高二年級(jí)物理同步輔導(dǎo)講座之九

1、高二年級(jí)物理同步輔導(dǎo)講座之九北京四中年級(jí)：高二科目：物理期數(shù)：0109編 稿：陳素玉審 稿：厲璀琳錄入：劉紅梅教學(xué)內(nèi)容：查理定律，熱力學(xué)溫標(biāo)，理想氣體的狀態(tài)方程教學(xué)目標(biāo)：1、掌握查理定律，理解氣體等容變化的等溫線(xiàn)的意義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)溫度和攝氏溫度的換算關(guān)系3、掌握理想氣體的狀態(tài)方程教學(xué)過(guò)程：一、查理定律1、對(duì)一定質(zhì)量的氣體:c cPoPt=Po+ t=Po(1 +273t273)二當(dāng)t=ti時(shí)，Pi=Po(i+L)273t2當(dāng)t=t2時(shí)，P2=Po(1+3)=牙=里&,當(dāng)& 二10C 時(shí)，AP=273Po27310C,增加或降低定質(zhì)量的氣體，在何

2、種不變的情況下,P-t的關(guān)系圖線(xiàn)是:2、內(nèi)容：一定質(zhì)量的氣體，在體積保持不變的情況下，溫度每升高或降低1的壓強(qiáng)等于它在00C時(shí)壓強(qiáng)的。273Pt=Po+-P°-t=Po(1+)2732733、等容線(xiàn)一條一次函數(shù)圖線(xiàn)(1)截距P0(2)斜率k= Po k=273二tg 二2734 150(3)圖線(xiàn)與x軸的交點(diǎn)Pt=0=Po+Po273t : t=-2730C.結(jié)論：一定質(zhì)量的氣體，在不同體積下的等容線(xiàn)是一簇一次函數(shù)圖線(xiàn)，體積越大,圖線(xiàn)越靠近t軸，但所有圖線(xiàn)與t軸的交點(diǎn)都是-2730C.Vl>V2二、熱力學(xué)溫標(biāo)1、熱力學(xué)溫標(biāo)：也叫絕對(duì)溫標(biāo)，由英國(guó)的威廉湯姆遜創(chuàng)立。熱力學(xué)溫度的零度是

3、-273.150C,簡(jiǎn)稱(chēng)為。開(kāi)(K),叫做絕對(duì)零度。熱力學(xué)溫度與攝氏溫度間的關(guān)系為:T=t+273.15注意：10C月K,但溫度變化10C和變化1K是一樣的。2、查理定律引入熱力學(xué)溫標(biāo)后，查理定律將簡(jiǎn)化為:P1P2=。T1丁2即：一定質(zhì)量的氣體在體積不變的情況下，其壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比。三、理想氣體狀態(tài)方程1、理想氣體、理想氣體模型是一種理想化的模型，一種科學(xué)的抽象(1)分子本身的大小與它們之間的間距相比可以忽略不計(jì)：即分子有質(zhì)量無(wú)大小，可視為質(zhì)點(diǎn)，表示分子非常稀疏，相互作用力很小。(2)分子間作用力為短程力，忽略不計(jì)分子間的相互作用力，分子間只有在相互碰撞或與器壁撞時(shí)才有力的作用。(3)分

4、子間或分子與器壁間的碰撞均為彈性碰撞從宏觀上說(shuō)，理想氣體嚴(yán)格遵循三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律，而其內(nèi)能就是內(nèi)部分子動(dòng)能的總和，不包含分子勢(shì)能。因此其內(nèi)能僅僅為T(mén)的函數(shù)，與氣體體積無(wú)關(guān)。T,內(nèi)能；TJ,內(nèi)能L在實(shí)際中常溫常壓下的所有真實(shí)氣體均可近似看作理想氣體。2、理想氣體狀態(tài)方程定質(zhì)量的理想氣體，從初狀態(tài)(Pi,Vi,Ti)變化到末狀態(tài)(P2,V2,丁2),其壓強(qiáng)和體積的乘積與熱力學(xué)溫度的比值是不變的。也=些=恒量TiT2例題分析:例1、如圖所示，兩端封閉、粗細(xì)均勻的豎直放置的玻璃管內(nèi)，有一長(zhǎng)為h的水銀柱，將管內(nèi)氣體分為A、B兩部分，A端空氣柱的長(zhǎng)度大于B端空氣柱的長(zhǎng)度。現(xiàn)將其完全插入溫度高于室溫的熱水中去,

5、管內(nèi)水銀柱將如何移動(dòng)?分析：水銀柱原來(lái)處于平衡，則可知：PB=PA+h溫度升高，兩部分氣體壓強(qiáng)都增大，若兩部分氣體壓強(qiáng)變化不一致，則水銀柱所受合外力不為零，水銀柱將移動(dòng)。若妒B>母A,則向上移動(dòng)；若APa>APb,則向下移動(dòng)。所以判斷水銀柱是否移動(dòng)，即是分析其所受合外力方向如何，就方向兩部分氣體的壓強(qiáng)增大情況。(1)假設(shè)法：假設(shè)水銀柱不動(dòng),兩部分氣體做等容變化O對(duì)A氣體，由查理定律可得:良=pA,工Ta T'aTaPoPaJpa.Ta對(duì)B氣體，由查理定律可得:PbPb'=:Pb '=Tb T'bT'bTbPb=. ： Pb=Ub Pb.TbT

6、a=Tb,iTa=ATb,PB=PA+h>PA=Pb>,"Pa.,水銀柱上移。（2）圖象法 在同一 P-T圖上畫(huà)出兩部分氣體的等容線(xiàn)，如圖所示。在溫度相同時(shí)，Pb>Pa,二B氣體圖線(xiàn)斜率較大，從圖中可知:Mb>NPa.水銀柱上移。例2.一容器的容積為103cm3,內(nèi)裝有一定質(zhì)量的氧氣，壓強(qiáng)為3atm,此時(shí)溫度t=230C,試求此容器中的氧分子個(gè)數(shù)N=?分析：以氣體為研究對(duì)象。由于任何1mol的氣體在標(biāo)況下的體積都為22.4L,且含有阿佛加德羅常數(shù)個(gè)粒子，所以引入標(biāo)況為氣體的末態(tài)。初態(tài)：Pi=3atmVi=103cm3Ti=t+273=300K末態(tài)：P2=1at

7、mV2=?T2=0+273=273K由理想氣體的狀態(tài)方程有：PV1=P2V2TiT2= V2二3RV1T2 3 103 273P2Tl1 300=2.73 103(cm3)=2.73LV22.732322人N=Na=%02父10q.3M10（個(gè)）。r,”4成3，育例3.圓柱形氣缸質(zhì)量10kg,倒置在水平粗糙的地面上，氣缸內(nèi)部封有一定質(zhì)量的空氣，缸壁厚度不計(jì)，缸內(nèi)光滑活塞的質(zhì)量為5kg,截面積為50cm2,當(dāng)缸內(nèi)氣體溫度為270C時(shí)，活塞與地面相接觸但對(duì)地面恰無(wú)壓力，當(dāng)缸內(nèi)氣體溫度為多少時(shí)，氣缸壁對(duì)地面的壓力為零（大氣壓強(qiáng)為Po=10M105pa）。0s分析：當(dāng)活塞對(duì)地面無(wú)壓力時(shí)，活塞受力如圖m

8、g=PoS=PiS+mg=Pi=Po-S55105=1.0M10=0.9父10(pa).50M10Ms當(dāng)氣缸壁對(duì)地面壓力為0時(shí)，缸壁受力如圖：=P2S=P0S+Mg=P2=P0+她S510105=1.010+4=1.210(pa).5010一此時(shí)氣體壓強(qiáng)增大，活塞壓緊地面，氣體體積未發(fā)生變化，以氣體為研究對(duì)象：P1=0.9M105（pa）.VT1=t+273=300KP2=1.2105(pa)VT2=?PiP2P21.210由查理7E律有：=T2=-T仔5300=400(K).TiT2R0.9105課堂練習(xí):1 .將一定質(zhì)量的氣體封閉于容器中，下列說(shuō)法正確的是（）。A、溫度下降一半，則壓強(qiáng)和體

9、積分別降為原來(lái)的一半。B、若壓強(qiáng)降為原來(lái)的一半，則可能體積增加一倍，溫度降低一半。C、若體積增為原來(lái)的2倍，則可能壓強(qiáng)減小一半，溫度不變。D、若壓強(qiáng)增為原來(lái)的2倍，則可能體積縮小一半，溫度升為原來(lái)的2倍。mA,mB,且mA>mB。若不計(jì)摩擦，當(dāng)它2 .如圖所示，A、B兩個(gè)一樣的氣缸中分別盛有等質(zhì)量的同種氣體，溫度也相同。A、B缸中的活塞分別通過(guò)滑輪系統(tǒng)掛一重物，質(zhì)量分別為們中的氣體均升高100C溫度后，則（）。A、mB下降的高度比mA大。B、mB下降的高度比mA小。C、mB與mA下降的高度一樣大。D、兩重物下降高度無(wú)法確定誰(shuí)大。3 .一個(gè)盛有空氣的光滑氣缸，底面積為100cm2,缸內(nèi)有一能上下移動(dòng)的活塞，活塞重力不計(jì)，當(dāng)缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)和大氣壓強(qiáng)相等為105pa,且溫度為270C時(shí)，活塞離缸底0.6m,在活塞上放一個(gè)1000N的重物，活塞下降，缸內(nèi)體溫度為320C,求活塞下降的距離Aho4 .如圖，用銷(xiāo)釘固定的活塞將