1、章末总结,第二章 气 体,内容索引,知识网络 梳理知识 构建网络,重点探究 启迪思维 探究重点,知识网络,成立条件：_ 表达式：_ pt图像上和pT图像上的等容线：_,所有分子的动能和分子势能的和 由温度、体积、物质的量及物态决定,气 体,分子运动的统计规律大量分子满足的规律,气体实验定律,物体的内能,玻意耳定律,成立条件：_ 表达式：_ pV图像上的等温线：_,查理定律,m、T一定,pVC(常量),双曲线,m、V一定,倾斜,直线,成立条件：_ 表达式：_ Vt图像上和VT图像上的等压线：_,气 体,气体实验定律,盖吕萨 克定律,气体热现象 的微观意义,气体分子运动的特点 气体压强的微观意义
2、对气体实验定律的微观解释,理想气体的状态方程,理想气体：_ 方程：_ 应用,m、p一定,倾斜直线,严格遵守气体实验定律、无分子势能,重点探究,1.正确运用定律的关键在于状态参量的确定，特别是在压强的确定上. 2.求解压强的方法：气体实验定律的适用对象是理想气体，而确定气体的初、末状态的压强又常以封闭气体的物体(如液柱、活塞、汽缸等)作为力学研究对象，分析受力情况，根据研究对象所处的不同状态，运用平衡的知识、牛顿第二定律等列式求解. 3.分析变质量问题时，可以通过巧妙地选择合适的研究对象，使这类问题转化为一定质量的气体问题，从而用气体实验定律. 4.对两部分(或多部分)气体相关联的问题，分别对两
3、部分(或多部分)气体依据特点找出各自遵循的规律及相关联的量，写出相应的方程，最后联立求解.,一、气体实验定律的综合应用,例1 如图1所示，两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同汽缸直立放置，汽缸底部和顶部均有细管连通，顶部的细管带有阀门K.两汽缸的容积均为V0，汽缸中各有一个绝热活塞(质量不同，厚度可忽略).开始时K关闭，,答案,解析,两活塞下方和右活塞上方充有气体(可视为理想气体)， 压强分别为p0和 左活塞在汽缸正中间，其上方为真空；右活塞上方气体体积为 现使汽缸底与一恒温热源接触，平衡后左活塞升至汽缸顶部，且与顶部刚好没有挤压；然后打开K，经过一段时间，重新达到平衡.已知外界温度为T0，不
4、计活塞与汽缸壁间的摩擦.求： (1)恒温热源的温度T；,图1,解析 设左、右活塞的质量分别为M1、M2，左、右活塞的横截面积均为S 由活塞平衡可知：p0SM1g ,打开阀门后，由于左边活塞上升到顶部，但对顶部无压力，所以下面的气体发生等压变化，而右侧上方气体的温度和压强均不变，所以体积仍保持 所以当下面接触温度为T的恒温热源稳定后，活塞下方体积增大为(V0,(2)重新达到平衡后，左汽缸中活塞上方气体的体积Vx.,答案,解析,解析 如图所示，当把阀门K打开重新达到平衡后，由于右侧上部分气体要充入左侧的上部，且由两式知M1gM2g，打开活塞后，左侧活塞降至某位置，右侧活塞升到顶端，汽缸上部保持温度
5、T0等温变化，汽缸下部保持温度T等温变化.,联立上述两个方程有6VV0VxV0，,例2 如图2所示，一定质量的理想气体放在体积为V0的容器中，室温为T0300 K，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 cmHg)，求：,答案,解析,图2,(1)将阀门K打开后，A室的体积变成多少？,解析 初始时，pA0p0水银gh152 cmHg，,打开阀门后，A室气体等温变化，pA76 cmHg，体积为VA，由玻意耳定律得pA0
6、 VA0pAVA,(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？,答案,解析,答案 0 15.2 cm,解析 假设打开阀门后，气体从T0300 K升高到T时，活塞C恰好到达容器最右端，即气体体积变为V0，压强pA仍为p0，即等压过程.,因为T1400 K450 K，所以pA1pAp0，水银柱的高度差为零. 从T450 K升高到T2540 K为等容过程.,T2540 K时，p0水银gh91.2 cmHg， 故水银高度差h15.2 cm.,例3 如图3甲所示，一导热性能良好、内壁光滑的汽缸水平放置，横截面积为S2103 m2、质量
7、为m4 kg、厚度不计的活塞与汽缸底部之间封闭了一部分理想气体，此时活塞与汽缸底部之间的距离为24 cm，在活塞的右侧12 cm处有一对与汽缸固定连接的卡环，气体的温度为300 K，大气压强p01105 Pa.现将汽缸竖直放置，如图乙所示，取g10 m/s2.求： (1)活塞与汽缸底部之间的距离；,答案,解析,答案 20 cm,图3,解析 以汽缸内气体为研究对象， 初状态：p1p01105 Pa T1300 K，V124 cmS,T1T2，V2HS 由玻意耳定律得p1V1p2V2 解得H20 cm.,(2)加热到675 K时封闭气体的压强.,答案,解析,答案 1.5105 Pa,解析 假设活塞
8、能到达卡环处， 则T3675 K，V336 cmS,得p31.5105 Pap21.2105 Pa 所以活塞能到达卡环处，封闭气体压强为1.5105 Pa.,要会识别图像反映的气体状态的变化特点，并且熟练进行图像的转化，理解图像的斜率、截距的物理意义.当图像反映的气体状态变化过程不是单一过程，而是连续发生几种变化时，注意分段分析，要特别关注两阶段衔接点的状态.,二、气体的图像问题,例4 (多选)一定质量的理想气体的状态变化过程的pV图像如图4所示，其中A是初状态，B、C是中间状态，AB是等温变化，如将上述变化过程改用pT图像和VT图像表示，则下列各图像中正确的是,答案,解析,图4,解析 在pV
9、图像中，由AB，气体经历的是等温变化过程，气体的体积增大，压强减小；由BC，气体经历的是等容变化过程，根据查理定律 pCpB，则TCTB，气体的压强增大，温度升高；由CA，气体经历的是等压变化过程，根据盖吕萨克定律 VCVA，则TCTA，气体的体积减小，温度降低.A项中，BC连线不过原点，不是等容变化过程，A错误； C项中，BC体积减小，C错误； B、D两项符合全过程.综上所述，正确答案选B、D.,例5 一定质量的理想气体，在状态变化过程中的pT图像如图5所示.在A状态时的体积为V0，试画出对应的VT图像和pV图像.,答案,解析,图5,答案 见解析图,VT图像和pV图像分别如图甲、乙所示.,例
10、6 1 mol的理想气体，其状态变化的pV图像如图6所示，请画出对应的状态变化的pT图像和VT图像.,答案,解析,图6,答案 见解析图,解析 1 mol的理想气体在标准状态下(1 atm,273 K)的体积是22.4 L，所以状态A的温度是273 K. A到B的过程是等容变化，压强增大1倍，则温度升高1倍，所以B的温度是546 K. B到C的过程是等压变化，体积增大1倍，则温度升高1倍，所以C的温度是1 092 K.,因此，pT图像和VT图像分别如图甲、乙所示.,例7 如图7甲所示，内壁光滑的导热汽缸竖直浸放在盛有冰水混合物的水槽中，用不计质量的活塞封闭压强为1.0105 Pa、体积为2.0103 m3的理想气体，现在活塞上方缓慢倒上沙子，使封闭气体的体积变为原来的一半，然后将汽缸移出水槽，缓慢加热，使气体温度变为127 .,图7,(1)求汽缸内气体的最终体积；,答案,解析,答案 1.47103 m3,解析 在活塞上方倒沙的全过程中温度保持不变， 即p0V0p1V1,(2)在图乙上画出整个过程中汽缸内气体的状态变化(外界大气压强为1.0105 Pa).,答案,解析,答案 见解析图,解析 整个过程中汽缸内气体的状态变化如图所示,
