高一物理：氣體的狀態(tài)參量

1、B B.氣體的壓強(qiáng)與體積的關(guān)系1.氣體的狀態(tài)參量1.氣體的狀態(tài)參量n大家談n氣體是物質(zhì)存在的一種狀態(tài)，你認(rèn)為氣體有哪些性質(zhì)？應(yīng)該如何來描述氣體的狀態(tài)？思考：快速壓縮氣體的現(xiàn)象（打氣筒給自行車輪胎充氣），筒內(nèi)的氣體將發(fā)生怎樣的變化？氣體的體積、壓強(qiáng)、溫度均發(fā)生變化。氣體的狀態(tài)參量：體積、壓強(qiáng)和溫度（1）氣體的體積 Volumen氣體無一定的體積，氣體分子所能達(dá)到的空間范圍稱為氣體的體積，用字母V來表示。n體積的國際單位是m3（立方米）深入理解：容器的容積即為氣體的體積常用的單位還有常用的單位還有“升升”，符號是，符號是“L”。1L=1dm3，1m3=103L=106m L。 （2）氣體的溫度 T

2、emperaturen描述物體冷熱程度和物理量n氣體溫度是氣體平均動能的量度n國際單位是K（開爾文）n常用溫度 t 單位是（攝氏度）nT=273 + t(3)氣體的壓強(qiáng) pressuren容器壁單位面積上所受的壓力就是氣體的壓強(qiáng) p = F/Sn國際單位：Pa（帕斯卡）n大氣壓強(qiáng)為：相當(dāng)于76厘米汞柱產(chǎn)生的壓強(qiáng) p0 = gh =13.6 103 9.8 0.76 =1.013105 Pa思考：氣體的壓強(qiáng)是怎樣產(chǎn)生的？由于氣體內(nèi)大量分子做無規(guī)則運動過程中，對容器壁頻繁撞擊的結(jié)果。氣體壓強(qiáng)的計算n用液體封閉氣體如圖所示，一粗細(xì)均勻、豎直開口向上的玻璃管子內(nèi)用長為h 、密度為的液柱封閉了一段空氣。

3、若玻璃管橫截面積為S，外界大氣壓強(qiáng)為p0，求管內(nèi)被封閉氣體的壓強(qiáng)。hp = p0 + mg/s = p0 + vg/sp = p0 + hsg/sp = p0 + gh計算圖中各情況下，被封閉氣體的壓強(qiáng)。 (外界大氣壓強(qiáng)p0 =75厘米汞柱,圖中液體為水銀) P1=1.01*105 PaP2=0.67*105 PaP3=0.83*105 PaP4=0.67*105 PaP5=1.17*105 Pa公式 p = p0 gh h 表示液面高度差 當(dāng)液柱壓縮封閉氣體時取“ + + ”號 當(dāng)液柱有使氣體體積增大趨勢時取“ - - ”號如圖所示，在一端封閉的U形管內(nèi)，三段水銀柱將空氣柱A、B、C封在管中

4、，在豎直放置時，AB兩氣柱的下表面在同一水平面上，另兩端的水銀柱長度分別是h1和h2，外界大氣的壓強(qiáng)為p0，則A、B、C三段氣體的壓強(qiáng)分別是多少？pA= pB = p0 + gh2pC = pB gh1 = p0 + g(h2 h1)四個長方體容器中被光滑的活塞封閉一定質(zhì)量的氣體。 如圖414所示，M為重物質(zhì)量，F(xiàn)是外力， p0為大氣壓,S為活塞面積，m為活塞質(zhì)量，則壓強(qiáng)各為： p0p0 +(M+m)g/Sp0 +F/S-mg/Sp0 -F/S+mg/S公式公式 p = pp = p0 0 F/S F/S F為垂直于S的作用力，若不垂直則可進(jìn)行分解求出其垂直分力 當(dāng)F有壓縮封閉氣體作用時取“

5、+ + ”號 當(dāng)F有使封閉氣體體積增大趨勢時取“ - - ”號如圖所示，一個橫截面積為S的圓柱形容器豎直放置，金屬圓板的上表面是水平的，下表面是傾斜的，下表面與水平面的夾角為。圓板質(zhì)量為M，不計圓板與內(nèi)壁間的摩擦，若大氣壓為p0，則被圓板密封的容器內(nèi)的氣體的壓強(qiáng)p等于：Ap0(Mgcos/S)B(p0/cos)(Mg/Scos) Cp0(Mgcos2/S) Dp0(Mg/S)解：以活塞為研究對象，分析活塞的受力情況，如圖所示，由于活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)，活塞所受的力在豎直方向的分量和一定為零。則有p0SMgpScos0其中S是金屬圓板下表面的面積，顯然 SS/cos由(1)(2)兩式解得pp0Mg/

6、S因此，正確的選項是D。如圖氣缸固定，活塞質(zhì)量為m=1.00千克，面積S=100厘米2。重物質(zhì)量 為M=1.50千克，活塞與氣缸壁之間的摩擦不計，活塞不漏氣。大氣壓強(qiáng)為Po=1.0105 帕。把整個裝置放在升降機(jī)的水平地板上，當(dāng)升降機(jī)以a=6.00米/秒2的加速度勻加速上升時，封閉氣體的壓強(qiáng)為多大(g取10米/秒2)?SagmM)(解：以活塞和重物為整體受力分析對象。受力情況如右圖所示(M+m)g為整體重力，PoS為大氣壓力，PS為氣缸內(nèi)氣體的壓力。根據(jù)牛頓第二定律有：PS-(PoS+Mg+mg)=(M+m)aP=Po+=1.0105+(1.5+1.0)(10+6.00)/(10010-4)=

7、1.04105帕即封閉氣體壓強(qiáng)為1.04105帕。如圖所示，兩個氣缸A和B被活塞各封住一部分氣體，活塞面積比SA:SB = 2:1，氣缸A內(nèi)氣體壓強(qiáng)pA =10 atm (標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)，外界為一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，則氣缸B中氣體壓強(qiáng)pB = 個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。 對活塞整體受力分析根據(jù)平衡條件PASA+P0SB=PBSB+P0SA2.氣體的壓強(qiáng)與體積的關(guān)系n演示實驗演示實驗在一只錐形瓶中放入一個氣球，在一只錐形瓶中放入一個氣球，把氣球的開口翻在錐形瓶的把氣球的開口翻在錐形瓶的瓶頸上，然后向氣球吹氣，瓶頸上，然后向氣球吹氣，將會發(fā)生什么現(xiàn)象？為什么？將會發(fā)生什么現(xiàn)象？為什么？ 歷史回眸n玻意耳首先研究的對象

8、是空玻意耳首先研究的對象是空氣。通過對空氣物理性質(zhì)的氣。通過對空氣物理性質(zhì)的研究，特別是真空實驗，他研究，特別是真空實驗，他認(rèn)識到真空所產(chǎn)生的吸力乃認(rèn)識到真空所產(chǎn)生的吸力乃是空氣的壓力。他做了一系是空氣的壓力。他做了一系列實驗來考察空氣的壓力和列實驗來考察空氣的壓力和體積的關(guān)系，并推導(dǎo)出空氣體積的關(guān)系，并推導(dǎo)出空氣的壓力和它所占體積之間的的壓力和它所占體積之間的數(shù)學(xué)關(guān)系數(shù)學(xué)關(guān)系-“空氣的彈性和它空氣的彈性和它的體積成反比的體積成反比”。 英國科學(xué)家羅伯特玻意耳 ，懷疑派化學(xué)家，譽(yù)稱“玻意耳把化學(xué)確立為科學(xué)”。 探索研究（DIS實驗）實驗裝置實驗裝置玻意耳定律玻意耳定律n表述一：一定質(zhì)量的氣體，

9、在溫度不變的情況下，表述一：一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，它的壓強(qiáng)跟體積成反比。它的壓強(qiáng)跟體積成反比。n表述二：一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，表述二：一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，它的壓強(qiáng)跟體積的乘積不變。它的壓強(qiáng)跟體積的乘積不變。n玻意耳定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式：玻意耳定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式： n適用條件：壓強(qiáng)不太大（與大氣壓相比）溫度不適用條件：壓強(qiáng)不太大（與大氣壓相比）溫度不太低（與室溫相比）。太低（與室溫相比）。1221VVPP2211VPVP氣體的等溫變化圖象 n（1）等溫圖象的特點：等）等溫圖象的特點：等溫線是雙曲線，溫度越高，溫線是雙曲線，溫度越高，其等溫線離原點越遠(yuǎn)。其等溫

10、線離原點越遠(yuǎn)。n如圖所示：兩條曲線分別如圖所示：兩條曲線分別對應(yīng)的溫度為：對應(yīng)的溫度為： T1T1 。n例題 某個容器的容積是10L，所裝氣體的壓強(qiáng)是20105Pa。如果溫度保持不變，把容器的開關(guān)打開以后，容器里剩下的氣體是原來的百分之幾？設(shè)大氣壓是1.0105Pa。解解 設(shè)容器原裝氣體為研究對象。設(shè)容器原裝氣體為研究對象。n初態(tài)初態(tài) p1=20105Pa V1=10L T1=Tn末態(tài)末態(tài) p2=1.0105Pa V2=？L T2=Tn由玻意耳定律由玻意耳定律 p1V1=p2V2得得n即剩下的氣體為原來的即剩下的氣體為原來的5。應(yīng)用玻意爾定律解題的一般步驟：n（1）首先確定研究對象，即某一定質(zhì)量的氣體，）首先確定研究對象，即某一定質(zhì)量的氣體，有時也常假設(shè)有一無形袋，從而使變質(zhì)量氣體問有時也常假設(shè)有一無形袋，從而使變質(zhì)量氣體問題轉(zhuǎn)變?yōu)榈?/p>