1、第八章气体情 景 切 入空气是地球上的动植物生存的必要条件。动物呼吸、植物光合作用都离不开空气；大气层可以使地球上的温度保持相对稳定，如果没有大气层，白天温度会很高，而夜间温度会很低；风、云、雨、雪的形成都离不开大气。假设没有空气，我们的地球上将是一片荒芜的沙漠，没有一丝生机。为更好地认识我们赖以生存的空气就需要掌握气体的性质和变化规律。知 识 导 航本章知识是热学部分的重要内容，研究的是气体实验三定律、理想气体状态方程以及对气体热现象的微观解释。本章可分为两个单元：第一单元为前三节，介绍理想气体的三个实验定律和在此基础上推导出的理想气体状态方程。第二单元为第四节，学习用分子动理论和统计观点对
2、气体实验定律进行具体和比较详细的解释。本章重点：理想气体状态方程。本章难点：气体热现象的微观意义。学 法 指 导本章的学习内容，是分子动理论和统计观点的一次具体应用。学习本章知识，要注重两个方面：一是通过实验，发现气体的宏观规律，并能灵活应用这些规律解决气体的状态变化问题；二是能用分子动理论和统计观点解释这些规律。同时，对理想气体这种理想化模型也要能从宏观、微观两个角度加深理解。第一节气体的等温变化【素养目标定位】掌握玻意耳定律的内容、表达式及适用条件了解pV图象的物理意义【素养思维脉络】课前预习反馈知识点1等温变化1气体的状态参量研究气体的性质时常用气体的_温度_、_压强_和体积，这三个参量
3、来描述气体的状态。2等温变化一定质量的气体，在_温度不变_的条件下其压强与_体积_变化时的关系。知识点2实验：探究等温变化的规律1实验器材如图所示，有铁架台，带压力表的注射器、铁夹等。2研究对象注射器内_被封闭的一段空气柱_。3数据收集空气柱的压强p由上方的_压力表_读出， 体积V用刻度尺上读出的空气柱的_长度l_乘以气柱的_横截面积S_计算。用手把柱塞向下或向上拉，读出体积与压强的几组值。4数据处理以_压强p_为纵坐标，以_体积的倒数_为横坐标作出p图象。5实验结论若p图象是一条过原点的直线。说明压强跟体积的倒数成_正_比，也就说明压强跟体积成_反_比。知识点3玻意耳定律1内容一定质量的某种
4、气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成_反_比。2公式_pV_C，或p1V1_p2V2_。3适用条件气体的质量一定，温度不变。知识点4气体等温变化的pV图象为了直观地描述压强p跟体积V的关系，通常建立_pV_坐标系，如图所示。图线的形状为_双曲线_。由于它描述的是温度不变时的pV关系，因此称它为_等温线_。一定质量的气体，不同温度下的等温线是_不同_的。辨析思考判一判(1)玻意耳定律是英国科学家玻意耳和法国科学家马略特各自通过实验发现的。()(2)公式pVC中的C是常量，指当p、V变化时C的值不变。()(3)对于温度不同、质量不同、种类不同的气体，C值是相同的。()(4)在探究气体的等温变
5、化实验中空气柱体积变化快慢对实验没有影响。()(5)气体等温变化的pV图象是一条倾斜的直线。()(6)一定质量的某种气体，在温度保持不变的情况下，压强p与体积V成正比。()选一选(多选)下列图中，p表示压强，V表示体积，T为热力学温度，各图中正确描述一定质量的气体是等温变化的是(ABC)解析：气体的等温变化指的是一定质量的气体在温度不变的情况下，气体压强与体积成反比，BC正确，D错误；温度不变，A正确。想一想借助铅笔，把气球塞进一只瓶子里，并拉出气球的吹气口，反扣在瓶口上，如图所示，然后给气球吹气，无论怎么吹，气球不过大了一点，想把气球吹大，非常困难，为什么？答案：由题意“吹气口反扣在瓶口上”
6、可知瓶内封闭着一定质量的空气。当气球稍吹大时，瓶内空气的体积缩小，根据气体压强、体积的关系，空气的压强增大，阻碍了气球的膨胀，因而再要吹大气球是很困难的。课内互动探究探究 封闭气体压强的计算思考讨论1_如图所示，玻璃管中都灌有水银，且水银柱都处在平衡状态，大气压相当于76 cm高的水银柱产生的压强。(1)静止或匀速运动系统中气体的压强，一般采用什么方法求解？(2)图中被封闭气体A的压强各是多少？提示：(1)选与封闭气体接触的液柱(或活塞、汽缸)为研究对象进行受力分析，列平衡方程求气体压强。(2)pAp0ph71 cmHgpAp0ph66 cmHgpAp0ph(7610sin30)cmHg81
7、cmHgpAp0ph71 cmHgpBpAph66 cmHg归纳总结_1容器静止时求封闭气体的压强(1)求由液体封闭的气体压强，应选择最低液面列压强平衡方程。(2)在考虑与气体接触的液柱所产生的附加压强时，应特别注意液柱产生的压强gh中的h是表示竖直高度(不是倾斜长度)。(3)连通器原理：在连通器中同一液体(中间液体不间断)的同一水平液面上压强是相等的。(4)求由固体封闭(如气缸或活塞封闭)气体的压强，应对此固体(气缸或活塞)进行受力分析，列合力平衡方程。2容器加速时求封闭气体的压强恰当地选择研究对象，进行受力分析，然后依据牛顿第二定律列式求封闭气体的压强，把求解压强问题转化为动力学问题求解。
8、特别提醒压强关系的实质反应力的关系，力的关系由物体的运动状态来确定。典例剖析_典例1 (2020山东省淄川中学高二下学期段考)如图所示，一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置，金属圆板的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为，圆板的质量为M，不计圆板与容器内壁的摩擦。若大气压强为p0，则被圆板封闭在容器中的气体的压强等于(D)ABCp0Dp0解题指导：当由液体或固体(活塞)封闭一部分气体，而且处于平衡状态时，确定气体的压强，可以以封闭气体的液体或固定为研究对象，分析其受力情况，由平衡条件列出方程，从而求得气体的压强。解析：圆板的下表面是倾斜的，气体对其的压力应与该面垂直。为求气体
9、的压强，应以封闭气体的金属圆板为研究对象，其受力分析如图所示。由物体的平衡条件得pcosMgp0S解得pp0对点训练_1.如图所示的是医院用于静脉滴注的装置示意图，倒置的输液瓶上方有一气室A，密封的瓶口处的软木塞上插有两根细管，其中a管与大气相通，b管为输液软管，中间又有一气室B，而其c端则通过针头接人体静脉。(1)若气室A、B中的压强分别为pA、pB则它们与外界大气压强p0间的大小关系应为_pBp0pA_；(2)当输液瓶悬挂高度与输液软管内径确定的情况下，药液滴注的速度是_恒定_。(填“越滴越快”、“越滴越慢”或“恒定”)解析：(1)因a管与大气相通，故可以认为a管上端处压强即为大气压强，这
10、样易得pAp0，即有pBp0pA。(2)当输液瓶悬挂高度与输液软管内径确定时，由于a管上端处的压强与人体血管中的压强都保持不变，故b管上方气体部分的压强也不变，所以药液滴注的速度是恒定不变的。探究 玻意耳定律思考讨论2_在一个恒温池中，一串串气泡由池底慢慢升到水面，有趣的是气泡在上升过程中，体积逐渐变大，到水面时就会破裂。请思考：(1)上升过程中，气泡内气体的温度发生改变吗？(2)上升过程中，气泡内气体的压强怎么改变？(3)气泡在上升过程中体积为何会变大？提示：(1)因为在恒温池中，所以气泡内气体的温度保持不变。(2)变小。(3)由玻意耳定律pVC可知，压强变小，气体的体积增大。归纳总结_1表
11、达式，或p1V1p2V2。式中，p1，V1和p2，V2分别表示一定质量的气体在温度不变时处于不同的两个状态中的压强和体积。2适用条件(1)一定质量的气体，且气体保持温度不变。(2)压强不太大，温度不太低。3气体等温变化的两种图象 两种图象内容p图象pV图象图象特点物理意义一定质量的气体，温度不变时，pV恒量，p与V成反比，p与就成正比， 在p图上的等温线应是过原点的直线一定质量的气体，在温度不变的情况下p与V成反比，因此等温过程的pV图象是双曲线的一支温度高低直线的斜率为p与V的乘积，斜率越大，pV乘积越大，温度就越高，图中T2T1一定质量的气体，温度越高，气体压强与体积的乘积必然越大，在pV
12、图上的等温线就越高，图中T1p1，即压强增大。根据玻意耳定律则有p1V1p2V2所以V1V2，体积变小。故选项B正确。2(2020山东省昌乐二中高二下学期检测)如图所示，由导热材料制成的气缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，活塞与气缸壁之间无摩擦，活塞上方存有少量液体。将一细管插入液体，由于虹吸现象，活塞上方液体缓慢流出，在此过程中，大气压强与外界的温度保持不变。下列各个描述理想气体状态变化的图象中与上述过程相符合的是(D)解析：封闭气体做的是等温变化，只有D图线是等温线，故D正确。3.(2020河北省衡水中学高三下学期第二次调研)如图所示，连通器中盛有密度为的部分液体，两活塞与液面的距离均为l，其中密封了压强为p0的空气，现将右活塞固定，要使容器内的液面之差为l，求左活塞需要上升的距离x。答案：解析：右侧发生等温变化，初态：压强p1p0，体积：V1lS，末态：压强p2，体积：V2S根据玻意耳定律可得：p1V1p2V2即：p0lSp2S左侧发生等温变化，初态：压强p3p0，体积：V3lS。末态：压强p4，体积：V3(lx)S根据玻意耳定律可得：p3V3p4V4。即：p0lSp4S活塞上升x后，根据平衡可得：p4glp2 。联立可得左活塞需要上升的距离：x。