气体的性质(精品)

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,气体的性质,孙鸿俊,上海大学附中,内容分析及高考导航,本章研究气体变化规律，首先通过实验研究了一定质量的气体在等温、等容和等压条件下发生状态变化所遵循的三个实验定律，推导出理想气体状态方程。,本章中气体状态参量、气体实验定律、理想气体状态方程、气体的图像是重点，气体压强的计算、理想气体状态方程的运用是难点。,知识网络结构图,气体,气体的状态参量,气体的实验定律,理想气体和理想气体状态方程,压强,温度,体积,玻意耳定律,查理定律,盖,吕萨克定律,考点扫描,知道气体的状态和状态参量。,理解,热力学,温标。知道绝对零度的意义。,理解玻意耳定律。知道,p-V,图像。会研究一定质量的气体当温度不变时气体的压强跟体积的关系。,理解查理定律。知道,p-t,图像。理解用热力学温度表示的查理定律的公式。知道,p-T,图像。,考点扫描,理解盖,吕萨克定律。知道,V-t,图像。理解用热力学温度表示盖,吕萨克定律的公式。知道,V-T,图像。,知道理想气体。理解理想气体的状态方程。（理想气体状态方程的应用，只限于每一容器内气体体积质量不变的情况，且计算不过于复杂。不要求,p-V、p-T、V-T,图像的转换。）,真题解析例,1.,下列各图中，,p,表示压强，,V,表示体积，,T,表示热力学温度，,t,表示摄氏温度，各图中正确描述一定质量理想气体等压变化规律的是 （）,分析与解答,A,B,C,D,图,A,中压强保持不变，故是等压变化过程。,根据一定质量气体理想状态方程,PT/V,恒量,C,，,V,CT/P，,可见图,C,中过原点的直线，表示斜率 不变，故也是等压过程。,图,B,中随着,V,增大，,p,减小；图,D,中随着,t,增大，,p,增大。,正确答案为,A、C,。,拓展：下图一定是等容过程吗？,若交点,A,是,-273,，则是,等容过程；,A,若交点,A,不是,-273,，则不是,等容过程。,B,C,若,没有说明，则,B、C,二点体积任何？,例2,上端开口的圆柱形气缸竖直放置，,截面积为,0.2,米,2,的活塞将一定质量的,气体和一形状不规则的固体,A,封闭在,气缸内。温度为,300,K,时，活塞离气,缸底部的高度为,0.6,米；将气体加热到,330,K,时，活塞上升了,0.05,米，不计摩擦力及固体体积的变化。求物体,A,的体积。,分析与解答,研究对象为气体，设,A,的体积为,V，,等压变化,T,1,300K，V,1,h,1,SV,T,2,330K，V,2,h,2,SV,则,V,0.02,（m,3,）,例3,一横截面积为,S,的气缸水平放,置，固定不动。气缸壁是导热的。,两个活塞,A,和,B,将气缸分融为,1、2,两,气室，达到平衡时,1、2,两气室体积之比为,3:2,，如图所示，在室温不变的条件下，缓慢推动活塞,A,，,使之向右移动一段距离,d,。,求活塞,B,向右移动的距离。不计活塞与气缸壁之间的摩擦。,分析与解答,因气缸水平放置，又不计活塞的摩擦，故平衡时两气室的,压强,必然相等，设初态时气室内压强为,p,0,，,气室,1、2,体积分别为,V,1,和,V,2,；,在活塞,A,向右,移动,d,的过程中活塞,B,向右,移动的距离为,x,；,最后气缸内压强为,p,。,因温度不变，分别对气室,1,和,2,的气体运用玻意耳定律，得：,气室,1,p,0,V,1,p（V,1,Sd,SX）,气室,2,p,0,V,2,p（V,2,SX）,由上述两式解得,有,题意,V,1,/,V,2,=3/2,得,X=2/5d,例4,图,18,如图所示的均匀薄壁,U,形管，左管上端封,闭，右管开口且足够长，管的横截面积为,S,，,内装密度为,的液体，右管内有一质量为,m,的,活塞搁在固定卡口上，卡口与左管上端等高，,活塞与管壁间无摩擦且不漏气温度为,T,0,时，左、右管内液面高度相等，两管内空气柱长度均为,L,，,压强均为大气压强,p,0,，,现使两边温度同时逐渐升高，求：,（,1,）,温度升高到多少时，左管活塞开始离开卡口上升？,（,2,）,温度升高多少时，左管内液面下降,h,？,问题（,1,）,温度升高到多少时，左管活塞开始离开卡口上升？,解答（,1,）,右管内气体为等容过程由两式得,T,1,T,0,问题（,2,）,温度升高多少时，左管内液面下降,h,？,解答（,2,）,对左管内气体列出状态方程,例5,如图所示，一定量气体放在体,积为,V,0,的容器中，室温为,T,0,300K,有一光滑导热活塞,C,（,不占体积）,将容器分成,A、B,两室,，,B,室的体,积,是,A,室的两倍，,A,室容器上连接有一,U,形管（,U,形管内 气体的体积忽略不计），两边水银柱高度差为,76,cm,，,右室容器中连接有一阀门,K,，,可与大气相通。（外界大气压等于,76,cm,汞柱）求：,（,1,）,将阀门,K,打开后，,A,室的体积变成多少？,（,2,）,打开阀门,K,后将容器内的气体从,300,K,分别加热到,400,K,和,540,K,，,U,形管内两边水银面的高度差各为多少？,解答（,1,）,开始时，,P,A0,2,大气压，,V,A0,V,0,/3,；,打开阀门，,p,A,l,大气压，体积,V,A,问题（,1,）,将阀门,K,打开后，,A,室的体积变成多少？,解答（,2,）,打开阀门,K,后,气体温度升高，活塞肯定向右移。设活塞移到底部，求出此时温度。（,等压过程）,问题（,2,）,打开阀门,K,后将容器内的气体从,300,K,分别加热到,400,K,和,540,K,，,U,形管内两边水银面的高度差各为多少,T,A,300K,T,1,?,V,1,V,0,T,1,450K.,而,400,K,450K,，,说明,活塞没有移到底部。,p,1,p,0,，,水银柱的高度差为,0,从,T,1,450K,升高到,T,2,540K,等容过程，,P,1,P,0，,T,1,450K,P,2,?,，,T,2,5,40K,P,2,P,1,T,2,/,T,1,1.2,大气压,91.2,cm,汞柱,T,2,540K,时，,水银高度差为,91.2,-,76=,15.2,cm,例6,(1),气缸水平放置达到如图,1,所示的平衡状态,求气体的压强。,(2),已知此时气体的体积,V,1,=2.010,-2,m,3,现保持温度不变力气缸竖直放置，达到平衡后如图,2,所示,与图,1,相比,.,活塞在气缸内移动的距离,L,为多少？,如图，气缸由两个横截面不同的圆筒连接而成，活塞,A、B,被轻质刚性细杆连接在一起，可无摩擦移动,A、B,的质量分别为,m,A,12kg,。,m,B,8.0kg,横截面积分别为,s,1,4.01O,-2,m,2,Sg,2.0l0,-2,m,2,一定质量的理想气体被封闭在两活塞之间,活塞外侧大气压强,Po1.0l0,5,Pa,。,问题（,1,）,气缸水平放置达到如图,1,所示的平衡状态,求气体的压强,解答（,1,）,气缸处于图,1,位置时，设气缸内气体压强为,p,1,对于活塞和杆，力的平衡条件为：,解答,解答（,2,）,气缸处于图,2,位置时，设气缸内气体压强为,p,2,对于活塞和杆，力的平衡条件为：,问题（,2,）,已知此时气体的体积,V,1,=2.010,-2,m,3,现保持温度不变力气缸竖直放置，达到平衡后如图,2,所示,与图,1,相比,.,活塞在气缸内移动的距离,L,为多少？,设,V,2,为气缸处于图,2,位置时缸内气体的体积，由玻意耳定律可得,由几何关系可得,由以上各式解得,例7,如图所示，在固定的气缸,A,和,B,中分别用活塞封闭有一定质量的理想气体，活塞面积之比,S,A,：S,B,1：2,。,两活塞以穿过,B,的底部的刚性细杆相连，可沿水平方向无摩擦滑动。两个气缸都不漏气。初始时,A、B,中气体的体积皆为,V,0,温度皆为,T,0,=300K,，,A,中的气体压强,p,A,=1.5p,0,，,p,0,是气缸外的大气压强，,现对,A,加热，使其中气体的压强升到,p,A,2.0p,0,同时保持,B,中气体的温度不变，,求此时,A,中气体温度,T,A,。,活塞平衡时，有,P,A,S,A,+P,B,S,B,P,O,(S,A,+S,B,),P,A,S,A,+P,B,S,B,P,O,(S,A,+S,B,),对,A,气体状态方程有,（,P,A,V,A,）/T,A,（P,A,V,A,）/T,A,对,B,气体状态参量有,P,B,P,O,V,B,V,0,P,B,?,V,A,?,对,A,气体状态参量有,P,A,P,O,V,A,V,0,，T,A,T,0,P,A,2,P,O,V,A,?,，T,A,?,对,B,气体状态方程有,P,B,V,B,P,B,V,B,已知,S,A,:S,B,1:2,又两活塞移动的,距离相等，故有,所以解方程,P,A,S,A,+P,B,S,B,P,O,(S,A,+S,B,),P,A,S,A,+P,B,S,B,P,O,(S,A,+S,B,),S,A,:S,B,1:2,（P,A,V,A,）/T,A,（P,A,V,A,）/T,A,P,B,V,B,P,B,V,B,得T,A,500K,，,，,，,，,例8,某登山爱好者在攀登珠穆朗玛峰的过程中，发现他携带的手表表面玻璃发生了爆裂。这种手表是密封的，出厂时给出的参数为：,27,时表内气体压强为,110,5,Pa,；,在内外压强差超过,610,4,Pa,时，手表表面玻璃可能爆裂。已知当时手表处的气温为,-13,，则手表表面玻璃爆裂时表内气体压强的大小为,_,Pa,；,已知外界大气压强随高度变化而变化，高度每上升,12,m,，,大气压强降低,133,Pa,。,设海平面大气压为,110,5,Pa,，,则登山运动员此时的海拔高度约为,_,m,。,分析与解答,以手表内的气体为研究对象，表面爆裂时体积不变，且设此时气体的压强为,p,1,因此，有：,即,设表外的压强为,p,2,则,根据条件：（,P,0,-,P,2,）/h,133/12,得：,例9,如图所示，一端封闭、粗细均匀的薄壁玻璃管开口向下竖直插在装有水银的水银槽内，管内封闭有一定质量的空气，水银槽的截面积上下相同，是玻璃管截面积的,5,倍.,开始时管内空气柱长度为,6,cm,.,管内外水银面高度差为,50,cm,.,将玻璃管沿竖直方向缓慢上移（管口未离开槽中水银），使管内外水银面高度差变成,60,cm,.（,大气压强相当于,75,cmHg,）,求：,（1,）,此时管内空气柱的长度；,（2,）,水银槽内水银面下降的高度,.,解答（,1,）,玻璃管内的空气作等温变化,问题（,1,）,此时管内空气柱的长度；,（,）,问题（,2,）,银槽内水银面下降的高度,.,解答（,2,）,设,水银槽内水银面下降,因为,水银体积不变,所以,则,祝,同学们,取得成功,谢谢,