氣體的狀態(tài)-完整課件

21氣體的狀態(tài)1．理解描述氣體狀態(tài)的三個(gè)狀態(tài)參量：溫度、體積、壓強(qiáng)的物理意義。2．理解熱力學(xué)溫標(biāo)和絕對(duì)零度的意義，掌握熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的換算關(guān)系。3．理解測(cè)量大氣壓強(qiáng)的原理。4理解研究狀態(tài)變化的方法。研究物理學(xué)問(wèn)題，要用—些物理量來(lái)描述研究對(duì)象。問(wèn)題不同，所用的物理量也不同，在力學(xué)中。用位移、速度等物理量描述物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。研究氣體的熱學(xué)性質(zhì)，要用什么物理量呢？例如，如何解釋打足氣的自行車胎在陽(yáng)光曝曬下會(huì)爆胎？物理學(xué)中，要用體積、壓強(qiáng)、溫度等物理量來(lái)描述氣體的狀態(tài)，并把這幾個(gè)物理量叫做氣體的狀態(tài)參量。1．當(dāng)一定質(zhì)量氣體的_________________都確定時(shí)，我們就說(shuō)這部分氣體具有一定的狀態(tài)，因此把______________叫做一定質(zhì)量氣體的狀態(tài)參量。2．氣體的體積V氣體的體積是指________________________，也就是氣體充滿容器的容積。溫度、體積、壓強(qiáng)體積、溫度和壓強(qiáng)氣體分子所能達(dá)到的空間在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，1摩爾的任何氣體所占的體積為_(kāi)___升。1升＝1分米3dm3，1毫升m＝1厘米3cm31＝________m3＝________cm33．氣體的溫度t，T溫度用來(lái)表示物體的________；是物體內(nèi)部______________的標(biāo)志。22410-3103冷熱程度熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能溫標(biāo)：攝氏溫標(biāo)t的單位是攝氏度，符號(hào)____。在國(guó)際單位制中，以__________表示溫度。單位是________。符號(hào)____。熱力學(xué)溫標(biāo)T又稱絕對(duì)溫標(biāo)?，F(xiàn)在國(guó)際上公認(rèn)的熱力學(xué)溫度的零度是－27315℃，叫做絕對(duì)零度。絕對(duì)零度是低溫的極限，只能無(wú)限接近，但不可能達(dá)到。就每一度的大小來(lái)說(shuō)熱力學(xué)溫度和攝氏溫度是相同的，即______________?！鏌崃W(xué)溫標(biāo)開(kāi)爾文T＝t＋273154．氣體的壓強(qiáng)1氣體的壓強(qiáng)：氣體作用在器壁_________________叫做氣體的壓強(qiáng)。2壓強(qiáng)的單位：在國(guó)際單位制中，壓強(qiáng)的單位是________，簡(jiǎn)稱____，符號(hào)____。1帕斯卡21標(biāo)準(zhǔn)大氣壓atm＝____厘米汞柱cmHg＝____毫米汞柱mmHg＝1013×105a≈1×105a。單位面積上的壓力帕斯卡帕a767605．氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生從氣體分子運(yùn)動(dòng)論的觀點(diǎn)看來(lái)，氣體壓強(qiáng)是____________________________而產(chǎn)生的。氣體壓強(qiáng)跟__________________和______________有關(guān)。大量的氣體分子頻繁地碰撞器壁氣體分子的平均動(dòng)能分子的密集程度6測(cè)量大氣壓強(qiáng)如圖：根據(jù)托里拆利實(shí)驗(yàn)原理，制成的槽式氣壓計(jì)。用槽式氣壓計(jì)方便地測(cè)出大氣壓強(qiáng)：使用時(shí)，調(diào)節(jié)其下端螺旋，使水銀面恰好接觸象牙針尖，移動(dòng)附在刻度尺上的游標(biāo)就可以準(zhǔn)確讀出大氣壓強(qiáng)值。7氣體狀態(tài)變化的研究步驟和方法（1）氣體理想化溫度不太低，壓強(qiáng)不太大，此時(shí)的氣體可以看做理想氣體。（2）設(shè)想平衡過(guò)程狀態(tài)變化過(guò)程的中間狀態(tài)，都無(wú)限接近平衡狀態(tài)，無(wú)限接近的過(guò)程叫做準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程。

（3）采用控制變量法溫度，體積，壓強(qiáng)三個(gè)參量中，先保持其中一個(gè)不變，研究其他兩個(gè)參量的關(guān)系，從而確定三個(gè)參量的變化規(guī)律。狀態(tài)變化過(guò)程可分成等容過(guò)程，等溫過(guò)程，等壓過(guò)程。（下面的章節(jié)會(huì)詳細(xì)介紹）描述氣體狀態(tài)的量在研究氣體的性質(zhì)時(shí)，可以用氣體的體積、溫度、壓強(qiáng)來(lái)描述氣體的狀態(tài)。描述氣體狀態(tài)的物理量稱為氣體的狀態(tài)參量。1．體積V氣體的體積就是指氣體分子所能達(dá)到的空間，也就是氣體所充滿的容器的容積。由于氣體分子之間的距離比較大，分子間的相互作用力十分微弱，所以氣體很容易擴(kuò)散。一定質(zhì)量的氣體，體積越小，氣體分子的密度就越大。在國(guó)際單位制中，體積的單位有m3、dm3、cm3等。在日常生活和生產(chǎn)中，也常用升符號(hào)是、毫升符號(hào)是m作單位。1＝1dm3＝10－3m3；1毫升m＝1厘米3cm3。關(guān)于氣體的體積，下列說(shuō)法正確的是A．氣體的體積與氣體的質(zhì)量成正比B．氣體的體積與氣體的密度成正比C．氣體的體積就是所有分子體積的總和D．氣體的體積與氣體的質(zhì)量、密度和分子體積無(wú)關(guān)，只決定于容器的容積解析：氣體分子之間的距離比較大，分子間的相互作用力十分微弱，所以氣體很容易擴(kuò)散，給它多大空間，就能達(dá)到多大空間。氣體的體積就是指氣體分子所能達(dá)到的空間，也就是氣體所充滿的容器的容積。答案：D課堂練習(xí)1．（雙選）如圖所示，A、B兩瓶子相對(duì)接，中間有閥門(mén)隔離，A瓶充滿氣體，B瓶真空，打開(kāi)閥門(mén)后，下列說(shuō)法正確的是A．氣體的質(zhì)量變大B．氣體的體積變大C．氣體的分子數(shù)變大D．氣體的密度變小解析：氣體分子間的相互作用力十分微弱，很容易擴(kuò)散，給它多大空間，就能達(dá)到多大空間。閥門(mén)打開(kāi)后，氣體分子將充滿AB整個(gè)空間，體積變大，氣體的分子數(shù)還是原來(lái)那么多，質(zhì)量也不變，根據(jù)ρ＝，密度變小。答案：BD2．溫度t、T溫度是表示物體冷熱程度的物理量；是物體內(nèi)部熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志。用攝氏溫標(biāo)表示的溫度叫做攝氏溫度，用t表示，單位是攝氏度，符號(hào)是℃。在國(guó)際單位制中，以熱力學(xué)溫標(biāo)表示溫度，叫做熱力學(xué)溫標(biāo)或絕對(duì)溫標(biāo)。用熱力學(xué)溫標(biāo)表示的溫度，叫做熱力學(xué)溫度或絕對(duì)溫度，熱力學(xué)溫度用T表示，熱力學(xué)溫度的單位是開(kāi)爾文，簡(jiǎn)稱為開(kāi)，符號(hào)是，它是國(guó)際單位制中七個(gè)基本單位之一。熱力學(xué)溫度的零度是－27315℃，叫做絕對(duì)零度。絕對(duì)零度，理論上所能達(dá)到的最低溫度，在此溫度下物體沒(méi)有內(nèi)能。把－27315℃定作熱力學(xué)溫標(biāo)絕對(duì)溫標(biāo)的零度，叫做絕對(duì)零度。就每一度的大小來(lái)說(shuō)，熱力學(xué)溫度和攝氏溫度是相同的，所以熱力學(xué)溫度跟攝氏溫度間的關(guān)系為T(mén)＝t＋27315。為了簡(jiǎn)化，可以?。?73℃為絕對(duì)零度，這樣就有T＝t＋273。（雙選）關(guān)于熱力學(xué)溫度，下列說(shuō)法正確的是A．－23℃＝250B．溫度升高1℃，也就是溫度升高1C．溫度由t℃升高到2t℃，對(duì)應(yīng)的熱力學(xué)溫度升高了273＋tD．熱力學(xué)溫度和攝氏溫度都可能取負(fù)值解析：由攝氏溫度和熱力學(xué)溫度的關(guān)系：T＝t＋273可知－23℃＝250，A、B正確；D中初態(tài)熱力學(xué)溫度為t＋273，末態(tài)為2t＋273，溫度變化為t，故D錯(cuò)誤；對(duì)于攝氏溫度可取負(fù)值的范圍為0～－273℃，因絕對(duì)零度達(dá)不到，故熱力學(xué)溫度不可能取負(fù)值，C錯(cuò)誤。答案：AB課堂練習(xí)2．（雙選）關(guān)于熱力學(xué)溫標(biāo)和攝氏溫標(biāo)，正確的說(shuō)法是A熱力學(xué)溫標(biāo)中的每1與攝氏溫標(biāo)中每1℃大小相等B熱力學(xué)溫度升高1大于攝氏溫度升高1℃C熱力學(xué)溫度升高1等于攝氏溫度升高1℃D測(cè)得今天氣溫為攝氏溫度20℃，即熱力學(xué)溫度20解析：熱力學(xué)溫標(biāo)和攝氏溫標(biāo)的計(jì)算方式中，僅是起點(diǎn)不同，熱力學(xué)溫標(biāo)中變化1與攝氏溫標(biāo)中變1℃是相同的，故A、C正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)T＝t＋273可知攝氏溫度20℃的物體熱力學(xué)溫度為293，D錯(cuò)誤。答案：AC3．壓強(qiáng)氣體作用在器壁單位面積上壓力叫做氣體的壓強(qiáng)。從氣體分子運(yùn)動(dòng)論的觀點(diǎn)看來(lái)，氣體壓強(qiáng)是大量的氣體分子頻繁地碰撞器壁而產(chǎn)生的。單個(gè)分子碰撞器壁的沖力是短暫的。但大量分子頻繁地碰撞器壁，就對(duì)器壁產(chǎn)生持續(xù)的均勻的壓力。垂直作用在器壁單位面積上的平均沖擊力，就是氣體的壓強(qiáng)。氣體壓強(qiáng)跟氣體分子的平均動(dòng)能和分子的密集程度有關(guān)。氣體分子平均動(dòng)能越大，分子碰撞器壁時(shí)對(duì)器壁產(chǎn)生的在國(guó)際單位制中，壓強(qiáng)的單位是帕斯卡，簡(jiǎn)稱帕，符號(hào)是2。氣體的壓強(qiáng)還常用標(biāo)準(zhǔn)大氣壓atm和毫米汞柱mmHg作單位。1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓＝760mmHg＝1013×105mHg＝1333a。沖擊力越大，氣體的壓強(qiáng)就越大；在分子的平均動(dòng)能一定時(shí)，氣體分子越密集，每秒鐘撞擊器壁單位面積的分子就越多，氣體壓強(qiáng)也就越大。對(duì)于一定量的氣體，下列論述中正確的是A．當(dāng)分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈時(shí)，壓強(qiáng)必變大B．當(dāng)分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈時(shí)，壓強(qiáng)可能不變C．當(dāng)分子間的平均距離變大時(shí)，壓強(qiáng)必變小D．當(dāng)分子間的平均距離變大時(shí)，壓強(qiáng)必變大解析：從微觀來(lái)說(shuō)，氣體壓強(qiáng)是垂直作用在器壁單位面積上的平均沖擊力，壓強(qiáng)微觀上由分子平均動(dòng)能和分子數(shù)密度決定，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。答案：B課堂練習(xí)3．對(duì)于一定質(zhì)量的氣體，若用N表示單位時(shí)間內(nèi)與容器壁單位面積碰撞的分子個(gè)數(shù)，則A．當(dāng)體積減小時(shí)，N必定增加B．當(dāng)體溫度升高時(shí)，N必定增加C．當(dāng)壓強(qiáng)不變而體積和溫度變化時(shí)，N必定變化D．當(dāng)壓強(qiáng)不變而體積和溫度變化時(shí)，N可能不變解析：對(duì)一定質(zhì)量的氣體，單位時(shí)間內(nèi)與容器壁單位面積碰撞的分子數(shù)既與體積和分子的平均速率或溫度有關(guān)，A、B錯(cuò)誤；當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)，氣體在器壁單位面積上的平均沖擊力不變，溫度變化，分子的體積也一定變化，分子的平均速率變化，則N必定變化，C正確，D錯(cuò)誤。答案：C如何計(jì)算氣體的壓強(qiáng)平衡法：選取與氣體接觸的液柱活塞為研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析，利用平衡條件求解。等壓面法：根據(jù)同種液體的同一液面處壓強(qiáng)相等，在容器內(nèi)靈活選取液面，由兩側(cè)產(chǎn)生的壓強(qiáng)相等列方程求解。如圖所示，在豎直放置的U型管內(nèi)由密度為ρ的兩段空氣柱A、B，大氣壓為0，求A、B氣體的壓強(qiáng)A＝________，B＝________。解析：①用平衡法求A：取液柱h1為研究對(duì)象，設(shè)管橫截面積為，大氣壓力和液柱重力方向向下，A氣體壓力方向向上，液柱h1靜止受力平衡，則0＋ρgh1＝A得A＝0＋ρgh1；②用等壓面法求B：從A氣體下端選取等壓面，則有B＋ρgh2＝A＝0＋ρgh1得B＝0＋ρgh1－h(huán)2。答案：0＋ρgh1；0＋ρgh1－h(huán)2鞏固練習(xí)1．（雙選）關(guān)于氣體體積的說(shuō)法，正確的是A．所有氣體分子的活動(dòng)空間B．每個(gè)分子活動(dòng)空間的總和C．盛裝氣體的容器的容積D．所有氣體分子體積大小的總和解析：根據(jù)氣體的體積就是指氣體分子所能達(dá)到的空間，也就是氣體所充滿的容器的容積，A、C正確，B錯(cuò)誤；氣體分子間還有間隔，也是氣體體積的范圍內(nèi)，所有氣體分子體積大小的總和小于氣體體積，D錯(cuò)誤。答案：AC2．（雙選）下列有關(guān)熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系的說(shuō)法中，正確的是A．10℃用熱力學(xué)溫度表示是10B．10℃用熱力學(xué)溫度表示是283C．升高10℃用熱力學(xué)溫度表示是升高10D．升高10℃用熱力學(xué)溫度表示是升高283解析：由攝氏溫度和熱力學(xué)溫度的關(guān)系：T＝t＋273可知10℃＝283，A錯(cuò)誤B正確；熱力學(xué)溫度與攝氏溫度只是起點(diǎn)不同，它們的分度值還是相同的，即Δ1℃＝Δ1，升高10℃，熱力學(xué)溫度表示也是升高10，C正確，D錯(cuò)誤。答案：BC4．關(guān)于密閉容器中氣體的壓強(qiáng)，下列說(shuō)法正確的是A．是由于氣體分子相互作用產(chǎn)生的B．是由于氣體分子碰撞容器壁產(chǎn)生的C．是由于氣體的重力產(chǎn)生的D．氣體溫度越高，壓強(qiáng)就一定越大解析：從氣體分子運(yùn)動(dòng)論的觀點(diǎn)來(lái)看，氣體壓強(qiáng)是大量的氣體分子頻繁地碰撞器壁而產(chǎn)生的，B正確，A、C錯(cuò)誤。氣體壓強(qiáng)跟氣體分子的平均動(dòng)能溫度和分子的密集程度有關(guān)，若體積不變，即分子的密集程度不變，溫度越高，分子的平均動(dòng)能越大，壓強(qiáng)才越大，D錯(cuò)誤。答案：B5如圖所示一定質(zhì)量的氣體，被一段水銀柱封閉在粗細(xì)均勻的一端開(kāi)口一端封閉的細(xì)長(zhǎng)玻璃管中，當(dāng)玻璃管作下述運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣體壓強(qiáng)不等于大氣壓強(qiáng)的是A．玻璃管開(kāi)口向上保持豎直狀態(tài)被豎直向上拋出后，當(dāng)玻璃管向上運(yùn)動(dòng)時(shí)B．玻璃管開(kāi)口向上保持豎直狀態(tài)被水平拋出后，當(dāng)玻璃管下落時(shí)C．玻璃管開(kāi)口向下保持豎直狀態(tài)做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)D．玻璃管開(kāi)口向上保持豎直狀態(tài)在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)解析：A、B、C選項(xiàng)中玻璃管和水銀柱組成的系統(tǒng)都