高一物理：气体的状态参量
B.气体的压强与体积的关系,1.气体的状态参量,1.气体的状态参量,大家谈 气体是物质存在的一种状态，你认为气体有哪些性质？应该如何来描述气体的状态？,思考：快速压缩气体的现象（打气筒给自行车轮胎充气），筒内的气体将发生怎样的变化？,气体的体积、压强、温度均发生变化。,气体的状态参量：体积、压强和温度,（1）气体的体积 Volume,气体无一定的体积，气体分子所能达到的空间范围称为气体的体积，用字母V来表示。 体积的国际单位是m3（立方米）,深入理解：容器的容积即为气体的体积,常用的单位还有“升”，符号是“L”。1L=1dm3，1m3=103L=106m L。,（2）气体的温度 Temperature,描述物体冷热程度和物理量 气体温度是气体平均动能的量度 国际单位是K（开尔文） 常用温度 t 单位是（摄氏度） T=273 + t,(3)气体的压强 pressure,容器壁单位面积上所受的压力就是气体的压强 p = F/S 国际单位：Pa（帕斯卡） 大气压强为：相当于76厘米汞柱产生的压强 p0 = gh =13.6 × 103 × 9.8 × 0.76 =1.013×105 Pa,思考：气体的压强是怎样产生的？,压强的微观本质,由于气体内大量分子做无规则运动过程中，对容器壁频繁撞击的结果。,气体压强的计算,用液体封闭气体 如图所示，一粗细均匀、竖直开口向上的玻璃管子内用长为h 、密度为的液柱封闭了一段空气。若玻璃管横截面积为S，外界大气压强为p0，求管内被封闭气体的压强。,p = p0 + mg/s = p0 + vg/s p = p0 + hsg/s p = p0 + gh,计算图中各情况下，被封闭气体的压强。 (外界大气压强 p0 =75厘米汞柱, 图中液体为水银),P1=1.01*105 Pa P2=0.67*105 Pa P3=0.83*105 Pa P4=0.67*105 Pa P5=1.17*105 Pa,公式 p = p0 ± gh,h 表示液面高度差 当液柱压缩封闭气体时取“ + ”号 当液柱有使气体体积增大趋势时取“ - ”号,如图所示，在一端封闭的U形管内，三段水银柱将空气柱A、B、C封在管中，在竖直放置时，AB两气柱的下表面在同一水平面上，另两端的水银柱长度分别是h1和h2，外界大气的压强为p0，则A、B、C三段气体的压强分别是多少？,pA= pB = p0 + gh2,pC = pB gh1 = p0 + g(h2 h1),四个长方体容器中被光滑的活塞封闭一定质量的气体。 如图414所示，M为重物质量，F是外力， p0为大气压,S为活塞面积，m为活塞质量，则压强各为：,p0,p0 +(M+m)g/S,p0 +F/S-mg/S,p0 -F/S+mg/S,公式 p = p0 ± F/S,F为垂直于S的作用力，若不垂直则可进行分解求出其垂直分力 当F有压缩封闭气体作用时取“ + ”号 当F有使封闭气体体积增大趋势时取“ - ”号,如图所示，一个横截面积为S的圆柱形容器竖直放置，金属圆板的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为。圆板质量为M，不计圆板与内壁间的摩擦，若大气压为p0，则被圆板密封的容器内的气体的压强p等于： Ap0(Mgcos/S) B(p0/cos)(Mg/Scos) Cp0(Mgcos2/S) Dp0(Mg/S),解：以活塞为研究对象，分析活塞的受力情况，如图所示，由于活塞处于静止状态，活塞所受的力在竖直方向的分量和一定为零。则有 p0SMgpScos0 其中S是金属圆板下表面的面积， 显然 SS/cos 由(1)(2)两式解得 pp0Mg/S 因此，正确的选项是D。,如图气缸固定，活塞质量为m=1.00千克，面积S=100厘米2。重物质量 为M=1.50千克，活塞与气缸壁之间的摩擦不计，活塞不漏气。大气压强为Po=1.0×105 帕。把整个装置放在升降机的水平地板上，当升降机以a=6.00米/秒2的加速度匀加速上升时，封闭气体的压强为多大(g取10米/秒2)?,解：以活塞和重物为整体受力分析对象。受力情况如右图所示(M+m)g为整体重力，PoS为大气压力，PS为气缸内气体的压力。根据牛顿第二定律有：PS-(PoS+Mg+mg)=(M+m)a P=Po+ =1.0×105+(1.5+1.0)(10+6.00)/(100×10-4) =1.04×105帕 即封闭气体压强为1.04×105帕。,如图所示，两个气缸A和B被活塞各封住一部分气体，活塞面积比SA:SB = 2:1，气缸A内气体压强pA =10 atm (标准大气压)，外界为一个标准大气压，则气缸B中气体压强pB = 个标准大气压。,对活塞整体受力分析 根据平衡条件 PASA+P0SB=PBSB+P0SA,2.气体的压强与体积的关系,演示实验 在一只锥形瓶中放入一个气球，把气球的开口翻在锥形瓶的瓶颈上，然后向气球吹气，将会发生什么现象？为什么？,历史回眸,玻意耳首先研究的对象是空气。通过对空气物理性质的研究，特别是真空实验，他认识到真空所产生的吸力乃是空气的压力。他做了一系列实验来考察空气的压力和体积的关系，并推导出空气的压力和它所占体积之间的数学关系-“空气的弹性和它的体积成反比”。,英国科学家罗伯特·玻意耳 ，怀疑派化学家，誉称“玻意耳把化学确立为科学”。,探索研究 （DIS实验）,实验装置,玻意耳定律,表述一：一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积成反比。 表述二：一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积的乘积不变。 玻意耳定律的数学表达式： 适用条件：压强不太大（与大气压相比）温度不太低（与室温相比）。,气体的等温变化图象,（1）等温图象的特点：等温线是双曲线，温度越高，其等温线离原点越远。 如图所示：两条曲线分别对应的温度为： T1T1 。,例题 某个容器的容积是10L，所装气体的压强是20×105Pa。如果温度保持不变，把容器的开关打开以后，容器里剩下的气体是原来的百分之几？设大气压是1.0×105Pa。,解 设容器原装气体为研究对象。 初态 p1=20×105Pa V1=10L T1=T 末态 p2=1.0×105Pa V2=？L T2=T 由玻意耳定律 p1V1=p2V2得 即剩下的气体为原来的5。,应用玻意尔定律解题的一般步骤：,（1）首先确定研究对象，即某一定质量的气体，有时也常假设有一无形袋，从而使变质量气体问题转变为等质量气体的问题。 （2）然后确定始末两个状态的压强与体积，并统一单位（不一定都要用国际单位）。 （3）最后用玻意尔定律列方程求解，必要时还要考虑解答结果是否合理。,
