高中物理 2.6 氣體狀態(tài)參量課件 粵教版選修3-3.ppt

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第二章固體 液體和氣體第六節(jié)氣體狀態(tài)參量 高中物理 選修3 3 粵教版 目標(biāo)定位 1 知道描述氣體狀態(tài)的三個(gè)參量 2 理解氣體的體積 溫度和壓強(qiáng) 3 會(huì)計(jì)算氣體的壓強(qiáng) 4 理解壓強(qiáng)的微觀意義 一 氣體的體積1 定義氣體分子所能達(dá)到的 也就是氣體充滿的容器的 2 單位國際單位制中 體積的單位為 符號 常用的單位還有 符號分別為 1L 10 3m3 1dm3 1mL 10 6m3 1cm3 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) 空間 容積 米3 m3 升 毫升 L mL 二 溫度和溫標(biāo)1 溫度 物體內(nèi)部分子熱運(yùn)動(dòng)的標(biāo)志 2 溫標(biāo) 溫度的數(shù)值表示法 一般有和兩種 國際單位制中 用溫標(biāo)表示溫度 3 熱力學(xué)溫度 用表示的溫度 單位 符號 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) 平均動(dòng)能 攝氏溫標(biāo) 熱力學(xué)溫標(biāo) 熱力學(xué) 熱力學(xué)溫標(biāo) 開爾文 K 4 熱力學(xué)溫度和攝氏溫度的大小關(guān)系T t 273 15K 近似表示為T 5 兩種溫標(biāo)比較 1 兩種溫標(biāo)的零點(diǎn)選取 熱力學(xué)溫標(biāo)的零點(diǎn)在攝氏溫標(biāo)的 2 兩種溫標(biāo)的分度 即每一度的大小 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) t 273K 不同 273 15 相同 三 壓強(qiáng)1 定義 氣體作用在器壁單位面積上的 2 單位 1 國際單位 簡稱 帕 符號 Pa 1Pa 1N m2 2 常用單位 符號 atm 和 符號 mmHg 1atm 1 013 105Pa 760mmHg 3 決定壓強(qiáng)的因素 1 宏觀上跟氣體的和有關(guān) 2 微觀上跟氣體分子的和分子的有關(guān) 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) 壓力 帕斯卡 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 毫米汞柱 溫度 體積 平均動(dòng)能 密集程度 一 溫度與溫標(biāo)1 對溫度的理解 1 宏觀上 表示物體的冷熱程度 2 微觀上 反映分子熱運(yùn)動(dòng)的激烈程度 溫度是分子平均動(dòng)能大小的標(biāo)志 課堂講義 課堂講義 溫馨提示 1 分子平均動(dòng)能大 在宏觀上表現(xiàn)為物體的溫度高 物體溫度的高低 是物體全部分子的平均動(dòng)能大小的標(biāo)志 溫度是大量分子熱運(yùn)動(dòng)的集體表現(xiàn) 是含有統(tǒng)計(jì)意義的 對于個(gè)別分子來說 溫度是沒有意義的 2 同一溫度下 不同物質(zhì)的分子平均動(dòng)能都相同 但是由于不同物質(zhì)分子的質(zhì)量不盡相同 所以分子運(yùn)動(dòng)的平均速率大小不相同 課堂講義 2 溫標(biāo) 1 常見的溫標(biāo)有攝氏溫標(biāo) 華氏溫標(biāo) 熱力學(xué)溫標(biāo) 2 溫標(biāo)的建立 第一選擇某種具有測溫屬性的測溫物質(zhì) 第二確定測溫物質(zhì)隨溫度變化的函數(shù)關(guān)系 第三確定溫度零點(diǎn)與分度的方法 課堂講義 3 攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)攝氏溫標(biāo) 以冰水混合物 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下 的溫度為零攝氏度 水的沸點(diǎn) 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下 為100攝氏度進(jìn)行分度建立攝氏溫標(biāo) 熱力學(xué)溫標(biāo) 以 273 15 為0K 溫度單位 1K 1 建立的溫標(biāo) 二者關(guān)系 T t 273 15K 粗略表示T t 273K T t 即單位大小相等 溫馨提示 熱力學(xué)溫度單位開爾文是國際單位制中的基本單位 熱力學(xué)溫標(biāo)的零值是低溫的極限 永遠(yuǎn)達(dá)不到 課堂講義 例1 雙選 下列關(guān)于熱力學(xué)溫度的說法中正確的是 A 33 240KB 溫度變化1 也就是溫度變化1KC 攝氏溫度與熱力學(xué)溫度都可能取負(fù)值D 溫度由t 升至2t 對應(yīng)的熱力學(xué)溫度升高了273K t答案AB 課堂講義 解析本題主要考查熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系 T 273K t 由此可知 33 240K 故A B選項(xiàng)正確 D中初態(tài)熱力學(xué)溫度為273K t 末態(tài)為273K 2t 溫度升高了tK 故D選項(xiàng)錯(cuò)誤 對于攝氏溫度可取負(fù)值的范圍為0 273 因絕對零度達(dá)不到 故熱力學(xué)溫度不可能取負(fù)值 故C選項(xiàng)錯(cuò)誤 本題應(yīng)選A B 借題發(fā)揮本題易錯(cuò)選C D項(xiàng) 熱力學(xué)溫度的零度 絕對零度 是低溫的極限 永遠(yuǎn)達(dá)不到 只能接近 故熱力學(xué)溫度不會(huì)出現(xiàn)負(fù)值 T t 273K而不是 T t 273K 課堂講義 二 氣體壓強(qiáng)的微觀意義1 氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因單個(gè)分子碰撞器壁的沖力是短暫的 但是大量分子頻繁地碰撞器壁 就對器壁產(chǎn)生持續(xù) 均勻的壓力 氣體的壓強(qiáng)等于大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力 課堂講義 2 決定氣體壓強(qiáng)大小的因素 1 微觀因素 氣體分子的密度 氣體分子密度 即單位體積內(nèi)氣體分子的數(shù)目 大 在單位時(shí)間內(nèi) 與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就多 氣體壓強(qiáng)就越大 氣體分子的平均動(dòng)能 氣體的溫度高 氣體分子的平均動(dòng)能就大 每個(gè)氣體分子與器壁的碰撞 可視作彈性碰撞 給器壁的沖力就大 從另一方面講 分子的平均速率大 在單位時(shí)間里器壁受氣體分子撞擊的次數(shù)就多 累計(jì)沖力就大 氣體壓強(qiáng)就越大 課堂講義 2 宏觀因素 與溫度有關(guān) 溫度越高 氣體的平均動(dòng)能越大 與體積有關(guān) 體積越小 氣體分子的密度越大 溫馨提示 1 容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)的大小與重力無關(guān) 與液體壓強(qiáng)不同 液體的壓強(qiáng)由液體的重力產(chǎn)生 在完全失重的狀態(tài)下 容器中氣體壓強(qiáng)不變 而液體的壓強(qiáng)消失 2 容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)也不同 大氣壓強(qiáng)是由重力產(chǎn)生的 且隨高度的增大而減小 課堂講義 例2 2014 大綱版 雙選 對于一定量的稀薄氣體 下列說法正確的是 A 壓強(qiáng)變大時(shí) 分子熱運(yùn)動(dòng)必然變得劇烈B 保持壓強(qiáng)不變時(shí) 分子熱運(yùn)動(dòng)可能變得劇烈C 壓強(qiáng)變大時(shí) 分子間的平均距離必然變小D 壓強(qiáng)變小時(shí) 分子間的平均距離可能變小答案BD解析從微觀上看 氣體壓強(qiáng)決定于分子的平均動(dòng)能和分子密度 分子平均間距 兩個(gè)因素 所以B D正確 課堂講義 三 封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算1 液柱封閉氣體等壓法 同種液體在同一深度液體的壓強(qiáng)相等 在連通器中 靈活選取等壓面 利用兩側(cè)壓強(qiáng)相等求解氣體壓強(qiáng) 如圖2 6 1甲所示 同一液面C D兩處壓強(qiáng)相等 故pA p0 ph 如圖2 6 1乙所示 M N兩處壓強(qiáng)相等 故有pA ph2 pB 從右側(cè)管看 有pB p0 ph1 課堂講義 課堂講義 2 活塞封閉氣體選與封閉氣體接觸的液柱或活塞為研究對象 進(jìn)行受力分析 再利用平衡條件求壓強(qiáng) 如圖2 6 2甲所示 氣缸截面積為S 活塞質(zhì)量為M 在活塞上放置質(zhì)量為m的鐵塊 設(shè)大氣壓強(qiáng)為p0 試求封閉氣體的壓強(qiáng) 圖2 6 2 課堂講義 課堂講義 例3如圖2 6 3所示 豎直放置的U形管 左端開口右端封閉 管內(nèi)有a b兩段水銀柱 將A B兩段空氣柱封閉在管內(nèi) 已知水銀柱a長h1為10cm 水銀柱b兩個(gè)液面間的高度差h2為5cm 大氣壓強(qiáng)為75cmHg 求空氣柱A B的壓強(qiáng)分別是多少 答案65cmHg60cmHg 圖2 6 3 課堂講義 解析設(shè)管的截面積為S 選a的下端面為參考液面 它受向下的壓力為 pA h1 S 受向上的大氣壓力為p0S 由于系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài) 則 pA h1 S p0S 所以pA p0 h1 75 10 cmHg 65cmHg 再選b的左下端面為參考液面 由連通器原理知 液柱h2的上表面處的壓強(qiáng)等于pB 則 pB h2 S pAS 所以pB pA h2 65 5 cmHg 60cmHg 課堂講義 圖2 6 4 答案C 課堂講義