《气体的性质》PPT课件

《《气体的性质》PPT课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《气体的性质》PPT课件（87页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 气体的性质气体的性质一、一、气体的状态参量气体的状态参量 1. 气体的温度（气体的温度（T） （1） 温度宏观上表示物体的冷热程度， 微观 上 标志物体内分子的平均动能大小的物 理量。温 度越高，物体内部分子的热运动越 剧烈，分子的 平均动 能越大。 （2） 温度的数值与使用的温标有关 热力学温标（T），），单位（K） 摄氏温标（t），），单位（C） 两者换算关系：T = t + 273，T=t （3） 热力学温度的零度叫做绝对零度，是低温 的极限，可以无限接近但不能达到。 2.2.气体的体积（气体的体积（V） （1 1）气体的体积是指大量气体分子所能达到的整个空间的体积。处在容器内的气体，

2、 在不考虑重力影响下，气体的密度处处相等，气体的质量与体积成正比。 （2 2）在标准状况下，1mol的任何气体的体积均为，国际单位制中，其单位是m3。 zxxk (3)气体分子不是气体分子自身体积的总和,因为气 体分子间的相互作用十分微弱，气体分子间距较大， 所以气体分子自身的体积与气体体积相比可忽略不计。 3. 气体的压强（气体的压强（p） （1）容器中大量气体分子对器壁的频繁碰撞，就对器壁产生一个持续的均匀的压力，而器壁单位面积上受到的压力就是气体的压强。 在数值上等于垂直作用于器壁单位面积上的平均冲击力。 （2）决定气体压强大小的因素 从微观上，质量一定的某种气体，压强的大小由单位体积内

3、的分子数和分子的平均速率决定的；对理想气体，从宏观上看，其压强由空气的密度和温度共同决定的 （3）压强的单位：Pa（国际单位） 常用单位：标准大气压（atm） 毫米汞柱（mmHg） 1atm=760mmHg=1.013105Pa (4) (4)气体的压强和大气压强 密闭容器中的气体密度很小，自身重力产生的压强可忽略，故气体压强由气体分子碰撞器壁产生，与地球引力无关，则气体上下左右的压强都相等。 大气压强由于大气自身的重力产生，大气层分子密度上方小下方大，大气压的值随高度而减小。 4. 气体的状态及状态参量气体的状态及状态参量 对于一定质量的气体,如果温度、体积和压强这三个量都不变，我们就说气体

4、处于一个确定的状态中。 温度、体积和压强这三个物理量叫做气体的状态参量。 三个状态参量密切相关，并遵循一定的规律，只有一个参量改变是不可能的，至少两个参量同时改变或三个参量同时改变 【例例21】如图所示, 粗细 均匀、 竖直倒置的U形管，右端封闭，左端开口，其中有两段水银柱 封闭着 两段空气柱1和2。h1=12cm h2=15cm，外界大气压强P0=75cmHg, 求空气柱1和 2的压强 h1h2ABab12 设空气柱1和2的压强分别为p1和p2，选水银柱h1的下端面的液片a为研究对象，根据帕斯卡定律，气柱1的压强p1通过水银柱h1传递到液片a上，同时水银柱h1由于自重在a处产生的压强为h1c

5、m汞柱，从而液片a受到向下的压力为（p1+h）S，S为a液片的面积。液片a很薄，自重不计。液片a受到向上的大 气压力p0S。因整个水银柱h1处在静 止状态，故液片a所受上、下压力大 小相等，即（p1+h）S=p0S，所以气 柱1的压强为： p1=p0-h1=75-12=63cm汞柱汞柱h1h2ABab12 过气柱2的上端面画等高线AB，则由连通器原理知，pB=pA=p1 再以水银柱h2的下端面的液片b为研究对象，可求得空气柱2的压强为 p2=pB+h2=p1+h2=（63+15）cm汞柱=78 cm汞柱h1h2ABab12 【例例22】如图所示，一个壁厚可以不计、质量为 M 的气缸放在光滑的水

6、平地面上，活塞的质量为m， 面积为S, 内部封有一定质量的气体，活塞不漏气， 摩 擦不计，外界大气压强为P0， 若在活塞上加一水平向右的恒力F（不考虑气体温度的变化）， 求气缸和活塞以共同加速度运动时，缸内气体的压强多大？F二、二、玻意耳定律玻意耳定律 1. 玻意耳定律玻意耳定律： 温度一定时, 一定质量气体的压强随着体积的变化而变化，叫做气体的等温变化；其变化规律是，在温度不变的情况下，它的压强跟体积成反比；或者说，它的压强跟体积的乘积不变。其数学表达式为： 或 2. 应用玻意耳定律解题的一般步骤： （1）确定研究对象：某一定质量的气体，并确认它在状态变化过程中保持质量不变，温度不变 （2）

7、确定初、末状态，正确地确定两状态的p、V 值 （3）利用玻意耳定律列方程，统一单位求解 （4）注意分析隐含的已知条件，必要时还需应用力学或几何学知识列出辅助方程 （5）必要时应分析解答结果是否合理。 【例例23】长100cm、粗细均匀的玻璃管，一端封闭，一端开口。当开口竖直向上时，用20cm长水银柱封住49cm长的空气柱。 设大气压强为76cmHg. 现将玻璃管缓慢地转至开口竖直向下位置(设转动过程中封闭气柱的质量和温度都不变), 问此时管内被封闭的空气柱长度是多少? 设末状态管内水银柱长xcm，则 p2=（76-x）cm汞柱 V2=（100-x）cm 即 （76+20）49=（76-x）（）

8、（100-x） x x（舍去） 所求气柱长度为（）（） 【例例24】如图所示,一个上下都与大气相通的直圆筒， 内部横截面的面积S2, 中间用两个活塞A与B封住 一定质量的理想气体, A和B都可沿圆筒无摩擦地上下滑动， 但不漏气，A的质量可不计, B的质量为M，并与 一劲度系数k=5103N/m的较长的弹簧相连。已知大气 压强p0=1105Pa, 平衡时，两活塞间 的距离l0，现用力压A，使之缓 慢向下移动一定距离后，保持平衡, 此时，用于压A的力F=5102N。求 活塞A向下移动的距离(假定气缸温度 不变)l0ABl0ABp0SFp2SAp1Sp0SAkx0MgBp0Sp2SMgk（x+x0）

9、B研究被A、B 封住的气体初状态末状态由玻意耳定律得由以上解得活塞向下移动的距离为 3. 力、热综合题的解题思路力、热综合题的解题思路 将题目分解为气体状态变化和力学两部分 对气体状态变化问题，恰当选择某部分气体为研究对象，应用气体有关规律列方程 对力学问题，一般选择水银柱或活塞为研究对象，应用力学有关规律列方程，然后联立求解. 一般地说，气体的压强和体积的变化是联系两部分知识的”桥梁” 【例例25】两端封闭的均匀细玻璃管水平放 置, 管的正中央有一段长15cm的水银柱，其两侧的空气柱中的压强均为 72cmHg。现将玻璃直管旋至竖直位置.若欲使玻璃管中上、下两段空气柱的长度比保持为122, 则

10、玻璃管沿竖直方向应做什么样的运动？设整个过程中，温度保持不变。l0l0hp0p0p1p2l1l2h玻璃管沿竖直向下方向做匀加速运动，其p1Sp2Smga 【例例26】一根一端封闭、粗细均匀的细长玻璃管水平放置时，内有一段5cm长的水银柱封闭着一段14cm长的空气柱, 外界大气压强为75cmHg，当把玻璃管缓慢转至开口竖直向下时，由于不小心, 有部分空气进入了封闭端, 这时空气柱长16cm。问进入管内的空气质量是管内原有空气质量的几分 之几？ 分析：因玻璃管缓慢转动，故可认为转动过程中温度保持不变，但管中气体质量却发生了变化，不能直接应用玻意耳定律求解。在这种情况下，可以假设发生如下过程，管内原

11、有空气发生了一个质量不变的等温变化过程，然后有空气进入了封闭端与原有空气混合，经过这样合理的假设，即可应用玻意耳定律求解。选玻璃管原有空气作为研究对象初状态：玻璃管水平放置时， p1= 75cm汞柱汞柱 V1= 14cm长空气柱长空气柱初状态：玻璃管开口竖直向下， p2= 70cm汞柱汞柱 V2= ？cm长空气柱长空气柱由玻意耳定律：p1V1= p2V2 可见转动过程中没有空气进入，玻璃管开口竖直向下时空气柱长15cm；今空气柱长16cm，说明进入管内的空气柱（设其质量为m）长1cm。因在同一状态下气体密度相同，故气体质量与体积成正比，即： 进入玻璃管内的空气质量是管内原有空气质量的1/15。

12、 1. 对于变质量的问题，可用假设法将其转化为定质量问题。 2. 对于相互关联的多段气体的分析,要分别分析各段气体的变化特征，找出变化的状态参量，往往其隔离作用的液柱或活塞是联系两部分气柱的桥梁，可以选其为力学研究对象，进行受力分析，找出两部分气体的体积或压强。 3.若将某气体(p、V、T）在保持质量、温度不变的情况下分成若干部分（p1、V1、T1）、（）、（p2、V2、T2（pn、Vn、Tn），），则有 pV=p1V1+p2V2+ pnVn 【例例27】用压强为p=40atm的氢气钢瓶给容积为V1=1m3的气球充气，设气球原来是真空, 充气后气球内的氢气压强为p1=1atm, 钢瓶内氢气压强

13、为p2=20atm， 设充气过程中温度不变，求钢瓶的容积V。 在给气球充气的过程中，钢瓶内氢气质量逐渐减少,属于变质量的问题，无法直接应用玻意耳定律。为了将变质量的问题转化为恒定质量问题，可采用如下的等效处理方法：假设用另一容积为V的真空钢瓶与氢气的钢瓶接通，接通后氢气的压强恰变成p2=20大气压,则在这个假设的物理过程中，氢气质量是恒定的。且是等温变化，故由玻意耳定律有： pV = p2（V +V） 再假设把两个钢瓶的通道关闭，然后把容积为V的钢瓶中氢气全部充入气球内，则选这部分氢气做研究对象，仍是质量不变的等温变化，有： p2 V= p1V 1，由以上联立得：pV = p1V 1 +p2V

14、 ，解得：V3 【例例28】如图所示，内径均匀的U形管中装入水银，两管中水银面与管口的距离均为l大气压强 p0时，将右侧管口封闭, 然后从左侧管 口处将一活塞缓慢向下推入管中直到左右两侧水银面高度差达h为止，求活塞在管内移过的距离.lhxl+h/2-xl-h/2 设活塞下移的距离为x，则左侧、右侧气体长度如图所示。取右侧气体为探究对象，有玻意耳定律有： 取左侧气体为探究对象，有玻意耳定律有：解得三、三、查理定律和盖查理定律和盖吕萨克定律吕萨克定律（等容变化和等压变化）（等容变化和等压变化） 1.1.气体的等容变化 查理定律 气体在体积不变的情况下所发生的状态变化叫做等容变化 （1 1）一定质量

15、的气体，在体积不变的情况下，温度每升高（或降低）1 1 ，增加（或减少）的压强等于它在0 时压强的1/273，这就是查理定律。其数学表达式是： p p0 0为气体在0 0时的压强。或 （2 2）采用热力学温标时，查理定律可表述为： 一定质量的气体，在体积不变的情况下，它的压强跟热力学温度成正比。其数学表达式为： （3 3）重要推论： 一定质量的气体， 从初状态（p、T）开始，发生一个等容变化过程，其压强 的变化量p 与温度的变化量T 间的关系为 这是查理定律的分比形式 （4）适用条件：对实际气体，温度不太低（与室温相比）,压强不太大（与大气压相比）的情况或 2.2.气体的等压变化 盖吕萨克定律

16、 气体在压强不变的情况下所发生的状态变化叫做等压变化 （1 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 1 1 1，增加（或减少）的体积等于它在0时体积的1/273，这就是盖吕萨克定律。其数学表达式为：或 （2）采用热力学温标时，盖吕萨克定律可表述为：一定质量的气体，在压强不变的情况下，它的体积跟热力学温度成正比，其数学表达式为： （3 3）重要推论：一定质量的气体从初状态（V、T）开始发生等压变化，其体积的改变量V与温度变化量T 之间的关系是： 这是盖吕萨克定律的分比形式 （4 4）适用条件：对于实际气体，温度不太低（与室温相比），压强不太大（与大气压相比）的情况。或 【例例29】有人设计了一种测温装置，其结构如图。玻璃泡A内封有一定量气体，与A相连的B管插在水银槽中，管内水银面的高度x即可反映泡内气体的温度，即环境温度，并可由B管上的刻度直接读出。设B管的体积与A泡的体积相比可略去不计。 （1）在标准大气压（76cmHg） 下对B管进行温度刻度。已知当 温度 t1= 27时，管内水银面高 度x1=16cm，此高度即为27的 刻度线。问t=0的刻度线在x为 多少c