,2.決定氣體壓強大小的因素 (1)微觀因素 氣體分子的密度:氣體分子密度(即單位體積內氣體分子的數(shù)目)大,在單位時間內,與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就多. 氣體分子的平均動能:氣體的溫度高,氣體分子 的平均動能就大,每個氣體分子與器壁的碰撞(可視作彈性碰撞)給器壁的沖力就大;從另一方面講,分子的平均速率大,在單位時間里器壁受氣體分

10、子撞擊的次數(shù)就多,累計沖力就大. (2)宏觀因素 與溫度有關:在體積不變的情況下,溫度越高,氣體的平均動能越大,氣體的壓強越大. 與體積有關:在溫度不變的情況下,體積越小,氣體分子的密度越大,氣體的壓強越大.,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,【例3】 對于一定質量的氣體,下列四個論述中正確的是() A.當分子熱運動變劇烈時,壓強必增大 B.當分子熱運動變劇烈時,壓強可以不變 C.當分子間平均距離變大時,壓強必變大 D.當分子間平均距離變大時,壓強必變小 解析:分子熱運動變劇烈,表明氣體溫度升高,分子平均動能增大,但不知氣體的分子密度怎么變化,故壓強的變化趨勢不明確,選項A錯誤,B正確

11、.分子的平均距離變大,表明氣體的分子密度變小,但因不知此時分子的平均動能怎么變,故氣體的壓強不知怎么變化,C、D項錯誤. 答案:B,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,(2015江蘇單科)在裝有食品的包裝袋中充入氮氣,可以起到保質作用.某廠家為檢測包裝袋的密封性,在包裝袋中充滿一定量的氮氣,然后密封進行加壓測試.測試時,對包裝袋緩慢地施加壓力.將袋內的氮氣視為理想氣體,則加壓測試過程中,包裝袋內壁單位面積上所受氣體分子撞擊的作用力(選填“增大”“減小”或“不變”),包裝袋內氮氣的內能(選填“增大”“減小”或“不變”). 答案:增大不變 解析:理想

12、氣體的壓強等于單位面積的內壁上所受氣體分子撞擊的作用力,氣體壓強增大,則分子撞擊的作用力增大;在緩慢施壓的過程中氣體的溫度不變,則理想氣體的內能不變.,案例探究,方法規(guī)律,加速狀態(tài)時氣體壓強的計算 把一端封閉的粗細均勻的玻璃管放在傾角為30的斜面上,開始時讓玻璃管不動,管中有一段16 cm長的水銀柱將長為20 cm的空氣封入管內,如果讓玻璃管在斜面上加速下滑,如圖所示.已知玻璃管與斜面間的動摩擦因數(shù)=36,外界大氣壓強為p0(p0大小等同于76 cm高水銀柱產(chǎn)生的壓強),求玻璃管沿斜面勻加速下滑時,封閉的壓強多少?設斜面足夠長,能保證玻璃管穩(wěn)定勻加速下滑.(導學號51140019),案例探究,方法規(guī)律,解析:設水銀柱和玻璃管的質量分別為m和M,以水銀柱和玻璃管為研究對象,根據(jù)牛頓第二定律,得 (m+M)gsin 30-(m+M)gcos 30=(m+M)a, 以水銀柱為研究對象,設管的橫截面積為S,根據(jù)牛頓第二定律,得 p0S+mgsin 30-pS=ma. 因為m=lS,l=16 cm, 所以管內氣體壓強為,案例探究,方法規(guī)律,氣體壓強的計算大多與力學知識相結合,求解時要以力學問題為主,利用力的平衡方程或牛頓第二定律求出壓強. 加速情況下,通常選與氣體有聯(lián)系的液柱或活塞為研究對象,對研究對象進行受力分析,然后根據(jù)牛頓第二定律列方程就可解決問題.,