氣體的態(tài)參量

關(guān)于氣體的態(tài)參量第1頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1．氣體的狀態(tài)參量（1）體積（V），是氣體分子所能到達(dá)的空間，也就是氣體所充滿的容器的容積。國(guó)際單位：米3（m3），常用單位有：dm3（L）、cm3（mL）。（2）溫度（T），是描述氣體的冷熱程度的物理量。它決定于氣體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，溫度是氣體分子平均動(dòng)能大小的標(biāo)志。國(guó)際單位是：開(kāi)爾文（K），生活中也用攝氏度（0C）。第2頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）壓強(qiáng)（p），氣體所處容器內(nèi)器壁上單位面積上所受氣體的壓力。它產(chǎn)生的根本原因是氣體大量分子對(duì)器壁的頻繁撞擊。國(guó)際單位是：帕斯卡（Pa）。1pa=1N/m2

常用單位有：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓atm厘米汞柱cmHg1atm=76cmHg=ρgh=13.6×103×9.8×0.76=1.013×105Pa第3頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月假如雨滴撞擊傘面是一滴一滴的，傘受到的力是斷斷續(xù)續(xù)的，不是持續(xù)的。大量的雨滴不停地打在傘上，產(chǎn)生的壓力是持續(xù)的。而氣體重力對(duì)壓強(qiáng)的影響很小，故氣體對(duì)各個(gè)方向的壓強(qiáng)大小相等。思考題：(1)單位體積內(nèi)的分子數(shù)越多，產(chǎn)生的壓強(qiáng)越大還是越?。?2)分子的平均速率越大，產(chǎn)生壓強(qiáng)是越大還是越?。ㄍㄟ^(guò)啟發(fā)引導(dǎo)歸納氣體壓強(qiáng)大小的兩個(gè)決定因素）。第4頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月氣體狀態(tài)和狀態(tài)參量的關(guān)系對(duì)一定質(zhì)量的氣體而言，三個(gè)狀態(tài)參量中一個(gè)不變，其它兩個(gè)改變，或三個(gè)狀態(tài)參量都發(fā)生改變時(shí)，氣體的狀態(tài)就改變了。只有一個(gè)狀態(tài)參量發(fā)生改變是不可能的。第5頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．氣體的壓強(qiáng)計(jì)算被固體封閉的氣體壓強(qiáng)首先對(duì)活塞（或氣缸）進(jìn)行受力分析，而后根據(jù)物體的平衡條件列方程求解。m1s1m1s1m2s2MMm1s1Mm1s1Mm1s1M第6頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月如圖，一個(gè)橫截面積為S的圓筒形容器豎直放置，金屬圓板A的上表面是水平的，下表面是傾斜的，下表面與水平面的夾角為θ，圓板的質(zhì)量為M，不計(jì)圓板與容器內(nèi)壁之間的摩擦，若大氣壓強(qiáng)為P0，則被圓板封閉在容器中的氣體的壓強(qiáng)等于？第7頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月被液體封閉的氣體壓強(qiáng)hhhθhθ1.液面下h處的壓強(qiáng)p=ρgh。注意：h是豎直高度（不是傾斜長(zhǎng)度）

h第8頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.連通器原理：在連通器中，同一液體（中間液體不間斷）的同一水平面上的壓強(qiáng)是相等的。

第9頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月如圖所示，水銀柱的長(zhǎng)度h=10cm，外界大氣壓p0=76cmHg,求封閉氣體的壓強(qiáng)pA。h解：取h段水銀柱與外界大氣的交界面處某一液片為研究對(duì)象，設(shè)管的截面積為S，則：

（pA+ph）·S=p0·S

pA=p0-ph=76-10=66（cmHg）。phpA第10頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月如圖，一段封閉的U形管內(nèi)封閉了一段氣柱A，已知水銀面高度差h=6cm,外界大氣壓p0=76cmHg，求封閉氣體A的壓強(qiáng).p0pAPhph

p0pApA=p0-ph=76-6=70（cmHg）pA=76+6=82(cmHg).第11頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

思考：大氣壓為76cmHg,密閉氣體A,B的壓強(qiáng)是多少？第12頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月氣體壓強(qiáng)是多少？第13頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月被液體和氣缸密閉的氣體hhh第14頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一圓筒形氣缸，靜置于地面上，氣缸筒的質(zhì)量為M，活塞（連同手柄）的質(zhì)量為m，氣缸內(nèi)部橫截面積為S大氣壓為P。若用手提住活塞手柄緩慢上提，設(shè)氣缸足夠長(zhǎng)，不計(jì)氣缸內(nèi)氣體重和各處摩擦試分析氣缸剛被提離地面時(shí)汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)。第15頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一傾角為θ的光滑斜面上，自由下滑且開(kāi)口向下的試管內(nèi)，一段長(zhǎng)為h的水銀柱封閉一定質(zhì)量的氣體，已知外界大氣壓為P0，試確定試管內(nèi)被封氣體的壓強(qiáng)。PS+mgsinθ-P0S=maa=gsinθ,PS+mgsinθ-P0S=mgsinθP=P0

第16頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月如圖所示，在光滑水平面上放一個(gè)質(zhì)量為M，內(nèi)外壁都光滑的氣缸，活塞質(zhì)量為m，橫截面積為S，外界大氣壓強(qiáng)為，現(xiàn)對(duì)活塞施一個(gè)水平恒力F，當(dāng)活塞與氣缸無(wú)相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，氣缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)是多少？第17頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

一根粗細(xì)均勻的玻璃管內(nèi)裝有10cm高水銀柱，封閉著15cm高的空氣，豎直放置；如圖所示．設(shè)外界大氣壓76cmHg，求：當(dāng)（1）勻速上升；（2）自由下落；（3）以加速度a=10m/s2勻加速上升時(shí)空氣柱的壓強(qiáng)第18頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

一定質(zhì)量的氣體，它的溫度、體積和壓強(qiáng)三個(gè)量之間變化是相互對(duì)應(yīng)的。我們?nèi)绾未_定三個(gè)量之間的關(guān)系呢？☆控制變量的方法首先，我們來(lái)研究：當(dāng)溫度（T

）保持不變時(shí)，體積（V

）和壓強(qiáng)（p

）之間的關(guān)系。第19頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）研究的是哪一部分氣體?（2）怎樣保證T不變?第20頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月玻意耳定律一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，它的壓強(qiáng)跟體積成反比，用公式可表述為

P1V1=P2V2

第21頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月玻意耳定律可以用氣體分子動(dòng)理論來(lái)解釋，分子的總數(shù)是不變的，當(dāng)溫度一定時(shí)，分子的平均速率也不變，單位時(shí)間內(nèi)分子與容器壁碰撞的次數(shù)，只決定于單位體積內(nèi)分子的數(shù)目，這時(shí)，若氣體的體積減小到原來(lái)的幾分之一，單位體積內(nèi)的分子數(shù)就增大到原來(lái)的幾倍，因而單位時(shí)間內(nèi)氣體分子對(duì)單位面積器壁的碰撞次數(shù)也增加到原來(lái)的幾倍，即壓強(qiáng)增加到原來(lái)的幾倍，氣體體積增大時(shí)，情況恰好相反，所以氣體的壓強(qiáng)與體積成反比。第22頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月上述關(guān)系也可以在P-V圖上以一條曲線表述出來(lái)，這條表示一定質(zhì)量的氣體在溫度不變時(shí)其壓強(qiáng)隨體積變化的關(guān)系曲線叫做氣體的等溫線。①圖像上的一點(diǎn)，代表一定質(zhì)量的氣體的一個(gè)狀態(tài)，②同一等溫線上每一狀態(tài)的溫度均相同③對(duì)同一部分氣體，在不同溫度下的等溫線為一簇雙曲線，離坐標(biāo)軸越遠(yuǎn)的等溫線的溫度越高第23頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月玻意耳定律的適用條件（1）溫度不太低，壓強(qiáng)不太大（2）被研究氣體的質(zhì)量、溫度保持不變第24頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例1一個(gè)氣泡從水底升到水面時(shí)，它的體積增大為原來(lái)的3倍，設(shè)水的密度為ρ=1×103kg/m3，大氣壓強(qiáng)p0=1.01×105Pa，水底與水面的溫度差不計(jì)，求水的深度．取g=10m/s2．分析氣泡在水底時(shí)，泡內(nèi)氣體的壓強(qiáng)等于水面上大氣壓與水的靜壓強(qiáng)之和．氣泡升到水面上時(shí)，泡內(nèi)氣體的壓強(qiáng)減小為與大氣壓相等，因此其體積增大．由于水底與水面溫度相同，泡內(nèi)氣體經(jīng)歷的是一個(gè)等溫變化過(guò)程，故可用玻意耳定律計(jì)算．第25頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月解答設(shè)氣泡在水底時(shí)的體積為V1、壓強(qiáng)為p1=p0+ρgh．氣泡升到水面時(shí)的體積為V2，則V2=3V1，壓強(qiáng)為p2=p0由玻意耳定律p1V1=p2V2，即(p0+ρgh)V1=p0·3V1得水深h=20.2m第26頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水銀氣壓計(jì)管子露出水銀槽長(zhǎng)度為85cm。由于管內(nèi)留有少量氣體，當(dāng)實(shí)際氣壓為77cmHg時(shí)，讀數(shù)為76cmHg。求：當(dāng)讀數(shù)為75cmHg時(shí)，實(shí)際氣壓P為多少？第27頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例3如圖所示，氣缸筒的質(zhì)量為M，活塞（連同手柄）的質(zhì)量為m．氣缸內(nèi)部的橫截面積為S，大氣壓強(qiáng)為p0

，平衡時(shí)氣缸內(nèi)的容積為V，現(xiàn)用手握住活塞手柄緩慢向上提，設(shè)氣缸足夠長(zhǎng)，在整個(gè)上提過(guò)程中氣體溫度保持不變，并且不計(jì)氣缸內(nèi)氣體重力及活塞與氣缸間的摩擦，求將氣缸剛提離地面時(shí)活塞上升的距離．第28頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第29頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例2一根兩端開(kāi)口、粗細(xì)均勻的細(xì)玻璃管，長(zhǎng)l=30cm，豎直插入水銀槽中深h0=10cm處，用手指按住上端，輕輕提出水銀槽，并緩緩倒轉(zhuǎn)，則此時(shí)管內(nèi)封閉空氣柱多長(zhǎng)？已知大氣壓p0=75cmHg．

第30頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分析插入水銀槽中按住上端后，管內(nèi)封閉了一定質(zhì)量氣體，空氣柱長(zhǎng)l1=l-h0=20cm，壓強(qiáng)p1=p0=75cmHg．輕輕提出水銀槽直立在空氣中時(shí)，有一部分水銀會(huì)流出，余下的水銀留在管口，被封閉的空氣柱長(zhǎng)度和壓強(qiáng)都會(huì)發(fā)生變化．設(shè)管中水銀柱長(zhǎng)h，被封閉氣體柱長(zhǎng)為l2=l-h．倒轉(zhuǎn)后，水銀柱長(zhǎng)度仍為h不變，被封閉氣體柱長(zhǎng)度和壓強(qiáng)又發(fā)生了變化．設(shè)被封閉氣體柱長(zhǎng)l3,所以，管內(nèi)封閉氣體經(jīng)歷了三個(gè)狀態(tài)．由于“輕輕提出”、“緩緩倒轉(zhuǎn)”，意味著都可認(rèn)為溫度不變，因此可由玻意耳定律列式求解．第31頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月由于整個(gè)過(guò)程中氣體的溫度不變，由玻意耳定律p1V1=p2V2=p3V3，即75×20S=(75-h)(30-h)S=(75+h)l3S．由前兩式得h2-105h+750=0．取合理解h=7.7cm，代入得l3=18.1cm第32頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例4一根一端封閉玻璃管開(kāi)口向下插入水銀槽中，內(nèi)封一定質(zhì)量的氣體，管內(nèi)水銀面低于管外，在溫度不變時(shí)稍向下插一些，下列說(shuō)法正確的是，如圖所示．（A）玻璃管內(nèi)氣體體積減?。˙）玻璃管內(nèi)氣體體積增大（C）管內(nèi)外水銀面的高度差減?。―）管內(nèi)外水銀面的高度差增大第33頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月解析設(shè)想把管壓下很深，則易知V減小，P增大，，∴h增大．A、D正確（A）玻璃管內(nèi)氣體體積減?。˙）玻璃管內(nèi)氣體體積增大（C）管內(nèi)外水銀面的高度差減小（D）管內(nèi)外水銀面的高度差增大第34頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月如圖，大氣壓P0=76cmHg，汞柱h=19cm，空氣柱L=40cm。求：從左邊再灌入多少長(zhǎng)的汞柱，可使兩邊的水銀面一樣平？hL第35頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月汽車輪胎體積V=25L，