1、第八章 气体 章末综合提升 巩 固 知 识 整 层 合 体系构建气体 理想气体的状态方程理想气体：严格遵守气体实验定律，无分子势能方程：pVT C常量 p1V1T1 p2V2T2应用理想气体状态方程解题，关键是 确定气体初、末状态的参量气体热现象的微观意义气体分子运动的特点气体温度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核心速填1气体的状态参量(1)温度(T)意义宏观：物体的冷热程度微观：分子_的标志温标：两种温度的关系：T_平均动能t273(K)(2)体积(V)(3)压强(p)意义：气体对器壁单位面积上的_产生：大量气体分子对器壁_的结果决定因素：宏观上由_和_决定，微观上由气
2、体分子的_和分子的_决定压力频繁碰撞温度体积平均动能密集程度2气体实验定律(1)玻意耳定律成立条件：m、T 一定表达式：_.图象：_pVC等温线(2)查理定律成立条件：m、p 一定表达式_.图象：_(3)盖吕萨克定律成立条件：m、p 一定表达式：_.图象：_pTC等容线VTC等容线3理想气体的状态方程(1)理想气体：严格遵守气体_，分子力为_，内能由_决定(2)方程：pVT C.(3)应用实验定律零温度4气体热现象的微观意义(1)气 体 分 子 沿 各 个 方 向 运 动 的 机 会 _，速 率 呈“_”的规律分布(2)气体压强的微观解释(3)对气体实验定律的微观解释均等中间多，两头少提 升
3、能 力 强 层 化 封闭气体压强的计算方法 封闭气体压强的计算是应用气体实验定律的基础，大致可分为液体封闭气体压强的计算和固体封闭气体压强的计算1平衡时液体封闭气体压强计算：液体封闭气体压强的计算的典型问题是水银柱封闭气体压强的计算，采用的方法主要有：(1)取等压面法：即根据同种液体在同一水平液面处压强相等，在连通器内灵活选取等压面，由两侧压强相等列方程求解压强如图中，C、D 在同一液面处，两点压强相等，所以封闭气体的压强 pp0gh(其中 h 为液面间的竖直高度差，不一定是液柱的长度)(2)参考液片法：通常是在液体的最低点选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建
4、立平衡方程消去面积，得到液片两侧压强相等，进而求得封闭气体的压强如图所示，设 U 形管的横截面积为 S，在其最低处取一液片 B，由其两侧受力平衡可知：pSgh0Sp0Sgh0SghS即得 pp0gh2平衡时固体封闭气体压强的计算：固体封闭气体压强计算的典型问题是汽缸和活塞封闭气体压强的计算，通常选活塞或汽缸为研究对象，对其进行受力分析，列平衡方程求封闭气体的压强3容器加速运动时，封闭气体压强的计算：当容器加速运动时，通常选与气体相关联的液体柱、固体等做研究对象，分析研究对象的受力情况，再根据运动情况，根据牛顿第二定律列方程，可求得封闭气体的压强【例 1】如图所示，一上端开口、下端封闭的细长玻璃
5、管竖直放置玻璃管的下部封有长 l125.0 cm 的空气柱，中间有一段长 l225.0 cm 的水银柱，上部空气柱的长度 l340.0 cm.已知大气压强为 p075.0 cmHg.现将一活塞(图中未画出)从玻璃管开口处缓慢往下推，使管下部空气柱长度变为 l120.0 cm.假设活塞下推过程中没有漏气，求活塞下推的距离解析 研究玻璃管上、下两端封闭气体的初态和末态的状态参量，根据大气压强和水银柱长可求出封闭气体的压强，结合玻意耳定律求解 以 cmHg 为压强单位在活塞下推前，玻璃管下部空气柱的压强为 p1p0l2 设活塞下推后，下部空气柱的压强为 p1，由玻意耳定律得 p1l1p1l1 如图，
6、设活塞下推距离为 l，则此时玻璃管上部空气柱的长度为 l3l3l1l1l 设此时玻璃管上部空气柱的压强为 p2，则 p2p1l2 由玻意耳定律得 p0l3p2l3 由至式及题给数据解得 l15.0 cm.答案 15.0 cm1在竖直放置的 U 形管内用密度为 的两部分液体封闭着两段空气柱大气压强为 p0，各部分尺寸如图所示求 A、B 气体的压强解析 求 pA：取液柱 h1 为研究对象，设 U 形管横截面积为 S，大气压力和液柱重力向下，A 气体压力向上，液柱 h1 静止，如图甲，则 p0Sgh1SpAS，所以 pAp0gh1.求 pB：取液柱 h2 为研究对象，由于 h2 的下端是连通器，A
7、气体压强由液体传递后对 h2 的压力向上，B 气体压力、液柱 h2 重力向下，液柱平衡如图乙，则 pBSgh2SpAS，所以 pBp0gh1gh2.熟练后，可直接由压强平衡关系写出待测压强，不一定非要先写出力的平衡方程答案 pAp0gh1 pBp0gh1gh2应用状态方程讨论变质量问题 分析变质量问题时，可以通过巧妙地选择合适的研究对象，使这类问题转化为一定质量的气体问题，用相关规律求解1充气问题：向球、轮胎等封闭容器中充气是一个典型的变质量的气体问题只要选择容器内原有气体和即将打入的气体作为研究对象，就可把充气过程中的气体质量变化的问题转化为定质量问题2抽气问题：从容器内抽气的过程中，容器内
8、的气体质量不断减小，这属于变质量问题分析时，将每次抽气过程中抽出的气体和剩余气体作为研究对象，可把抽气过程中的气体质量变化的问题转化为定质量问题3分装问题：将一个大容器里的气体分装到多个小容器中的问题也是一个典型的变质量问题分析这类问题时，可以把大容器中的气体和多个小容器中的气体看成整体来作为研究对象，可将变质量问题转化为定质量问题4漏气问题：容器漏气过程中气体的质量不断发生变化，属于变质量问题，不能用相关方程求解如果选漏出的气体和容器内剩余气体为研究对象，便可使问题变成一定质量的气体状态变化，再用相关方程求解即可【例 2】一只两用活塞气筒的原理如图所示(打气时如图甲，抽气时如图乙)，其筒内体
9、积为 V0，现将它与另一只容积为 V 的容器相连接，气筒和容器内的空气压强为 p0，已知气筒和容器导热性能良好，当分别作为打气筒和抽气筒时，活塞工作 n 次后，在上述两种情况下，容器内的气体压强分别为多少？甲 乙解析 打气时，活塞每推动一次，把体积为 V0、压强为 p0 的气体推入容器内，若活塞工作 n 次，就是把压强为 p0、体积为 nV0的气体推入容器内，容器内原来有压强为 p0、体积为 V 的气体，现在全部充入容器中，根据玻意耳定律得：p0(VnV0)pV 所以 pVnV0Vp0(1nV0V)p0 抽气时，活塞每拉动一次，把容器中的气体的体积从 V 膨胀为VV0，而容器中的气体压强就要减
10、小，活塞推动时，将抽气筒中的V0 气体排出，而再次拉动活塞时，将容器中剩余的气体从 V 又膨胀到 VV0，容器内的压强继续减小，根据玻璃耳定律得：第一次抽气：p0Vp1(VV0)，则 p1VVV0p0 第二次抽气：p1Vp2(VV0)则 p2VVV0p1VVV02p0 则第 n 次抽气后：pnVVV0np0答案 1nV0V p0，VVV0np02用来喷洒农药的压缩喷雾器的结构如图所示，A 的容积为 7.5 L，装入药液后，药液上方空气体积为 1.5 L关闭阀门 K.用打气筒B 每次打进 105 Pa 的空气 250 cm3.假设整个过程温度不变，求：(1)要使药液上方气体的压强为 4105 P
11、a，应打几次打气？(2)当 A 中有 4105 Pa 的空气后，打开阀门 K 可喷洒药液，直到不能喷洒时，喷雾器剩余多少体积的药液？(忽略喷管中药液产生的压强)解析(1)设原来药液上方空气体积为 V，每次打入空气的体积为 V0，打 n 次后压强由 p0 变为 p1，以 A 中原有空气和 n 次打入 A中的全部气体为研究对象，由玻意耳定律得：p0(VnV0)p1V，故 np1p0Vp0V041051051.5105250103 18.(2)打开阀门 K，直到药液不能喷出，忽略喷管中药液产生的压强，则 A 容器内的气体压强应等于外界大气压强，以 A 中气体为研究对象 p1Vp0V，Vp1Vp0 4
12、105105 1.5 L6 L，因此 A 容器中剩余药液的体积为 7.5 L6 L1.5 L.答案(1)18 次(2)1.5 L气体状态变化的图象问题 1常见的有 p-V 图象、V-T 图象、p-T 图象三种2要能够识别 p-V 图象、p-T 图象、V-T 图象中的等温线、等容线和等压线，能从图象上解读出状态参量和状态变化过程3依据理想气体状态方程pVT C，得到 VCpT 或 pCVT，认识 p-1V图象、V-T 图象、p-T 图象斜率的意义4作平行于横轴(或纵轴)的平行线，与同一坐标系内的两条 p-V线(或 p-1V线)，或两条 V-T 线或两条 p-T 线交于两点，两点横坐标(或纵坐标)
13、相同，依据纵坐标(或横坐标)关系，比较第三物理量的关系【例 3】如图所示，1、2、3 为一定质量理想气体在 p-V 图中的三个状态该理想气体由状态 1 经过程 123 到达状态 3，其中 23 之间图线为双曲线已知状态 1 的参量为 p11.0105 Pa，V12 L，T1200 K.(1)若状态 2 的压强 p24.0105 Pa，则温度 T2 是多少？(2)若状态 3 的体积 V36 L，则压强 p3 是多少？解析(1)12 是等容变化 由查理定律p1T1p2T2 得：T2p2p1T1800 K(2)23 是等温变化 由玻意耳定律 p2V2p3V3 得：p3p2V2V3 43105 Pa.
14、答案(1)800 K(2)43105 Pa一语通关 解决图象问题应注意的几个问题(1)看清坐标轴，理解图象的意义：图象上的一个点表示一定质量气体的一个平衡状态，它对应着三个状态参量；图象上的一条直线或曲线表示一定质量气体状态变化的一个过程(2)观察图象，弄清图象中各量的变化情况，看是否属于特殊变化过程，如等温变化、等容变化或等压变化(3)若不是特殊过程，可在坐标系中作特殊变化的图象(如等温线、等容线或等压线)实现两个状态的比较(4)涉及微观量的考查时，要注意各宏观量和相应微观量的对应关系3.如图所示，表示一定质量的理想气体沿箭头所示的方向发生状态变化的过程，则该气体压强变化情况是()A从状态 c 到状态 d，压强减小B从状态 d 到状态 e，压强增大C从状态 e 到状态 a，压强减小D从状态 a 到状态 b，压强不变E从状态 b 到状态 c，压强减小ACE 在 V-T 图象中等压线是过坐标原点的直线由理想气体状态方程知VTCp.可见，当压强增大，等压线的斜率 kVTCp变小由题图可确定 papepdpcpb.Thank you for watching!