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气体的性质. 教学目标:. 知道气体的状态和状态参量;会计算气体的压强。. 理解 热力学 温标;知道绝对零度的意义 。. 理解玻意耳定律;知道 p-V 图像;会研究一定质量的气体当温度不变时气体的压强跟体积的关系。. 理解查理定律;知道 p-t 图像;理解用热力学温度表示的查理定律的公式;知道 p-T 图像。. 理解盖 • 吕萨克定律;知道 V-t 图像;理解用热力学温度表示盖 • 吕萨克定律的公式;知道 V-T 图像。.
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教学目标: • 知道气体的状态和状态参量;会计算气体的压强。 • 理解热力学温标;知道绝对零度的意义。 • 理解玻意耳定律;知道p-V图像;会研究一定质量的气体当温度不变时气体的压强跟体积的关系。 • 理解查理定律;知道p-t图像;理解用热力学温度表示的查理定律的公式;知道p-T图像。 • 理解盖•吕萨克定律;知道V-t图像;理解用热力学温度表示盖•吕萨克定律的公式;知道V-T图像。 • 知道理想气体;理解理想气体的状态方程;(理想气体状态方程的应用,只限于每一容器内气体体积质量不变的情况,且计算不过于复杂;不要求p-V、 p-T、 V-T图像的转换。)
重点与难点 • 本章研究气体变化规律,首先通过实验研究了一定质量的气体在等温、等容和等压条件下发生状态变化所遵循的三个实验定律,推导出理想气体状态方程。 • 本章中气体状态参量、气体实验定律、理想气体状态方程、气体的图像是重点,气体压强的计算、理想气体状态方程的运用是难点。
知识网络结构图 压强 气体的状态参量 温度 体积 玻意耳定律 气体 气体的实验定律 查理定律 盖•吕萨克定律 理想气体和理想气体状态方程
气体的状态参量 装气体容器的容积 气体分子所能达到的空间 m3、L、ml 1、体积 单位 物体的冷热程度 摄氏温度 单位 摄氏度(0c) 2、温度 热力学温度 开尔文(K) 单位 是分子平均动能的标志 T=273+t 摄氏温度与热力学温度的关系: 绝对零度:-273.150c=0K 温度的变化量相同 : 变化1K等于变化10c
2 1 3 θ 3、压强 产生原因:大量气体分子对器壁频繁碰撞,对器壁产生一个持续的压力而形成。 在国际单位制中压强的单位为帕斯卡,国际符号为Pa 单位 常用单位有:标准大气压(atm)、cmHg等 1atm=1.01×105Pa=76cmHg;1Pa=1N/m2 A、汞柱型气体压强计算:对汞柱受力分析 设大气压强为p0,汞柱高为h求封闭气体压强P(单位:cmHg)。
8 7 4 5 6 1 θ h h h2 B h1 A B、活塞型气体压强计算:对活塞或气缸受力分析 设大气压强为p0,活塞质量为m、横截面积为s,气缸质量为M,求封闭气体的压强P(单位:Pa)。
4 3 一定质量的气体,在压强不变的条件下,温度每 升高(或降低)一摄氏度,增大(或减小)的体 积是它在零摄氏度时体积的 . 2 气体的实验定律 1、盖•吕萨克定律 内容: 一定质量的气体,在压强不变的条件下,气体 的体积与热力学温度成正比。
( 表示00c时气体的体积) 公式: 密度与热力学温度成反比(等压)。 等压
图象: 2、同一气体的两条等压且: 。 V V P0 P0 t t -273 -273 0 0 0 T 物理意义: 1、V-t图象过-2730c,与纵坐标的交点为0摄氏度时的气体体积。 3、V-T图象过原点的一条直线,同一气体比较,斜率大的压强小。 注意:线条尾端要虚线
( 表示00c时气体的体积) 一定质量的气体,在体积不变的条件下,温度每 升高(或降低)一摄氏度,增大(或减小)的压 强是它在零摄氏度时体积的 . 2、查理定律: 内容: 一定质量的气体,在体积不变的条件下,气体 的压强与热力学温度成正比。 公式:
2、同一气体的两条等容线且: 。 P p P0 t -273 0 0 T 等容 物理意义: 1、p-t图象过-2730c,与纵坐标的交点为0摄氏度时的气体体积。 3、p-T图象过原点的一条直线,同一气体比较,斜率大的体积小。 注意:线条尾端要虚线
3、等温变化实验: 弹簧秤示数为F 注射器活塞质量为M,横截面积为S,钩码的质量均为m,大气压强为P0。 1、整个实验过程中必须保证质量不变,即不能漏气:(橡皮帽、活塞) 注意 2、整个实验过程中必须保证温度不变 DIS实验中用压强探头直接读出 实验中若偏差较大,则考虑T和气体M
4、玻意耳定律: P 0 V P-V图象为双曲线,同一气体的两条等温线比较,双曲线顶点离坐标原点远的温度高 。 内容: 一定质量的气体,在温度不变的条件下, 它的压强跟体积的乘积是不变的 公式: 等温 密度与压强成正比(等温、质量一定)。 注意:双曲线不能与坐标轴相交,只能无限靠近。
例题与练习 1、如图7-7所示,两端开口的玻璃管中,上方有一段水银柱,下端插入水银槽中很深,今把管略微向上提,气柱H 的高度将;如果玻璃管上端封口,则H 的高度将. A、变大 B、变小 C、不变 D、无法确定 c A 2.如图7-8所示,两端开口的玻璃管,右边玻璃管内有一部分空气被水银柱与外界隔离,若再向左边玻璃管中注入一些水银,平衡后,则( ) A.玻璃管下部两边水银柱高度差增大 B.玻璃管右侧内部被封空气柱的体积减小 C.玻璃管右侧内部被封空气柱的压强增大 D.以上说法都不对 D 不变 不变
3.在静止时,竖直的上端封闭下端开口的试管内有一段水银柱封闭住一段空气柱,若试管向下自由下落,水银柱相对于试管将会( ) A、上升 B、稍下降 C、维持原状 D、完全排出管外 A 4、设在温度为T1时教室内空气的密度为ρ0教室的容积为V0,求气温从T1上升到T2时,教室空气的质量减少多少?(设大气压不变) 解析:因为大气压强不变,所以在升温过程中气体作等压变化:
理想气体和理想气体状态方程 1. 理想气体:宏观上,严格遵从气体实验三定律的气体。微观上,分子没有大小,分子与分子除了碰撞时的作用力外没有其它的相互作用力,分子与分子、分子与气壁之间的碰撞都是弹性碰撞。这样的气体称为理想气体。 2.看作理想气体的条件:常温、常压下任何气体都可看作理想气体.即在温度不太低,压强不太大的情况下,实际气体均满足气体实验三定律 3.理想气体方程 (质量一定) (质量可以变化)
例题与练习 图2 图1 图3 ……(1) P1,V1,T1 ……(2) P3,V3,T3 P2,V2,T2 5、证明理想气体状态方程: 证明: 引入如图2所示的中间状态:且T1=T3 等温 由(1)、(2)得 状态2→状态3:且P3=P2,则
6、一定质量的理想气体的P-t图像,如图7-45所示,气体由状态A变化到状态B的过程中,气体体积的变化情况是( ) A、一定不变 B.一定减小 C、一定增加 D、不能判定如何变化 C 7.一定质量的理想气体经历如图 7-53所示的一系列过程,ab、bc、cd 和da这四个过程在P-T图上都是直线段,其中ab的延长线通过原点 O,bc垂直于ab,而 cd平行于ab,由图可判断( ) A、ab过程中气体体积不断减小 B、bc过程中气体体积不断减小 C、cd过程中气体体积不断增大 D、da过程中气体体积不断增大 B、C、D
8.某同学用带有刻度的注射器做“验证玻意耳定律”的实验.温度计表明在整个实验过程中都是等温的.他根据实验数据结出了P-1/V的关系图线EF,从图7-56中的图线可以得到( ) A.如果实验是从E状态到F状态,则表明外界有空气进人注射器 B.如果实验是从E状态到F状态.则表明注射器内有部分空气漏了出来 C.如果实验是从F状态到E状态,则表明注射器内有部分空气漏了出来 D.如果实验是从F状态到E状态,则表明外界有空气进人注射器 A、C
9、如图7-22所示,一个粗细均匀、两端封闭的玻璃管被一段汞柱分成上下两段L1和L2,求:当将玻璃管缓慢的放入热水中,请判断汞柱的移动情况。9、如图7-22所示,一个粗细均匀、两端封闭的玻璃管被一段汞柱分成上下两段L1和L2,求:当将玻璃管缓慢的放入热水中,请判断汞柱的移动情况。 解析:假设汞柱不动,则对两部分气体来说均作等容变化: 对L2有: 对L1有: 又因为: 请同学们用作图法判断。 所以汞柱向上移动。 若放入冷水中又如何?玻璃管作自由落体运动又如何? 思考: