《气体实验定律》PPT课件.ppt

第1页 第四章第四章 气体本章要求气体本章要求第一节第一节 气体实验定律气体实验定律1.了解气体的等温变化了解气体的等温变化,掌握玻意耳定律及其应用掌握玻意耳定律及其应用.2.了解气体的等容变化了解气体的等容变化,掌握查理定律及其应用掌握查理定律及其应用.3.了解气体的等压变化了解气体的等压变化,掌握盖掌握盖吕萨克定律及其应用吕萨克定律及其应用.4.理解理想气体的状态方程理解理想气体的状态方程,并会进行相关计算并会进行相关计算.(1)气体的状态参量气体的状态参量:研究气体的性质时研究气体的性质时,常用气体的常用气体的_ _和和_描述气体的状态描述气体的状态.三个状态三个状态参量一定时参量一定时,气体的状态一定气体的状态一定.三个状态参量中至少两个以三个状态参量中至少两个以上的状态参量发生变化上的状态参量发生变化,气体的状态发生了变化气体的状态发生了变化,只有一个只有一个状态参量变化状态参量变化,其它两个状态参量不变的过程是不能发生其它两个状态参量不变的过程是不能发生的的,其它两个参量中至少有一个参量将随之变化其它两个参量中至少有一个参量将随之变化.压强压强温度温度体积体积(2)研究方法研究方法:用实验的方法同时研究用实验的方法同时研究_之间的变化关之间的变化关系比较困难系比较困难,可以采用可以采用_的方法的方法,控制其中一个参量控制其中一个参量不变不变,研究另外研究另外_之间的变化关系之间的变化关系.3个参量个参量控制变量控制变量2个参量个参量(1)摄氏温度摄氏温度一种温度表示方法一种温度表示方法,规定标准大气压下冰的溶点为规定标准大气压下冰的溶点为_.水的沸点为水的沸点为_.在在0和和100之间分成之间分成100等份等份,每每一份就是一份就是1.(2)热力学温度热力学温度现代科学中常用的一种温度表示方法现代科学中常用的一种温度表示方法,规定规定-273为零度为零度,它它的的1开开_摄氏温度的一度摄氏温度的一度.0100等于等于 (3)摄氏温度与热力学温度的关系摄氏温度与热力学温度的关系a.摄氏温度摄氏温度:用符号用符号t表示表示,单位单位_,符号为符号为.b.热力学温度热力学温度:用符号用符号T表示表示,单位单位_,符号为符号为K.c.关系关系:T=_.3.气体的等温变化气体的等温变化玻意耳定律玻意耳定律(1)气体的等温变化气体的等温变化:一定一定_的气体的气体,在温度保持不变在温度保持不变时时,气体的压强随体积的变化而变化气体的压强随体积的变化而变化.度度 开开t+273质量质量 (2)实验探究气体的等温变化规律实验探究气体的等温变化规律如图所示如图所示,一个一个50 cm3的针筒和一个气压计的针筒和一个气压计,将活塞置于针筒将活塞置于针筒中央中央,用一根短橡胶管将针筒和气压计连在一起用一根短橡胶管将针筒和气压计连在一起.研究对象研究对象为针筒内封闭的气体为针筒内封闭的气体,压强的数值由气压计读出压强的数值由气压计读出,气体的体气体的体积由针筒刻度读出积由针筒刻度读出.缓慢向前推或向后拉活塞缓慢向前推或向后拉活塞(保持气体温度不变保持气体温度不变),待气压计稳待气压计稳定定,计下此时气体的压强计下此时气体的压强(p)和体积和体积(V),继续实验继续实验,求出几求出几组对应的体积和压强组对应的体积和压强.分析实验数据可知分析实验数据可知,一定质量的气体一定质量的气体,压强随体积的减小而增压强随体积的减小而增大大,随体积的增大而减小随体积的增大而减小.由实验数据算出由实验数据算出 直线直线 一定质量的气体一定质量的气体,在温度保持不变的情况下在温度保持不变的情况下,压强与体积成压强与体积成_.(3)玻意耳定律玻意耳定律英国科学家玻意耳和法国科学家马略特分别先后通过独立实英国科学家玻意耳和法国科学家马略特分别先后通过独立实验发现了气体的等温变化规律验发现了气体的等温变化规律.内容内容:一定质量的气体一定质量的气体_.表达式表达式:_.反比反比在温度保持不变的条件下在温度保持不变的条件下,压强与体积成反比压强与体积成反比 pV=C p1V1=p2V24.气体的等容变化气体的等容变化查理定律查理定律(1)气体的等容变化气体的等容变化:一定一定_的气体的气体,在在_保持保持不变的情况下不变的情况下,压强随压强随_变化而变化变化而变化.(2)实验探究气体的等容变化规律实验探究气体的等容变化规律质量质量体积体积温度温度如图所示如图所示,小烧瓶通过塑料管与气压计相连小烧瓶通过塑料管与气压计相连,把烧瓶放在大烧把烧瓶放在大烧杯里的水中加热杯里的水中加热.研究对象为烧瓶内封闭的气体研究对象为烧瓶内封闭的气体,气体的压气体的压强由气压计直接读出强由气压计直接读出,气体的温度可以从气体的温度可以从_直接读直接读出出.温度计温度计 加热烧杯加热烧杯,待气压计读数稳定后待气压计读数稳定后,记下气体的压强和温度记下气体的压强和温度,继继续实验续实验,求出几组对应的温度和压强求出几组对应的温度和压强.从实验可看出从实验可看出,一定质量的气体一定质量的气体,在体积保持不变时在体积保持不变时,气体的气体的压强随压强随_升高而增大升高而增大.把几组把几组p T值在值在p-T坐标平面上坐标平面上,描出图象描出图象,发现是一条延长线发现是一条延长线通过原点的直线通过原点的直线.温度温度 一定质量的气体一定质量的气体,在体积保持不变的条件下在体积保持不变的条件下,压强与热力学温压强与热力学温度成正比度成正比. (3)查理定律查理定律a.内容内容:一定质量的某种气体一定质量的某种气体,在在_不变的情况下不变的情况下,它的它的压强跟压强跟_成正比成正比,这个规律叫查理定律这个规律叫查理定律.b.表达式表达式:_.对于一定质量的某种气体对于一定质量的某种气体,在两个确定的状态在两个确定的状态(p1V0T1)和和(p2V0T2)有有体积保持体积保持热力学温度热力学温度5.气体的等压变化气体的等压变化盖盖吕萨克定律吕萨克定律(1)一定质量的气体一定质量的气体,在压强保持不变时在压强保持不变时,气体的体积随温度气体的体积随温度的变化而变化的变化而变化.(2)实验探究气体的等压变化规律实验探究气体的等压变化规律如图所示如图所示,用水银将一定质量的空气封闭在上端开口的毛细用水银将一定质量的空气封闭在上端开口的毛细管中管中,将毛细管与温度计一起固定在直尺上将毛细管与温度计一起固定在直尺上,放入盛水的烧放入盛水的烧杯中杯中.研究对象是毛细管中被封闭的气体研究对象是毛细管中被封闭的气体.加热烧杯加热烧杯,待温度计示数稳定后待温度计示数稳定后,记下气体的温度和体积记下气体的温度和体积,继继续实验续实验,求出几组对应的温度和体积求出几组对应的温度和体积.通过实验看出通过实验看出,一定质量的气体在一定质量的气体在_保持不变时保持不变时,_随温度升高而增大随温度升高而增大.把获得的几组温度和体积的数据把获得的几组温度和体积的数据,在在V-T平面内描出图象平面内描出图象,发发现图象是延长线通过原点的直线现图象是延长线通过原点的直线.压强压强体积体积一定质量的气体在压强保持不变的情况下一定质量的气体在压强保持不变的情况下,体积与热力学温体积与热力学温度成正比度成正比.(3)盖盖吕萨克定律吕萨克定律a.内容内容:一定质量的气体一定质量的气体,在压强保持不变的条件下在压强保持不变的条件下,体积与热体积与热力学温度成正比力学温度成正比._或或 VT(1)三个气体实验定律成立的条件是三个气体实验定律成立的条件是_ _.(2)三个状态参量都变化时的关系三个状态参量都变化时的关系:_.注意注意C与气体的种类和质量有关与气体的种类和质量有关.压强不太大压强不太大温度不太低温度不太低 (1)静止或匀速运动系统中压强的计算方法静止或匀速运动系统中压强的计算方法a.由液体封闭的部分气体的压强由液体封闭的部分气体的压强,液柱重力产生的压强液柱重力产生的压强p=gh,液面与大气相接触液面与大气相接触,则封闭气体的压强为则封闭气体的压强为p=p0gh,如图所示如图所示.h为液柱竖直高度为液柱竖直高度.b.根据连通器原理分析被液体封闭的部分气体压强根据连通器原理分析被液体封闭的部分气体压强.连通器中连通器中,同一种液体同一种液体(中间液体不间断中间液体不间断)的同一水面上的压强是相等的同一水面上的压强是相等的的.如图所示如图所示,封闭气体的压强封闭气体的压强p=p0+gh.c.用帕斯卡定律用帕斯卡定律(液体传递外加压强的规律液体传递外加压强的规律):加在密闭的静止加在密闭的静止液体上的压强液体上的压强,能够大小不变地由液体向各个方向传递能够大小不变地由液体向各个方向传递.如如下图所示下图所示,两端封闭的两端封闭的U型管型管,封闭两部分气体压强分别为封闭两部分气体压强分别为p1 p2,p1 p2的关系为的关系为:p2=p1+gh p1=p2-gh.d.用固体用固体(如活塞如活塞)封闭在静止的容器中的气体压强封闭在静止的容器中的气体压强,应对固体应对固体(如活塞如活塞)进行受力分析进行受力分析,然后根据力的平衡条件求解然后根据力的平衡条件求解.如下如下图甲所示图甲所示,气缸光滑气缸光滑,截面积为截面积为S,则封闭气体压强则封闭气体压强p=p0+ ,如图乙所示如图乙所示,气缸光滑气缸光滑,截面积为截面积为S,活塞质量为活塞质量为M,则封闭则封闭气体压强气体压强p=p0+ (2)容器加速运动时封闭气体压强的计算容器加速运动时封闭气体压强的计算当容器加速运动时当容器加速运动时,通常选与气体相关联的液柱通常选与气体相关联的液柱 气缸或活塞气缸或活塞为研究对象为研究对象,进行受力分析进行受力分析,然后由牛顿第二定律列方程然后由牛顿第二定律列方程,求出封闭气体的压强求出封闭气体的压强.如图所示如图所示,当竖直放置的玻璃管向上当竖直放置的玻璃管向上加速时加速时,对液柱有对液柱有pS-p0S-mg=ma,得得p=p0+2.玻意耳定律及气体的等温变化图线玻意耳定律及气体的等温变化图线(p-V图线图线)(1)适用条件适用条件:气体的质量一定气体的质量一定,温度一定且温度不太低温度一定且温度不太低,压强压强不太大不太大.(2)表达式表达式:p1V1=p2V2 pV=C C为恒量与气体的种类为恒量与气体的种类 质量质量 温度有关温度有关.对一定质量的气体对一定质量的气体,温度越高温度越高,pV值越大值越大. (3)一定质量的气体的等温变化图线一定质量的气体的等温变化图线-V图线图线一定质量的气体一定质量的气体,在温度不变的情况下压强在温度不变的情况下压强p与体积与体积V成反比成反比.因此等温过程的因此等温过程的p-V图象是双曲线的一支图象是双曲线的一支,如图所示如图所示,为一为一定质量的气体定质量的气体,在不同温度下的等温变化图线在不同温度下的等温变化图线,T2T1.虽然虽然都是双曲线的一支都是双曲线的一支,但离开原点的距离不同但离开原点的距离不同,在相同体积的在相同体积的情况下情况下,p2p1,因为体积相同时因为体积相同时,分子密度相同分子密度相同,温度越高温度越高,分子热运动剧烈分子热运动剧烈,所以压强大所以压强大,因此因此T2T1.- 图线图线一定质量的气体一定质量的气体,温度不变时温度不变时,pV=恒量恒量,p与与V成反比成反比,即即p与与 成正比成正比,在在 坐标平面内的等温线是一条通过原点坐标平面内的等温线是一条通过原点的直线的直线,图线斜率即为图线斜率即为p与与V的乘积的乘积,由由pV=CT可知可知,pV积越积越大大,保持不变的温度就越高保持不变的温度就越高.如图所示如图所示,图线图线2的斜率大于图的斜率大于图线线1的斜率的斜率,所以所以T2T1.3.查理定律及气体的等容变化图线查理定律及气体的等容变化图线(p-T图线图线)(1)内容内容:一定质量的气体一定质量的气体,在体积保持不变的条件下在体积保持不变的条件下,压强与压强与热力学温度成正比热力学温度成正比. (3)图象图象2V1,p-t图中图中V1V2.4.盖盖吕萨克定律。