高二物理選修3-3 氣體 ppt

1、2021/3/91第第4章章 氣體氣體氣體實驗定律氣體實驗定律22021/3/9氣體壓強的計算氣體壓強的計算液面下液面下h深處的液體壓強為深處的液體壓強為p= gh。帕斯卡定律帕斯卡定律：液體可以傳遞壓強液體可以傳遞壓強SFp 知識準備：知識準備：連通器原理連通器原理：在連通器中，同一種液體（中間在連通器中，同一種液體（中間液體不間斷）的液體不間斷）的同一水平面上的壓強是相等的同一水平面上的壓強是相等的。32021/3/91 .液體封閉的氣體液體封閉的氣體一、氣體壓強的計算方法一、氣體壓強的計算方法42021/3/9選取假想的一個液體薄片（其自重不計）為研選取假想的一個液體薄片（其自重不計）為

2、研究對象究對象分析液體兩側受力情況，建立力的平衡方程，分析液體兩側受力情況，建立力的平衡方程，消去橫截面積，得到液片兩面?zhèn)鹊膲簭娖胶夥较M截面積，得到液片兩面?zhèn)鹊膲簭娖胶夥匠坛蘥hPP上下52021/3/92、固體封閉的氣體、固體封閉的氣體應對固體（如活塞等）進行應對固體（如活塞等）進行受力分受力分析析。然后根據(jù)。然后根據(jù)平衡條件平衡條件求解。求解。AB62021/3/9二、氣體實驗定律二、氣體實驗定律（2）、公式表述：）、公式表述：pV=C 或或p1V1=p2V2（1）、）、玻意耳定律玻意耳定律：一定質(zhì)量一定質(zhì)量某種氣體，在某種氣體，在溫度不變溫度不變的情況下，壓強的情況下，壓強p與體積與

3、體積V成反比。成反比。 72021/3/92查理定律：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積查理定律：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強不變的情況下，壓強p與熱力學溫度與熱力學溫度T成正成正比（比（ p T ） 2211TpTpCTp可寫成或82021/3/93蓋蓋呂薩克定律：一定質(zhì)量的某種氣體，呂薩克定律：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強不變的情況下，體積在壓強不變的情況下，體積V與熱力學溫度與熱力學溫度成正比（成正比（ V T ）.2211TVTVCTV可寫成或92021/3/94理想氣體的狀態(tài)方程理想氣體的狀態(tài)方程（2）公式：）公式： （4）注意：變化過程）注意：變化過程質(zhì)量保持不變質(zhì)量保持不變

4、。各物理量各物理量單位要統(tǒng)一單位要統(tǒng)一，溫度必須使用，溫度必須使用熱力學溫度熱力學溫度1 12212PVPVTT（ 或或 ） PVT=C （3）條件：壓強不太大，溫度不太低）條件：壓強不太大，溫度不太低(1)(1)內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種理想氣體發(fā)生狀態(tài)變內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種理想氣體發(fā)生狀態(tài)變化時，壓強跟體積的乘積與熱力學溫度的比值化時，壓強跟體積的乘積與熱力學溫度的比值保持不變保持不變102021/3/9理想氣體狀態(tài)方程的應用步驟n1 1、選取所要研究氣體、選取所要研究氣體n2 2、明確氣體變化的各個狀態(tài)，找出各狀態(tài)、明確氣體變化的各個狀態(tài)，找出各狀態(tài)的溫度、壓強、體積的溫度、壓強、體積n3 3

5、、列方程、列方程1 12212PVPVTT112021/3/9一、理想氣體：一、理想氣體：它是一種科學的抽象，是理想化的模型。它是一種科學的抽象，是理想化的模型。 1宏觀上：把嚴格遵守氣體三個實驗定律的氣宏觀上：把嚴格遵守氣體三個實驗定律的氣體稱為理想氣體。體稱為理想氣體。 2微觀上：分子本身的大小和它們的距離相比微觀上：分子本身的大小和它們的距離相比可忽略不計；分子間的距離很大，因此除了碰撞可忽略不計；分子間的距離很大，因此除了碰撞外，分子間的相互作用力忽略不計。外，分子間的相互作用力忽略不計。 3理想氣體分子的內(nèi)能：理想氣體分子的內(nèi)能：只需考慮分子熱運動只需考慮分子熱運動的分子動能而不計分

6、子勢能。的分子動能而不計分子勢能。實際氣體在常溫常實際氣體在常溫常壓下，可近似看成理想氣體處理。壓下，可近似看成理想氣體處理。122021/3/9二、氣體實驗定律二、氣體實驗定律1等溫變化等溫變化（1）定義：一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變時，發(fā)）定義：一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變時，發(fā)生壓強與體積的變化，叫做等溫變化。生壓強與體積的變化，叫做等溫變化。（2）波意耳定律：）波意耳定律： 內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強下，壓強P與體積與體積V成反比。成反比。1221PVPV公式：公式：P1V1=P2V2 （或（或 ） 適用條件：一定質(zhì)量的，溫

7、度不太低、壓強不太適用條件：一定質(zhì)量的，溫度不太低、壓強不太大的氣體。大的氣體。意義：一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，體意義：一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，體積減小時，壓強增大；體積增大時，壓強減小。積減小時，壓強增大；體積增大時，壓強減小。132021/3/9（3）圖像表示：）圖像表示： 1）P-V圖：圖： 圖象是以坐標軸為漸近線的雙曲線的一支；圖象是以坐標軸為漸近線的雙曲線的一支； 溫度越高，等溫線離坐標軸越遠。溫度越高，等溫線離坐標軸越遠。 2）P-1/V圖：圖： 圖象為過坐標原點的的傾斜直線；圖象為過坐標原點的的傾斜直線； 斜率代表溫度，斜率越大，溫度越大。斜率代表溫度，斜率

8、越大，溫度越大。142021/3/9練習練習11一根一端封閉的玻璃管開口向下插入水銀槽中一根一端封閉的玻璃管開口向下插入水銀槽中, ,內(nèi)封一定質(zhì)量的氣體內(nèi)封一定質(zhì)量的氣體, ,管內(nèi)水銀面低于管外管內(nèi)水銀面低于管外, ,在溫度不變在溫度不變時時, ,將玻璃管稍向下插入一些將玻璃管稍向下插入一些, ,下列說法正確的是下列說法正確的是, ,如圖如圖所示所示. .A.A.玻璃管內(nèi)氣體體積減小玻璃管內(nèi)氣體體積減小; ;B.B.玻璃管內(nèi)氣體體玻璃管內(nèi)氣體體積增大積增大; ;C.C.管內(nèi)外水銀面高度差減小管內(nèi)外水銀面高度差減小; ;D.D.管內(nèi)外水銀面高管內(nèi)外水銀面高度差增大度差增大. .AD152021/

9、3/92等容變化等容變化（1）定義：一定質(zhì)量的氣體，在體積不變時，發(fā)）定義：一定質(zhì)量的氣體，在體積不變時，發(fā)生壓強與溫度的變化，叫做等容變化。生壓強與溫度的變化，叫做等容變化。（2）查理定律：）查理定律：內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強壓強P與熱力學溫度與熱力學溫度T成正比。成正比。公式：公式： （或或）（或或）PPTTPPTT意義：一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況下，意義：一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況下，溫度升高，壓強變大。溫度升高，壓強變大。162021/3/9（3）圖像表示：）圖像表示：1）P-T圖：圖：圖像是反向延長線

10、經(jīng)過坐標原點的傾斜直線；圖像是反向延長線經(jīng)過坐標原點的傾斜直線；圖線的斜率表示體積，斜率越大，體積越小。圖線的斜率表示體積，斜率越大，體積越小。坐標原點代表熱力學溫度的坐標原點代表熱力學溫度的0K。2）P-t圖：圖：圖像是反向延長線經(jīng)過圖像是反向延長線經(jīng)過-273.15的傾斜直線；的傾斜直線；圖線的斜率表示體積，斜率越大，體積越小。圖線的斜率表示體積，斜率越大，體積越小。172021/3/9練習練習1 1、密閉在容積不變的容器中的氣體，當溫度、密閉在容積不變的容器中的氣體，當溫度降低時：降低時：A A、壓強減小，密度減小；、壓強減小，密度減小； B B、壓強減小，密度增大；、壓強減小，密度增大

11、；CC、壓強不變，密度減??；、壓強不變，密度減小； D D、壓強減小，密度不變、壓強減小，密度不變練習練習2 2、下列關于一定質(zhì)量的氣體的等容變化的說法、下列關于一定質(zhì)量的氣體的等容變化的說法中正確的是：中正確的是：A A、氣體壓強的改變量與攝氏溫度成正比；、氣體壓強的改變量與攝氏溫度成正比；B B、氣體的壓強與攝氏溫度成正比；、氣體的壓強與攝氏溫度成正比；CC、氣體壓強的改變量與熱力學溫度成正比；、氣體壓強的改變量與熱力學溫度成正比；D D、氣體的壓強與熱力學溫度成正比。、氣體的壓強與熱力學溫度成正比。DD182021/3/93等壓變化等壓變化（1）定義：一定質(zhì)量的氣體，在壓強不變時，發(fā)）定

12、義：一定質(zhì)量的氣體，在壓強不變時，發(fā)生體積與溫度的變化，叫做等壓變化。生體積與溫度的變化，叫做等壓變化。（2）蓋）蓋-呂薩克定律呂薩克定律1）內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強不變的）內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強不變的情況下，其體積情況下，其體積V與熱力學溫度與熱力學溫度T成正比。成正比。VCT2）公式：）公式： 1212VVTT（ 或或或或 ）VVTT（3）圖像表示：）圖像表示：V-T圖：圖：圖線是反向延長線經(jīng)過坐標原點的傾斜直線；圖線是反向延長線經(jīng)過坐標原點的傾斜直線；圖線的斜率表示壓強，斜率越大，壓強越小。圖線的斜率表示壓強，斜率越大，壓強越小。192021/3/94理想氣體的狀態(tài)方程

13、理想氣體的狀態(tài)方程（1）公式：）公式： 1 12212PVPVTT（ 或）或） PVPVnRTT=C 或 （2）意義：一定質(zhì)量的某種理想氣體，在從一）意義：一定質(zhì)量的某種理想氣體，在從一個狀態(tài)個狀態(tài)1變化到另一個狀態(tài)變化到另一個狀態(tài)2時，盡管其時，盡管其P、V、T都可能改變，但是壓強跟體積的乘積與熱力學溫都可能改變，但是壓強跟體積的乘積與熱力學溫度的比值保持不變。度的比值保持不變。（3）應用：在運用氣體狀態(tài)方程時，應保證狀）應用：在運用氣體狀態(tài)方程時，應保證狀態(tài)變化過程中態(tài)變化過程中質(zhì)量保持不變質(zhì)量保持不變。溫度必須使用。溫度必須使用熱力熱力學溫度學溫度。202021/3/91、理想氣體的狀態(tài)

14、方程、理想氣體的狀態(tài)方程注意：變化過程注意：變化過程質(zhì)量保持不變質(zhì)量保持不變。各物理量各物理量單位要統(tǒng)一單位要統(tǒng)一，溫度必須使用，溫度必須使用熱力學溫度熱力學溫度1 12212PVPVTT（ 或或 ） PVT=C n1 1、選取所要研究氣體、選取所要研究氣體n2 2、明確氣體變化的各個狀態(tài)，找出各狀態(tài)的、明確氣體變化的各個狀態(tài)，找出各狀態(tài)的溫度、壓強、體積溫度、壓強、體積n3 3、列氣體狀態(tài)方程、列氣體狀態(tài)方程2、應用步驟、應用步驟p p1 1V V1 1=p=p2 2V V2 22211TpTp2211TVTV212021/3/9三、氣體熱現(xiàn)象的微觀解釋三、氣體熱現(xiàn)象的微觀解釋從微觀的角度看

15、，物體的熱現(xiàn)象是由大量分從微觀的角度看，物體的熱現(xiàn)象是由大量分子的熱運動所決定的。子的熱運動所決定的。盡管個別分子的運動具有不確定性，但大量盡管個別分子的運動具有不確定性，但大量分子的運動情況卻遵從一定的統(tǒng)計規(guī)律。分子的運動情況卻遵從一定的統(tǒng)計規(guī)律。1 1氣體分子運動的特點（書本頁）：氣體分子運動的特點（書本頁）：（）氣體分子間的距離比較大，分子間的作用力很弱，通常認（）氣體分子間的距離比較大，分子間的作用力很弱，通常認為，氣體分子除了相互碰撞或者跟器壁的碰撞外，不受力而做勻速為，氣體分子除了相互碰撞或者跟器壁的碰撞外，不受力而做勻速直線運動。直線運動。（）氣體的數(shù)密度很大，向各個方向運動的氣

16、體分子數(shù)目都相（）氣體的數(shù)密度很大，向各個方向運動的氣體分子數(shù)目都相等。等。（）溫度越高，分子的熱運動越激烈。溫度是分子平均動能的（）溫度越高，分子的熱運動越激烈。溫度是分子平均動能的標志標志氣體分子運動的速率分布呈氣體分子運動的速率分布呈“中間大、兩頭小中間大、兩頭小”的正態(tài)分布規(guī)律。的正態(tài)分布規(guī)律。222021/3/92溫度越高，分子的熱運動越劇烈，分子的溫度越高，分子的熱運動越劇烈，分子的平均動能越大。平均動能越大。溫度是分子平均動能的標志。溫度是分子平均動能的標志。3氣體壓強的微觀意義：氣體壓強的微觀意義：從微觀的角度看，氣體對容器的壓強是大量從微觀的角度看，氣體對容器的壓強是大量氣體

17、分子對容器壁的頻繁的持續(xù)的碰撞引起的。氣體分子對容器壁的頻繁的持續(xù)的碰撞引起的。影響因素：影響因素：1）氣體分子的平均動能（宏觀看溫度）；）氣體分子的平均動能（宏觀看溫度）； 2）分子的數(shù)密度（宏觀看體積）。）分子的數(shù)密度（宏觀看體積）。對氣體實驗定律的微觀解釋（課本頁）對氣體實驗定律的微觀解釋（課本頁）232021/3/9解釋玻意耳定律解釋玻意耳定律 一定質(zhì)量（一定質(zhì)量（mm）的理想氣體，其分子總數(shù)（）的理想氣體，其分子總數(shù)（N N）是一）是一個定值，當溫度（個定值，當溫度（T T）保持不變時，則分子的平均速率）保持不變時，則分子的平均速率（v v）也保持不變，當其體積（）也保持不變，當其體

18、積（V V）增大幾倍時，則單）增大幾倍時，則單位體積內(nèi)的分子數(shù)（位體積內(nèi)的分子數(shù)（n n）變?yōu)樵瓉淼膸追种唬虼藲猓┳優(yōu)樵瓉淼膸追种?，因此氣體的壓強也減為原來的幾分之一；反之若體積減小為體的壓強也減為原來的幾分之一；反之若體積減小為原來的幾分之一，則壓強增大幾倍，即壓強與體積成原來的幾分之一，則壓強增大幾倍，即壓強與體積成反比。這就是玻意耳定律。反比。這就是玻意耳定律。242021/3/9對查理定律進行微觀解釋對查理定律進行微觀解釋 一定質(zhì)量（一定質(zhì)量（m m）的氣體的總分子數(shù)（）的氣體的總分子數(shù)（N N）是）是一定的，體積（一定的，體積（V V）保持不變時，其單位體積內(nèi)）保持不變時，其單

19、位體積內(nèi)的分子數(shù)（的分子數(shù)（n n）也保持不變，當溫度（）也保持不變，當溫度（T T）升高時，）升高時，其分子運動的平均速率（其分子運動的平均速率（v v）也增大，則氣體壓）也增大，則氣體壓強（強（p p）也增大；反之當溫度（）也增大；反之當溫度（T T）降低時，氣體）降低時，氣體壓強（壓強（p p）也減小。）也減小。252021/3/9解釋蓋解釋蓋呂薩克定律呂薩克定律 一定質(zhì)量（一定質(zhì)量（m m）的理想氣體的總分子數(shù)（）的理想氣體的總分子數(shù)（N N）是一定的，要保持壓強（是一定的，要保持壓強（p p）不變，當溫度（）不變，當溫度（T T）升高時，全體分子運動的平均速率升高時，全體分子運動的平均速率v v會增加，那會增加，那么單位體積內(nèi)的分子數(shù)（么單位體積內(nèi)的分子數(shù)（n n）一定要減小（否則）一定要減?。ǚ駝t壓強不可能不變），因此氣體體積（壓強不可能不變），因此氣體體積（V V）一定增）一定增大；反之當溫度降低時，同理可推出氣體體積一大；反之當溫度降低時，同理可推出氣體體積一定減小