高一物理：气体的状态参量解析.ppt

B.气体的压强与体积的关系 1.气体的状态参量 1.气体的状态参量 大家谈 气体是物质存在的一种状态，你认为气体有哪些性质？应该如何来描述气体的状态？ （1）气体的体积 Volume 气体无一定的体积，气体分子所能达到的空间范围称为气体的体积，用字母V来表示。 体积的国际单位是m3（立方米） （2）气体的温度 Temperature 描述物体冷热程度和物理量 气体温度是气体平均动能的量度 国际单位是K（开尔文） 常用温度 t 单位是℃（摄氏度） T=273 + t (3)气体的压强 pressure 容器壁单位面积上所受的压力就是气体的压强 p = F/S 国际单位：Pa（帕斯卡） 大气压强为：相当于76厘米汞柱产生的压强 p0 = ρgh =13.6 × 103 × 9.8 × 0.76 =1.013×105 Pa 气体压强的计算 用液体封闭气体 如图所示，一粗细均匀、竖直开口向上的玻璃管子内用长为h 、密度为ρ的液柱封闭了一段空气。若玻璃管横截面积为S，外界大气压强为p0，求管内被封闭气体的压强。 2.气体的压强与体积的关系 演示实验 在一只锥形瓶中放入一个气球，把气球的开口翻在锥形瓶的瓶颈上，然后向气球吹气，将会发生什么现象？为什么？ 历史回眸 玻意耳首先研究的对象是空气。通过对空气物理性质的研究，特别是真空实验，他认识到真空所产生的吸力乃是空气的压力。他做了一系列实验来考察空气的压力和体积的关系，并推导出空气的压力和它所占体积之间的数学关系--“空气的弹性和它的体积成反比”。 探索研究（DIS实验） 玻意耳定律 表述一：一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积成反比。 表述二：一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积的乘积不变。 玻意耳定律的数学表达式： 适用条件：压强不太大（与大气压相比）温度不太低（与室温相比）。 气体的等温变化图象 （1）等温图象的特点：等温线是双曲线，温度越高，其等温线离原点越远。 如图所示：两条曲线分别对应的温度为： T1T2 ； （2）在P－图象中为一条过原点的直线，同理T2T1 。 例题 ?某个容器的容积是10L，所装气体的压强是20×105Pa。如果温度保持不变，把容器的开关打开以后，容器里剩下的气体是原来的百分之几？设大气压是1.0×105Pa。 解 ?设容器原装气体为研究对象。 初态? p1=20×105Pa V1=10L T1=T 末态? p2=1.0×105Pa V2=？L T2=T 由玻意耳定律? p1V1=p2V2得 即剩下的气体为原来的5％。 应用玻意尔定律解题的一般步骤： （1）首先确定研究对象，即某一定质量的气体，有时也常假设有一无形袋，从而使变质量气体问题转变为等质量气体的问题。 （2）然后确定始末两个状态的压强与体积，并统一单位（不一定都要用国际单位）。 （3）最后用玻意尔定律列方程求解，必要时还要考虑解答结果是否合理。 * * 思考：快速压缩气体的现象（打气筒给自行车轮胎充气），筒内的气体将发生怎样的变化？ 气体的体积、压强、温度均发生变化。 气体的状态参量：体积、压强和温度 深入理解：容器的容积即为气体的体积 常用的单位还有“升”，符号是“L”。1L=1dm3，1m3=103L=106m L。 思考：气体的压强是怎样产生的？ 压强的微观本质 由于气体内大量分子做无规则运动过程中，对容器壁频繁撞击的结果。 h p = p0 + mg/s = p0 + ρvg/s p = p0 + ρhsg/s p = p0 + ρgh 计算图中各情况下，被封闭气体的压强。 (外界大气压强 p0 =75厘米汞柱, 图中液体为水银) P1=1.01*105 Pa P2=0.67*105 Pa P3=0.83*105 Pa P4=0.67*105 Pa P5=1.17*105 Pa 公式 p = p0 ± ρgh h 表示液面高度差 当液柱压缩封闭气体时取“ + ”号 当液柱有使气体体积增大趋势时取“ - ”号 如图所示，在一端封闭的U形管内，三段水银柱将空气柱A、B、C封在管中，在竖直放置时，AB两气柱的下表面在同一水平面上，另两端的水银柱长度分别是h1和h2，外界大气的压强为p0，则A、B、C三段气体的压强分别是多少？ pA= pB = p0 + ρgh2 pC = pB – ρgh1 = p0 + ρg(h2 – h1) 四个长方体容器中被光滑的活塞封闭一定质量的气体。 如图4–1–4所示，M为重物质量，F是外力， p0为大气压,S为活塞面积，m为活塞质量，则压强各为： p