高中物理 2.6 气体状态参量课件 粤教版选修3-3.ppt

第二章固体 液体和气体第六节气体状态参量 高中物理 选修3 3 粤教版 目标定位 1 知道描述气体状态的三个参量 2 理解气体的体积 温度和压强 3 会计算气体的压强 4 理解压强的微观意义 一 气体的体积1 定义气体分子所能达到的 也就是气体充满的容器的 2 单位国际单位制中 体积的单位为 符号 常用的单位还有 符号分别为 1L 10 3m3 1dm3 1mL 10 6m3 1cm3 预习导学 空间 容积 米3 m3 升 毫升 L mL 二 温度和温标1 温度 物体内部分子热运动的标志 2 温标 温度的数值表示法 一般有和两种 国际单位制中 用温标表示温度 3 热力学温度 用表示的温度 单位 符号 预习导学 平均动能 摄氏温标 热力学温标 热力学 热力学温标 开尔文 K 4 热力学温度和摄氏温度的大小关系T t 273 15K 近似表示为T 5 两种温标比较 1 两种温标的零点选取 热力学温标的零点在摄氏温标的 2 两种温标的分度 即每一度的大小 预习导学 t 273K 不同 273 15 相同 三 压强1 定义 气体作用在器壁单位面积上的 2 单位 1 国际单位 简称 帕 符号 Pa 1Pa 1N m2 2 常用单位 符号 atm 和 符号 mmHg 1atm 1 013 105Pa 760mmHg 3 决定压强的因素 1 宏观上跟气体的和有关 2 微观上跟气体分子的和分子的有关 预习导学 压力 帕斯卡 标准大气压 毫米汞柱 温度 体积 平均动能 密集程度 一 温度与温标1 对温度的理解 1 宏观上 表示物体的冷热程度 2 微观上 反映分子热运动的激烈程度 温度是分子平均动能大小的标志 课堂讲义 课堂讲义 温馨提示 1 分子平均动能大 在宏观上表现为物体的温度高 物体温度的高低 是物体全部分子的平均动能大小的标志 温度是大量分子热运动的集体表现 是含有统计意义的 对于个别分子来说 温度是没有意义的 2 同一温度下 不同物质的分子平均动能都相同 但是由于不同物质分子的质量不尽相同 所以分子运动的平均速率大小不相同 课堂讲义 2 温标 1 常见的温标有摄氏温标 华氏温标 热力学温标 2 温标的建立 第一选择某种具有测温属性的测温物质 第二确定测温物质随温度变化的函数关系 第三确定温度零点与分度的方法 课堂讲义 3 摄氏温标和热力学温标摄氏温标 以冰水混合物 标准大气压下 的温度为零摄氏度 水的沸点 标准大气压下 为100摄氏度进行分度建立摄氏温标 热力学温标 以 273 15 为0K 温度单位 1K 1 建立的温标 二者关系 T t 273 15K 粗略表示T t 273K T t 即单位大小相等 温馨提示 热力学温度单位开尔文是国际单位制中的基本单位 热力学温标的零值是低温的极限 永远达不到 课堂讲义 例1 双选 下列关于热力学温度的说法中正确的是 A 33 240KB 温度变化1 也就是温度变化1KC 摄氏温度与热力学温度都可能取负值D 温度由t 升至2t 对应的热力学温度升高了273K t答案AB 课堂讲义 解析本题主要考查热力学温度与摄氏温度的关系 T 273K t 由此可知 33 240K 故A B选项正确 D中初态热力学温度为273K t 末态为273K 2t 温度升高了tK 故D选项错误 对于摄氏温度可取负值的范围为0 273 因绝对零度达不到 故热力学温度不可能取负值 故C选项错误 本题应选A B 借题发挥本题易错选C D项 热力学温度的零度 绝对零度 是低温的极限 永远达不到 只能接近 故热力学温度不会出现负值 T t 273K而不是 T t 273K 课堂讲义 二 气体压强的微观意义1 气体压强产生的原因单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的 但是大量分子频繁地碰撞器壁 就对器壁产生持续 均匀的压力 气体的压强等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力 课堂讲义 2 决定气体压强大小的因素 1 微观因素 气体分子的密度 气体分子密度 即单位体积内气体分子的数目 大 在单位时间内 与单位面积器壁碰撞的分子数就多 气体压强就越大 气体分子的平均动能 气体的温度高 气体分子的平均动能就大 每个气体分子与器壁的碰撞 可视作弹性碰撞 给器壁的冲力就大 从另一方面讲 分子的平均速率大 在单位时间里器壁受气体分子撞击的次数就多 累计冲力就大 气体压强就越大 课堂讲义 2 宏观因素 与温度有关 温度越高 气体的平均动能越大 与体积有关 体积越小 气体分子的密度越大 温馨提示 1 容器内气体压强的大小与重力无关 与液体压强不同 液体的压强由液体的重力产生 在完全失重的状态下 容器中气体压强不变 而液体的压强消失 2 容器内气体的压强与大气压强也不同 大气压强是由重力产生的 且随高度的增大而减小 课堂讲义 例2 2014 大纲版 双选 对于一定量的稀薄气体 下列说法正确的是 A 压强变大时 分子热运动必然变得剧烈B 保持压强不变时 分子热运动可能变得剧烈C 压强变大时 分子间的平均距离必然变小D 压强变小时 分子间的平均距离可能变小答案BD解析从微观上看 气体压强决定于分子的平均动能和分子密度 分子平均间距 两个因素 所以B D正确 课堂讲义 三 封闭气体压强的计算1 液柱封闭气体等压法 同种液体在同一深度液体的压强相等 在连通器中 灵活选取等压面 利用两侧压强相等求解气体压强 如图2 6 1甲所示 同一液面C D两处压强相等 故pA p0 ph 如图2 6 1乙所示 M N两处压强相等 故有pA ph2 pB 从右侧管看 有pB p0 ph1 课堂讲义 课堂讲义 2 活塞封闭气体选与封闭气体接触的液柱或活塞为研究对象 进行受力分析 再利用平衡条件求压强 如图2 6 2甲所示 气缸截面积为S 活塞质量为M 在活塞上放置质量为m的铁块 设大气压强为p0 试求封闭气体的压强 图2 6 2 课堂讲义 课堂讲义 例3如图2 6 3所示 竖直放置的U形管 左端开口右端封闭 管内有a b两段水银柱 将A B两段空气柱封闭在管内 已知水银柱a长h1为10cm 水银柱b两个液面间的高度差h2为5cm 大气压强为75cmHg 求空气柱A B的压强分别是多少 答案65cmHg60cmHg 图2 6 3 课堂讲义 解析设管的截面积为S 选a的下端面为参考液面 它受向下的压力为 pA h1 S 受向上的大气压力为p0S 由于系统处于静止状态 则 pA h1 S p0S 所以pA p0 h1 75 10 cmHg 65cmHg 再选b的左下端面为参考液面 由连通器原理知 液柱h2的上表面处的压强等于pB 则 pB h2 S pAS 所以pB pA h2 65 5 cmHg 60cmHg 课堂讲义 图2 6 4 答案C 课堂讲义