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(guó)際單位制中，體積的單位為 ，符號(hào)： ，常用的單位 還有 、 ，符號(hào)分別為 、 . 1 L＝10－3 m3＝1 dm3；1 mL＝10－6 m3＝1 cm3.,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(guó)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(hào)： .,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＋273.15 K，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(guó)際單位： ，簡(jiǎn)稱：帕，符號(hào)：Pa, 1 Pa＝1 N/m2. (2)常用單位： (符號(hào)：atm)和 (符 號(hào)：mmHg).1 atm＝1.013105 Pa＝760 mmHg. 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(duì)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(duì)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(cè)溫屬性的測(cè)溫物質(zhì)，第二確定測(cè)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0 K，溫度單位：1 K＝1 ℃，建立的溫標(biāo)．二者關(guān)系： ①T＝t＋273.15 K，粗略表示T＝t＋273 K ②ΔT＝Δt，即單位大小相等 [溫馨提示] 熱力學(xué)溫度單位開爾文是國(guó)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 ℃＝240 K B．溫度變化1℃，也就是溫度變化1 K C．?dāng)z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(duì)應(yīng)的熱力學(xué)溫度升高了273 K＋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＝273 K＋t，由此可知：－33℃＝240 K，故A、B選項(xiàng)正確；D中初態(tài)熱力學(xué)溫度為273 K＋t，末態(tài)為273 K＋2t，溫度升高了t K，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤；對(duì)于攝氏溫度可取負(fù)值的范圍為0～－273℃，因絕對(duì)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(duì)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＋273 K而不是ΔT＝Δt＋273 K.,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(duì)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 ①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； ②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 ①與溫度有關(guān)：溫度越高，氣體的平均動(dòng)能越大； ②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?。?課堂講義,例2 (2014大綱版)(雙選)對(duì)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(duì)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(zhǎng)h1為10 cm，水銀柱b兩個(gè)液面間的高度差h2為5 cm，大氣壓強(qiáng)為75 cmHg，求空氣柱A、B的壓強(qiáng)分別是多少？ 答案 65 cmHg 60 cmHg,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－h(huán)1＝(75－10)cmHg＝65 cmHg， 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－h(huán)2＝(65－5)cmHg＝60 cmHg.,課堂講義,圖2－6－4,答案 C,課堂講義,