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1、,第八章 气 体,章末总结,网络构建区,气体,气体的状态参量,温度(T)：温度是分子平均动能的标志，Tt273.15 K,体积(V),压强(p)：由大量气体分子对容器壁的频繁碰撞产生,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：pVC,等温线：pV图象(双曲线)、p 图象(过原点的倾斜直线,查理定律 (等容变化),成立条件：m、V一定,等容线：pT图象(过原点的倾斜直线),盖吕萨克定律(等压变化),成立条件：m、p一定,等压线：VT图象(过原点的倾斜直线),理想气体的状态方程,气体热现象的微观意义,气体,理想气体的状态方程,理想气体：严格遵从气体实验定律的气体,理想气
2、体的特点：无分子势能，分子间无相互作用力,理想气体状态方程的成立条件：m一定,气体热现象的微观意义,气体分子运动的特点,气体温度的微观意义,气体压强的微观意义,对气体实验定律的微观解释,气体的状态参量,气体实验定律,专题整合区,一、气体实验定律和理想气体状态方程的应用,二、气体的图象问题,一、气体实验定律和理想气体状态方程的应用,返回,1玻意耳定律、查理定律、盖吕萨克定律可看成是理想气体状态方程在T恒定、V恒定、p恒定时的特例 2正确确定状态参量是运用气体实验定律的关键 3求解压强的方法：(1)在连通器内灵活选取等压面，由两侧压强相等列方程求气体压强(2)也可以把封闭气体的物体(如液柱、活塞、
3、汽缸等)作为力学研究对象，分析受力情况，根据研究对象所处的不同状态，运用平衡条件或牛顿第二定律列式求解,一、气体实验定律和理想气体状态方程的应用,返回,4注意气体实验定律或理想气体状态方程的适用条件，即适用于定质量的气体，对打气、抽气、灌气、漏气等变质量问题，巧妙地选取对象，使变质量的气体问题转化为定质量的气体问题,一、气体实验定律和理想气体状态方程的应用,返回,【例1】 如图1所示，两个侧壁绝热、顶部和底 部都导热的相同汽缸直立放置，汽缸底部和顶部 均有细管连通，顶部的细管带有阀门K.两汽缸的 容积均为V0，汽缸中各有一个绝热活塞(质量不同， 厚度可忽略)开始时K关闭，两活塞下方和右活塞上方
4、充有气体(可视为理想气体)，压强分别为p0和p0/3；左活塞在汽缸正中间，其上方为真空；右活塞上方气体体积为V0/4.,图1,一、气体实验定律和理想气体状态方程的应用,返回,现使汽缸底与一恒热源接触，平衡后左活塞升至汽缸顶部，且与顶部刚好没有挤压；然后打开K，经过一段时间，重新达到平衡已知外界温度为T0，不计活塞与汽缸壁间的摩擦,一、气体实验定律和理想气体状态方程的应用,返回,求： (1)恒温热源的温度T；,解析 (1)设左、右活塞的质量分别为M1、M2，左、右活塞的横截面积均为S 由活塞平衡可知：p0SM1g ,一、气体实验定律和理想气体状态方程的应用,返回,一、气体实验定律和理想气体状态方
5、程的应用,返回,解析 如图所示，当把阀门K打开重新达到平衡后，由于右侧上部分气体要充入左侧的上部，且由两式知M1gM2g，打开活塞后，左侧活塞降至某位置，右侧活塞升到顶端，汽缸上部保持温度T0等温变化，汽缸下部保持温度T等温变化设左侧上方气体压强为p，,(2)重新达到平衡后，左汽缸中活塞上方气体的体积Vx.,返回,一、气体实验定律和理想气体状态方程的应用,返回,【例2】 如图2所示，一定质量的气体放在体积 为V0的容器中，室温为T0300 K，有一光滑导热 活塞C(不占体积)将容器分成A、B两室，B室的体 积是A室的两倍，A室容器上连接有一U形管(U形管内气 体的体积忽略不计)，两边水银柱高度
6、差为76 cm，右室容器中连接有一阀门K，可与大气相通(外界大气压等于76 cmHg)求：,一、气体实验定律和理想气体状态方程的应用,图2,返回,一、气体实验定律和理想气体状态方程的应用,(1)将阀门K打开后，A室的体积变成多少？,解析 初始时，pA0p0gh2 atm，VA0V0/3 打开阀门后，A室气体等温变化，pA1 atm，体积为VA，由玻意耳定律得 pA0 VA0pAVA,返回,一、气体实验定律和理想气体状态方程的应用,(2)打开阀门K后将容器内的气体从300 K分别加热到400 K和540 K时，U形管内两边水银面的高度差各为多少？,解析 假设打开阀门后，气体从T0300 K升高到
7、T时，活塞C恰好到达容器最右端，即气体体积变为V0，压强仍为p0，即等压过程,返回,一、气体实验定律和理想气体状态方程的应用,T2540 K时，p0gh1.2 atm， 故水银高度差h15.2 cm.,二、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化，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,返回,二、气体的图象问题,1等温线,返回,(1)在pV图中，p与V乘积越大，温度越高，如图3甲所示，T2T1. (2)在p 图中，直线的斜率越大，温度越高，如图乙所示，T2T1
8、.,图3,二、气体的图象问题,2.等容线,返回,在pT图中，直线的斜率越大，体积越小， 如图4所示，V2V1.,图4,3.等压线,在VT图中，直线的斜率越大，压强越小， 如图5所示p2p1.,图5,二、气体的图象问题,返回,【例3】 一定质量的理想气体，在状态变化过程中的pT图象如图6所示在A状态时的体积为V0，试画出对应的VT图象和pT图象,图6,二、气体的图象问题,返回,解析 对气体AB的过程，根据玻意耳定律，有p0V03p0VB，则VB V0.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、
9、乙所示,答案 见解析图,自我检测区,1,2,3,1(气体实验定律的应用)图7为伽利略设计的一种测温装置示意图，玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定质量的空气若玻璃管内水柱上升，则外界大气的变化可能是( ) A温度降低，压强增大 B温度升高，压强不变 C温度升高，压强减小 D温度不变，压强减小,1,2,图7,3,1,2,解析 对被封闭的一定质量的空气进行研究，当水柱上升时，封闭空气的体积V减小，结合理想气体状态方程 C得，当外界大气压强p0不变时，封闭空气的压强p减小，则温度T一定降低，B选项不可能当外界大气压强p0减小时，封闭空气的压强p减小，则温度T一定降低，
10、C、D选项均不可能当外界大气压强p0增大时，封闭空气的压强p存在可能增大、可能不变、,3,答案 A,1,2,可能减小三种情况当封闭空气的压强p增大时，温度T可能升高、不变或降低；当封闭空气的压强p不变时，温度T一定不变；当封闭空气的压强p减小时，温度T一定降低故只有选项A可能,3,1,2(气体实验定律的应用)容积为1 L的烧瓶，在压强为1.0105 Pa时，用塞子塞住，此时温度为27 ；当把它加热到127 时，塞子被打开了，稍过一会儿，重新把塞子塞好(塞子塞好时瓶内气体温度仍为127 ，压强为1.0105 Pa)，把273 视作0 K求：,2,3,1,2,解析 塞子打开前：选瓶中气体为研究对象
11、 初态有p11.0105 Pa，T1300 K 末态气体压强设为p2，T2400 K 由查理定律可得p2 p11.33105 Pa.,答案 1.33105 Pa,(1)塞子打开前，烧瓶内的最大压强；,3,1,2,解析 设瓶内原有气体体积为V，打开塞子后在温度为400 K、压强为1.0105 Pa时气体的体积为V 由玻意耳定律有p2Vp1V 可得V V 故瓶内所剩气体的质量与原瓶内气体质量的比值为 .,答案,(2)最终瓶内剩余气体的质量与原瓶内气体质量的比值,3,3(气体实验定律应用)内壁光滑的导热汽缸竖直浸放在盛有冰水混合物的水槽中，用不计质量的活塞封闭压强为1.0105 Pa、体积为2.0103 m3的理想气体，现在活塞上方缓慢倒上沙子，使封闭气体的体积变为原来的一半，然后将汽缸移出水槽，缓慢加热，使气体温度变为127 .,1,2,3,(1)求汽缸内气体的最终体积；,解析 在活塞上方倒沙的全过程中温度保持不变，即p0V0p1V1,答案 1.47103 m3,1,2,3,(2)在图8上画出整个过程中汽缸内气体的状态变化(外界大气压强为1.0105 Pa),解析 整个过程中汽缸内气体的状态变化如图所示,答案 见解析图,1,2,3,
