高一物理：氣體的壓強、體積與溫度的關(guān)系

1、一.氣體的狀態(tài)參量 氣體的體積、壓強、溫度氣氣 體體 知知 識識 復(fù)復(fù) 習(xí)習(xí)1. 氣體分子所能達到的空間范圍稱為氣體的體積，氣體分子所能達到的空間范圍稱為氣體的體積， 用字母用字母V來表示。來表示。 國際單位是國際單位是m3（立方米）（立方米）2.氣體溫度氣體溫度描述氣體的冷熱程度 是氣體分子平均動能的標志是氣體分子平均動能的標志 熱力學(xué)溫度和攝氏溫度的關(guān)系T=273 + t 3.3.容器壁單位面積上所受的氣體壓力叫氣體的壓強容器壁單位面積上所受的氣體壓力叫氣體的壓強 公式公式: : P = F/SP = F/So 國際單位：國際單位：PaPa（帕斯卡）（帕斯卡）o 標準大氣壓強：相當(dāng)于標準大

2、氣壓強：相當(dāng)于7676厘米汞柱產(chǎn)生的壓強厘米汞柱產(chǎn)生的壓強 P0 = gh =13.6 103 9.8 0.76 =1.013105 Pa而而1.0105 Pa相當(dāng)于相當(dāng)于75厘米汞柱產(chǎn)生的壓強厘米汞柱產(chǎn)生的壓強 氣體壓強的微觀本質(zhì)是氣體壓強的微觀本質(zhì)是由于氣體內(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。二二.氣體的壓強與體積的關(guān)系氣體的壓強與體積的關(guān)系1.玻意耳定律玻意耳定律:一定質(zhì)量的氣體，在一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，它的壓強跟體積溫度不變的情況下，它的壓強跟體積成反比。成反比。 公式公式: P1V1=P2V2適用條件：壓強不太大（與大氣壓相比）溫適用條件：壓強不太大（

3、與大氣壓相比）溫度不太低（與室溫相比）。度不太低（與室溫相比）。2.氣體的等溫變化圖象氣體的等溫變化圖象 o （1）等溫圖象的特點：）等溫圖象的特點：等溫線是雙曲線，溫度越等溫線是雙曲線，溫度越高，其等溫線離原點越遠。高，其等溫線離原點越遠。o （2）在）在P1/V圖象中圖象中為一條過原點的直線為一條過原點的直線. 斜率大的溫度高斜率大的溫度高.第六章 氣體定律C. 氣體的壓強與溫度的關(guān)系 體積與溫度的關(guān)系思考：氣體體積不變時，其壓強與溫度有什么關(guān)系？o 為什么夏天自行車車胎的氣不能打得太足？1.在體積不變時,氣體的壓強與溫度的關(guān)系1）等容變化等容變化: : 氣體在體積保持不變的情況下,發(fā)生的

4、 狀態(tài)變化叫做等容變化等容變化。2）實驗探究： DIS實驗實驗裝置實驗過程： 改變水的溫度，測得若干組氣體溫度和壓強的數(shù)據(jù)。下表是用這個裝置測得的若干組一定質(zhì)量氣體的溫度、壓強的數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)表示氣體處于相應(yīng)的某一狀態(tài)處理這些數(shù)據(jù)就可以確定氣體的壓強跟溫度之間的定量關(guān)系。273)2731 (0tpptT = 273 + T = 273 + t tT = tT = t0 K（-273）是低溫的極限在國際單位制中，用熱力學(xué)溫標表示的溫度，叫做熱力學(xué)溫度熱力學(xué)溫度用符號T T表示它的單位是開爾文開爾文，簡稱開開，符號是 K K。CTp 一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，它的壓強跟熱力學(xué)溫度成正

5、比。這個規(guī)律叫做查理定律。用數(shù)學(xué)公式來表示，就是 p = CTp = CT或 p / T = Cp / T = C C C的大小決定于氣體的體積、質(zhì)量和氣體種類 1787年法國科學(xué)家查理（17461823）通過實驗研究，發(fā)現(xiàn)所有氣體都遵從以下規(guī)律：（1）查理定律表達式o 設(shè)一定質(zhì)量的某種氣體，由壓強p1、溫度T1的某一狀態(tài)，經(jīng)過等容變化，變到壓強p2、溫度T2的另一狀態(tài)，則有 CTp2211TpTpTpTp)2731 (0tpptP P0 0為為0 0 0 0C C時的壓強時的壓強p pt t為為t t 0 0C C時的壓強時的壓強一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況下，溫度每升一定質(zhì)量的氣體，在

6、體積不變的情況下，溫度每升高（或降低）高（或降低）11，增加（或減?。┑膲簭姷扔谒冢黾樱ɑ驕p?。┑膲簭姷扔谒?0時壓強的時壓強的1/2731/273。 點擊 :查理定律的微觀解釋o 一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況下，單位體積內(nèi)所含有的分子數(shù)是不變的。當(dāng)溫度升高時，分子的運動加劇，分子的平均速率增大。因而，不僅單位時間內(nèi)分子撞擊器壁的次數(shù)增多，而且每次撞擊器壁的沖力也增大，所以氣體的壓強增大。溫度降低時，情況恰好相反。（2）等容圖線（isochore）o 查理定律表明，壓強是熱力學(xué)溫度的正比例函數(shù)，它的pT圖象是一條傾斜的直線，叫做等容線等容線延長等容線可以看到，當(dāng)p = 0時，等容線的

7、延長線通過坐標原點，這時的溫度為O KpT0V1V2P/T = CP/T = C V V1 1 V V2 2斜率越大表示氣體的體積越小斜率越大表示氣體的體積越小例題精選：在容積不變的容器內(nèi)在容積不變的容器內(nèi)封封裝有一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)它的溫度裝有一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)它的溫度為為2727時，其壓強為時，其壓強為4 410104 4PaPa，那么，當(dāng)它的溫度升高到，那么，當(dāng)它的溫度升高到3737時，它的壓強為多大？時，它的壓強為多大？解：解：因為氣體體積不變，故氣體為等容變化。因為氣體體積不變，故氣體為等容變化。初態(tài)：初態(tài)：1 4 104Pa，t1+273=27+273=300K。末態(tài)：末態(tài)：未知，未

8、知， t2+273=37+273=310K。 由查理定律可知：由查理定律可知：T 變形可得：變形可得： （） 4 104 310/300 4.13104(Pa)封閉在容器中的氣體，當(dāng)溫度升高時，下面的哪封閉在容器中的氣體，當(dāng)溫度升高時，下面的哪個說法是正確的（）（不計容器的膨脹）個說法是正確的（）（不計容器的膨脹）密度和壓強均增大；密度和壓強均增大； 密度增大，壓強減小；密度增大，壓強減小；密度不變，壓強增大；密度不變，壓強增大； 密度增大，壓強不變。密度增大，壓強不變。C 2一個密閉容器里的氣體，在一個密閉容器里的氣體，在時壓強時壓強8104Pa,給容器加熱給容器加熱, 當(dāng)氣體壓強為當(dāng)氣體壓

9、強為1.0105Pa時時, 則溫度升高到多則溫度升高到多少攝氏度？少攝氏度？68.25例題：熱水瓶中的熱水沒有灌滿而被蓋緊瓶塞，而且瓶塞的密封程度又很好，當(dāng)經(jīng)過一段時間后再拉出瓶塞時會比較困難。設(shè)灌開水時水溫為970C，再次想打開瓶塞時水溫為570C，瓶口的橫截面積為S=10cm2，外界大氣壓為P0=105Pa，試估算再次打開瓶塞時至少要用多大的向上拉力?（不計重力）分析：以被封閉在瓶內(nèi)的空氣分析：以被封閉在瓶內(nèi)的空氣為研究對象（不考慮水汽的影響），為研究對象（不考慮水汽的影響），用查理定律，求出末壓強，用查理定律，求出末壓強，根據(jù)內(nèi)外壓力差求出打開瓶塞根據(jù)內(nèi)外壓力差求出打開瓶塞所須向上的力。

10、所須向上的力。解答：把瓶塞近似看作圓柱體， 其受力圖。手指向上 作用力為F，則F+PS=P0S， P/P0=T/T0，其中T0=370K， T=330K，得出P 再代入數(shù)據(jù)可得：F=11N 燒瓶（帶軟木塞），玻璃管，橡皮燒瓶（帶軟木塞），玻璃管，橡皮連接管，水銀壓強計，溫度計，盛水容器，連接管，水銀壓強計，溫度計，盛水容器，冰，冷水，（幾種不同溫度的）熱水。冰，冷水，（幾種不同溫度的）熱水。拓展實驗 調(diào)節(jié)水銀壓強計的可動管調(diào)節(jié)水銀壓強計的可動管A，使，使B管水銀面始終保持在管水銀面始終保持在同一水平面上。改變氣體溫度，同一水平面上。改變氣體溫度，得到多次壓強值。得到多次壓強值。實驗方法： 一只

11、燒瓶上連一根玻璃管，一只燒瓶上連一根玻璃管，用橡皮管把它跟一個水銀壓強用橡皮管把它跟一個水銀壓強計連在一起，從而在燒瓶內(nèi)封計連在一起，從而在燒瓶內(nèi)封住一定質(zhì)量的空氣。住一定質(zhì)量的空氣。上下移動壓強計，使得其上下移動壓強計，使得其中的兩段水銀柱的高度在同一中的兩段水銀柱的高度在同一水平面上。標記下管水銀柱水平面上。標記下管水銀柱的高度。的高度。實驗步驟一實驗步驟一： 將燒瓶放入純凈冰水混將燒瓶放入純凈冰水混合物中，觀察壓強計水銀柱合物中，觀察壓強計水銀柱的高度變化情況。的高度變化情況。 瓶中氣溫降低瓶中氣溫降低( (溫度為溫度為T T1 1），），B B柱上升，柱上升，A A柱下降。瓶柱下降。瓶

12、中氣體體積減小。中氣體體積減小。 A A管下降，使管中水銀管下降，使管中水銀柱高度與開始時相同柱高度與開始時相同, ,保證氣保證氣體體積體體積不變不變. .記錄下水銀柱的高記錄下水銀柱的高度差度差H H1 1，以得出內(nèi)外氣體壓強，以得出內(nèi)外氣體壓強之差。之差。實驗步驟二實驗步驟二：將燒瓶放入某一溫度的將燒瓶放入某一溫度的熱水中（水溫可由溫度計測熱水中（水溫可由溫度計測出出T2），觀察壓強計中水銀），觀察壓強計中水銀柱的高度變化情況。柱的高度變化情況。氣體溫度上升，柱上氣體溫度上升，柱上升，柱下降，瓶內(nèi)氣體體升，柱下降，瓶內(nèi)氣體體積增大。積增大。上提管，仍然使管上提管，仍然使管水銀柱的高度與開始

13、時相同，水銀柱的高度與開始時相同，保證氣體體積不變。再記錄保證氣體體積不變。再記錄下管水銀柱高度之差下管水銀柱高度之差H2，以得出內(nèi)外氣體壓強之差。以得出內(nèi)外氣體壓強之差。實驗步驟三實驗步驟三：o 某住宅四樓一居民家廚房發(fā)生管道煤氣泄漏爆某住宅四樓一居民家廚房發(fā)生管道煤氣泄漏爆炸事故，爆炸時廚房溫度從常溫迅速升高到炸事故，爆炸時廚房溫度從常溫迅速升高到1800，請估算此時產(chǎn)生的氣體壓強約為多，請估算此時產(chǎn)生的氣體壓強約為多少個大氣壓？（提示：將煤氣看作理想氣體，少個大氣壓？（提示：將煤氣看作理想氣體，在爆炸瞬間近似看做是一等容過程）在爆炸瞬間近似看做是一等容過程） 7atm 練習(xí)練習(xí) 在室溫下

14、兩端封閉的均勻的玻璃管水平放置，管在室溫下兩端封閉的均勻的玻璃管水平放置，管內(nèi)空氣被一段水銀柱隔開成為左右兩部分，左邊空氣柱內(nèi)空氣被一段水銀柱隔開成為左右兩部分，左邊空氣柱長為右邊空氣柱長度的長為右邊空氣柱長度的2 2倍，如圖倍，如圖8-408-40所示，現(xiàn)將玻璃所示，現(xiàn)將玻璃管投入管投入8080的熱水中，仍保持其水平，那么（的熱水中，仍保持其水平，那么（ ）A.A.水銀柱向左移動；水銀柱向左移動； B.B.水銀柱向右移動水銀柱向右移動C.C.水銀柱不動；水銀柱不動； D.D.不能確定不能確定 假設(shè)水銀柱不動則A、B氣體將作等容變化P= (T*P)/T 因為PA=PB，TA=TB ， TA= TB所以 PA= PB 即水銀 柱保持不動，選C如果，玻璃管豎直放置則水銀如何移動？若A、B兩部分氣體的溫度不同則又如何？自主活動o 怎樣用玻意耳定律和查理定律推導(dǎo)出一定質(zhì)量的氣體在壓強保持不變的條件下，氣體體積和溫度之間