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高二年级物理同步辅导讲座之九 北 京 四 中 年 级：高 二 科 目：物 理 期数：0109 编 稿：陈素玉 审 稿：厉璀琳 录入：刘红梅 教学内容：查理定律，热力学温标，理想气体的状态方程 教学目标：1、掌握查理定律，理解气体等容变化的等温线的意义 2、理解热力学温标和绝对零度的意义，掌握热力学温度 和摄氏温度的换算关系 3、掌握理想气体的状态方程 教学过程： 一、查理定律 1、对一定质量的气体：Pt=P0+t=P0(1+) ? 当t=t1时, P1=P0(1+) 当t=t2时, P2=P0(1+) ? ?P=?t, 当?t =10C时，?P=. 2、内容：一定质量的气体，在体积保持不变的情况下，温度每升高或降低10C，增加或降低的压强等于它在00C时压强的。 Pt=P0+t=P0(1+) 3、等容线 一定质量的气体，在何种不变的情况下，P-t的关系图线是： 一条一次函数图线 （1）截距 P0 （2）斜率 k==tg? （3）图线与x轴的交点Pt=0=P0+t? t=-2730C. 结论：一定质量的气体，在不同体积下 的等容线是一簇一次函数图线，体积越大， 图线越靠近t轴，但所有图线与t 轴的交点都 是-2730C. V1V2 二、热力学温标 1、热力学温标：也叫绝对温标，由英国的威廉·汤姆逊创立。热力学温度的零度是-273.150C，简称为O开（K），叫做绝对零度。热力学温度与摄氏温度间的关系为： T=t+273.15 注意：10C?1K，但温度变化10C和变化1K是一样的。 2、查理定律 引入热力学温标后，查理定律将简化为：=。 即：一定质量的气体在体积不变的情况下，其压强与热力学温度成正比。 三、理想气体状态方程 1、理想气体 一、理想气体模型 是一种理想化的模型，一种科学的抽象 （1）分子本身的大小与它们之间的间距相比可以忽略不计：即分子有质量无大小，可视为质点，表示分子非常稀疏，相互作用力很小。 （2）分子间作用力为短程力，忽略不计分子间的相互作用力，分子间只有在相互碰撞或与器壁撞时才有力的作用。 （3）分子间或分子与器壁间的碰撞均为弹性碰撞 从宏观上说，理想气体严格遵循三个实验定律，而其内能就是内部分子动能的总和，不包含分子势能。因此其内能仅仅为T的函数，与气体体积无关。T?，内能?；T?，内能?。 在实际中常温常压下的所有真实气体均可近似看作理想气体。 2、理想气体状态方程 一定质量的理想气体，从初状态（P1，V1，T1）变化到末状态（P2，V2，T2），其压强和体积的乘积与热力学温度的比值是不变的。 ==恒量 例题分析： 例1、如图所示，两端封闭、粗细均匀的竖直放 置的玻璃管内，有一长为h的水银柱，将管内气体分 为A、B两部分，A端空气柱的长度大于B端空气柱 的长度。现将其完全插入温度高于室温的热水中去， 管内水银柱将如何移动？ 分析：水银柱原来处于平衡，则可知：PB=PA+h 温度升高，两部分气体压强都增大，若两部分气体压强变化不一致，则水银柱所受合外力不为零，水银柱将移动。若?PB?PA，则向上移动；若?PA?PB，则向下移动。所以判断水银柱是否移动，即是分析其所受合外力方向如何，就方向两部分气体的压强增大情况。 （1）假设法：假设水银柱不动，两部分气体做等容变化。 对A气体，由查理定律可得：=?PA=PA??PA=PA. 对B气体，由查理定律可得：=?PB=PB??PB=PB. ∵ TA=TB，?TA=?TB，PB=PA+hPA ? ?PB ?PA. ? 水银柱上移。 （2）图象法 在同一P-T图上画出两部分气体 的等容线，如图所示。 在温度相同时，PBPA, ? B气体图线斜率 较大，从图中可知： ?PB ?PA. ? 水银柱上移。 例2．一容器的容积为103cm3, 内装有一定质量的氧气，压强为3atm, 此时温度t=230C, 试求此容器中的氧分子个数N=？ 分析：以气体为研究对象。由于任何1mol 的气体在标况下的体积都为22.4L，且含有阿佛加德罗常数个粒子，所以引入标况为气体的末态。 初态：P1=3atm V1=103cm3 T1=t+273=300K 末态：P2=1atm V2=? T2=0+273=273K 由理想气体的状态方程有：=