第08節(jié)氣體實(shí)驗(yàn)定律(Ⅱ).ppt

熱學(xué)專題應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律解決“氣缸活塞類問(wèn)題”,1.本專題是氣體實(shí)驗(yàn)定律在汽缸活塞類模型中的應(yīng)用，高考在選考模塊中通常以計(jì)算題的形式命題.2.學(xué)好本專題可以幫助同學(xué)們熟練的選取研究對(duì)象和狀態(tài)變化過(guò)程，掌握處理這類模型問(wèn)題的基本思路和方法.3.本專題用到的相關(guān)知識(shí)和方法有：受力分析、壓強(qiáng)的求解方法、氣體實(shí)驗(yàn)定律等.,歷史回顧,【問(wèn)題1】理想氣體狀態(tài)方程和三大氣體實(shí)驗(yàn)定律內(nèi)容是什么？,一、理想氣體的狀態(tài)方程,1、內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種理想氣體在從一個(gè)狀態(tài)變化到另一個(gè)狀態(tài)時(shí)，盡管p、V、T都可能改變，但是壓強(qiáng)跟體積的乘積與熱力學(xué)溫度的比值保持不變。,2、公式：,或,3、使用條件:,一定質(zhì)量的某種理想氣體.,注：恒量C由理想氣體的質(zhì)量和種類決定，即由理想氣體的物質(zhì)的量決定,二、氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方程,三、合理選取氣體變化所遵循的規(guī)律列方程(1)若氣體質(zhì)量一定，p、V、T均發(fā)生變化，則選用理想氣體狀態(tài)方程列方程求解。,(2)若氣體質(zhì)量一定，p、V、T中有一個(gè)量不發(fā)生變化，則選用對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)定律列方程求解。,有壓強(qiáng)為p0的空氣，體積為V的輪胎，現(xiàn)在要使輪胎內(nèi)的氣壓增大到p，設(shè)充氣過(guò)程為等溫過(guò)程，空氣可看作理想氣體，輪胎容積保持不變，則還要向輪胎充入溫度相同、壓強(qiáng)也是p0的空氣體積為（）ABCD,C,氣體做等溫變化，設(shè)充入溫度相同、壓強(qiáng)也是p0的空氣的體積為V，選擇輪胎內(nèi)原有氣體和充入氣體的整體作為研究對(duì)象，根據(jù)玻意耳定律可得：,解得：,核心考點(diǎn)與題型：活塞氣缸模型（1）求解用活塞封閉氣體類問(wèn)題的方法（2）氣體的三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律,高考命題規(guī)律,（2018年全國(guó)1卷）33.（2）（10分）如圖，容積為V的汽缸由導(dǎo)熱材料制成，面積為S的活塞將汽缸分成容積相等的上下兩部分，汽缸上部通過(guò)細(xì)管與裝有某種液體的容器相連，細(xì)管上有一閥門K。開始時(shí)，K關(guān)閉，汽缸內(nèi)上下兩部分氣體的壓強(qiáng)均為p0，現(xiàn)將K打開，容器內(nèi)的液體緩慢地流入汽缸，當(dāng)流入的液體體積為,時(shí)，將K關(guān)閉，活塞平衡時(shí)其下方氣體的體積減小了,，不計(jì)活塞的質(zhì)量和體積，外界溫度保持不變，重力加速度大小為g。求流入汽缸內(nèi)液體的質(zhì)量。,【答案】33（2）設(shè)活塞再次平衡后，活塞上方氣體的體積為V1，壓強(qiáng)為p1；下方氣體的體積為V2，壓強(qiáng)為p2，在活塞下移的過(guò)程中，活塞上下方氣體的溫度均保持不變。由玻意耳定律得,聯(lián)立以上各式得,設(shè)活塞上方液體的質(zhì)量為m，由力的平衡條件得,由已知條件得,(2015全國(guó)卷33(2)如圖5，一固定的豎直汽缸由一大一小兩個(gè)同軸圓筒組成，兩圓筒中各有一個(gè)活塞.已知大活塞的質(zhì)量為m12.50kg，橫截面積為S180.0cm2；小活塞的質(zhì)量為m21.50kg，橫截面積為S240.0cm2；兩活塞用剛性輕桿連接，間距保持為l40.0cm；汽缸外大氣的壓強(qiáng)為p1.00105Pa，溫度為T303K.初始時(shí)大活塞與大圓筒底部相距，兩活塞間封閉氣體的溫度為T1495K.現(xiàn)汽缸內(nèi)氣體溫度緩慢下降，活塞緩慢下移.忽略兩活塞與汽缸壁之間的摩擦，重力加速度大小g取10m/s2.求：,圖5,(1)在大活塞與大圓筒底部接觸前的瞬間，汽缸內(nèi)封閉氣體的溫度；,(1)在大活塞與大圓筒底部接觸前的瞬間，汽缸內(nèi)封閉氣體的溫度；,答案,解析,答案330K,末狀態(tài)V2lS2,(2)缸內(nèi)封閉的氣體與缸外大氣達(dá)到熱平衡時(shí)，缸內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng).,答案,解析,答案1.01105Pa,T3T303K，解得p21.01105Pa.,解析對(duì)大、小活塞受力分析則有m1gm2gpS1p1S2p1S1pS2可得p11.1105Pa,（1）確定研究對(duì)象，一般地說(shuō)，研究對(duì)象分兩類：一類是熱學(xué)研究對(duì)象(一定質(zhì)量的理想氣體)；另一類是力學(xué)研究對(duì)象(汽缸、活塞或某系統(tǒng)).(2)分析物理過(guò)程，對(duì)熱學(xué)研究對(duì)象分析清楚初、末狀態(tài)及狀態(tài)變化過(guò)程，依據(jù)氣體實(shí)驗(yàn)定律列出方程；對(duì)力學(xué)研究對(duì)象要正確地進(jìn)行受力分析，依據(jù)力學(xué)規(guī)律列出方程.(3)挖掘題目的隱含條件，如幾何關(guān)系等，列出輔助方程.(4)多個(gè)方程聯(lián)立求解.對(duì)求解的結(jié)果注意檢驗(yàn)它們的合理性.,高效突破“汽缸活塞類”模型,例4(2017全國(guó)卷33(2)如圖7，容積均為V的汽缸A、B下端有細(xì)管(容積可忽略)連通，閥門K2位于細(xì)管的中部，A、B的頂部各有一閥門K1、K3；B中有一可自由滑動(dòng)的活塞(質(zhì)量、體積均可忽略).初始時(shí)，三個(gè)閥門均打開，活塞在B的底部；關(guān)閉K2、K3，通過(guò)K1給汽缸充氣，使A中氣體的壓強(qiáng)達(dá)到大氣壓p0的3倍后關(guān)閉K1.已知室溫為27，汽缸導(dǎo)熱.(1)打開K2，求穩(wěn)定時(shí)活塞上方氣體的體積和壓強(qiáng)；,答案,解析,圖7,解析設(shè)打開K2后，穩(wěn)定時(shí)活塞上方氣體的壓強(qiáng)為p1，體積為V1.依題意，被活塞分開的兩部分氣體都經(jīng)歷等溫過(guò)程.由玻意耳定律得p0Vp1V1(3p0)Vp1(2VV1)聯(lián)立式得,p12p0,(2)接著打開K3，求穩(wěn)定時(shí)活塞的位置；,答案,解析,答案B的頂部,解析打開K3后，由式知，活塞必定上升.設(shè)在活塞下方氣體與A中氣體的體積之和為V2(V22V)時(shí)，活塞下氣體壓強(qiáng)為p2，由