《人教版高中物理选修3-3课件：第八章 气体 学案3 .pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版高中物理选修3-3课件：第八章 气体 学案3 .pptx（28页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第八章 气 体 目标定位 1 了解理想气体的模型 并知道实际气体看成理想气体的 条件 2 掌握理想气体状态方程 知道理想气体状态方程的推导 过程 3 能利用理想气体状态方程分析解决实际问题 学案3 理想气体的状态方程 知识探究 自我检测 一 理想气体 玻意耳定律 查理定律 盖 吕萨克定律等气体实验定律都是在 压强不太大 相对大气压强 温度不太低 相对室温 的条件下总结 出来的 那么当压强很大 温度很低时 气体还遵守该实验定律吗 答案 在高压 低温状态下 气体状态发生改变时 将不会严格 遵守气体实验定律了 因为在高压 低温状态下 气体的状态可能 已接近或达到液态 故气体实验定律将不再适用 问题设
2、计 知识探究 1 理想气体 在任何温度 任何压强下都遵从气体实验定律 的气体 2 理想气体是一种 模型 是对实际气体的科学抽象 3 理想气体分子除碰撞外 无相互作用的引力和斥力 故无 一定质量的理想气体内能只与 有关 理想化 分子势能 要点提炼 温度 4 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 不超过大气压强的几倍 温度 不低于零下几十摄氏度 时 才可以近似地视 为理想气体 不太大 不太低 二 理想气体的状态方程 如图1所示 一定质量的某种理想气体从状态A 到B经历了一个等温过程 又从状态B到C经历 了一个等容过程 请推导状态A的三个参量pA VA TA和状
3、态C的三个参量pC VC TC之间的关系 问题设计 图1 答案 从A B为等温变化过程 根据玻意耳定律可得pAVA pBVB 由题意可知 TA TB VB VC p1V1 p2V2 要点提炼 3 应用理想气体状态方程解题的一般思路 1 确定研究对象 即一定质量的理想气体 2 确定气体的初 末状态参量p1 V1 T1和p2 V2 T2 并注意单位的统一 3 由状态方程列式求解 4 讨论结果的合理性 典例精析 一 理想气体状态方程的基本应用 例1 如图2所示 粗细均匀一端封闭一端开口 的U形玻璃管 当t1 31 大气压强p0 76 cm Hg时 两管水银面相平 这时左管被封闭的气 柱长L1 8 c
4、m 则当温度t2是多少时 左管气柱L2 为9 cm 图2 解析 初状态 p1 p0 76 cmHg V1 L1 S 8 cm S T1 304 K 末状态 p2 p0 2 cmHg 78 cmHg V2 L2 S 9 cm S T2 解得 T2 351 K 则t2 351 273 78 答案 78 例2 如图3所示 一气缸竖直放置 横截面积S 50 cm2 质量m 10 kg的活塞将一定质量的气体封闭在缸 内 气体柱长h0 15 cm 活塞用销子销住 缸 内气体的压强p1 2 4 105 Pa 温度177 现拔 去活塞销K 不漏气 不计活塞与气缸壁的摩擦 当活塞速度达到最大时 缸内气体的温度为
5、57 外界大 气压为p0 1 0 105 Pa g 10 m s2 求此时气体柱的长度h 图3 解析 当活塞速度达到最大时 气体受力平衡 解得 h 22 cm 答案 22 cm 二 理想气体状态方程的综合应用 例3 如图4甲所示 一导热性能良好 内壁光滑的气缸水平 放置 横截面积为S 2 10 3m2 质量为m 4 kg 厚度不计 的活塞与气缸底部之间封闭了一部分理想气体 此时活塞与 气缸底部之间的距离为24 cm 在活塞的右侧12 cm处有一对 与气缸固定连接的卡环 气体的温度为300 K 大气压强p0 1 0 105 Pa 现将气缸竖直放置 如图乙所示 取g 10 m s2 求 图4 1
6、活塞与气缸底部之间的距离 答案 20 cm 2 加热到675 K时封闭气体的压强 解析 假设活塞能到达卡环处 则 T3 675 K V3 36 cm S 得p3 1 5 105 Pa p2 1 2 105 Pa 所以活塞到达卡环处 气体压强为1 5 105 Pa 答案 1 5 105 Pa 自我检测 1 2 3 1 2 3 答案 D 2 理想气体状态方程的基本应用 钢筒内装有3 kg气体 温度 是 23 压强为4 atm 如果用掉1 kg后温度升高到27 求筒内气体压强 1 2 3 解析 将筒内气体看做理想气体 以2 kg气体为研究对象 设钢筒的容积为V 初状态 p1 4 atm V1 2V
7、3 T1 250 K 末状态 V2 V T2 300 K 1 2 3 3 理想气体状态方程的综合应用 如图5所示 竖直放置在水平面 上的气缸 其缸体质量M 10 kg 活塞质量m 5 kg 横截面积S 2 10 3 m2 活塞上部的气缸里封闭一部分理想气体 下部有 气孔a与外界相通 大气压强p0 1 0 105 Pa 活塞的下端与劲 度系数k 2 103 N m的弹簧相连 当气缸内气体温度为127 时 弹簧的弹力恰好为零 此时缸内气柱长为L 20 cm 求当缸内气 体温度升高到多少时 气缸对地面的压力为零 g取10 m s2 活 塞不漏气且与气缸壁无摩擦 1 2 3 图5 1 2 3 解析 缸内气体初状态 V1 LS 20S T1 273 127 K 400 K 1 2 3 气缸和活塞整体受力平衡 kx m M g 缸内气体体积V2 L x S 27 5S 1 2 3 解得 T2 1 100 K 即t 827 答案 827 课堂要点小结
