2019届高三第一轮复习——气体的状态参量教案13.doc

气体的状态参量
一、考点聚焦
1.气体状态和状态参量。热力学温度。
2.气体的体积、温度、压强之间的关系.。
3.气体分子运动的特点。气体压强的微观意义。
二、知识扫描
1．1atm= 1.01×105 pa= 76 cmHg，相当于 10.3 m高水柱所产生的压强。
2．气体的状态参量有：(p、V、T)
①压强(p)：封闭气体的压强是大量分子对器壁 撞击 的宏观表现，其决定因素有：1) 温度 ；2) 单位体积内分子数 。
②体积(V)：1m3= 103 l= 106ml 。
③热力学温度T= t+273.15 。
4．一定质量的理想气体的体积、压强、温度之间的关系是： PV/T=常数 ，克拉珀珑方程是： PV/T=RM/μ 。
5．理想气体分子间没有相互作用力。注意：一定质量的某种理想气体内能由温度 决定。
三、典型例题
例1．已知大气压强为p0 cmHg,一端开口的玻璃管内封闭一部分气体，管内水银柱高度为h cm，（或两边水银柱面高度差为h cm），玻璃管静止，求下列图中封闭理想气体的压强各是多少？
解析：将图中的水银柱隔离出来做受力分析；⑺中取与管内气体接触的水银面为研究对象做受力分析． 本题的所有试管的加速度都为零．所以在⑴中：G=N，p0S=PS；在⑵图中：p0S+G=pS，p0S+ρghS=pS，取cmHg(厘米汞柱)为压强单位则有：p= p0+h；同理，图⑶中试管内气体的压强为：p= p0-h；采用正交分解法解得：图⑷中：p= p0+hsinθ；图⑸中：p=p0-hsinθ；图⑹中取高出槽的汞柱为研究对象，可得到：p= p0-h；图⑺中取与管内气体接触的水银面（无质量）为研究对象：p0S+ρghS=pS，p= p0+h
点评：
（1） 确定封闭气体压强主要是找准封闭气体与水银柱（或其他起隔绝作用的物体）的接触面，利用平衡的条件计算封闭气体的压强．
（2） 封闭气体达到平衡状态时，其内部各处、各个方向上压强值处处相等．
（3） 液体压强产生的原因是重力
甲
乙
（4）液体可将其表面所受压强向各个方向传递．
图８．３－１
例2.两个完全相同的圆柱形密闭容器，如图8．３—１所示，甲　中装有与容器等体积的水，乙中充满空气，试问：
（1）两容器各侧壁压强的大小关系及压强大小决定于哪些因素？
（2）若两容器同时做自由落体运动，容器侧壁所受压强将怎样变化？
解析：
（1）对于甲容器，上壁压强为零，底面压强最大，侧壁压强自上而下由小变大其大小决定于深度，对于乙容器各处器壁上的压强均相等，其大小决定于气体分子的温度和气体分子的密度。
（2）甲容器做自由落体运动时，处于完全失重状态，器壁各处的压强均为零；乙容器做自由落体运动时，气体分子的温度和气体分子的密度不变，所以器壁各处的压强不发生变化。
点评：要分析、弄清液体压强和气体压强产生的原因是解决本题的关键。
例３．钢瓶内装有高压气体，打开阀门高压气体迅速从瓶口喷出，当内外气压相等时立即关闭阀门。过一段时间后再打开阀门，问会不会再有气体喷出？
解析：第一次打开阀门气体高速喷出，气体迅速膨胀对外做功，但来不及吸热。由热力学第一定律可知，气体内能减少，导致温度突然下降。关闭阀门时，瓶内气体温度低于外界温度，但瓶内压强等于外界气体压强。过一段时间后，通过与外界热交换，瓶内温度升高到和外界温度相同，而瓶的体积没变，故而瓶内气体压强增大。因此，再次打开阀门，会有气体喷出。
点评：此题有两个过程，第一次相当于绝热膨胀过程，第二次是等容升温。
例４．一房间内，上午10时的温度为150C，下午2时的温度为250C，假定大气压无变化，则下午2时与上午10时相比较，房间内的 （　　　）
A．空气密度增大 　　　　　　　　 B．空气分子的平均动增大
C．空气分子速率都增大 　　　　　D．空气质量增大
解析：由于房间与外界相通，外界大气压无变化，因而房间内气体压强不变。但温度升高后，体积膨胀，导致分子数密度减小。所以，房间内空气质量减少，空气分子的平均动增大。但并非每个分子速率都增大，因为单个分子的运动是无规则的。答案B是正确。
点评：本题要求学生正确理解题意，弄清温度变化对分子运动的影响。
例５．如图所示，一气缸竖直放置，气缸内有一质量不可忽略的活塞，将一定量的理想气体封在气缸内，活塞与气缸壁无摩擦，气体处于平衡状态．现保持温度不变把气缸稍微倾斜一点，在达到平衡后，与原来相比，则（　　　）
Ａ．气体的压强变大 Ｂ．气体的压强变小
Ｃ．气体的体积变大 Ｄ．气体的体积变小
解析：由活塞的受力分析可知,开始封闭气体的压强
P1=P0-mg/s,而气缸稍微倾斜一点后，　　Ｐ１Ｓ　　　　　　　Ｐ２Ｓ
图８．３－２
封闭气体的压强P2=P0-mgcosθ/s ,
由于P1＜P2，而温度不变，由气态方程，mg　　　　θ　mg
则V2＜V1，故AD正确．　　　　　　　Ｐ０Ｓ　　　Ｐ０Ｓ
图８．３－３

四、过关测试
1．一定量的理想气体吸收热量，同时体积膨胀并对外做功，则此过程的末状态与初状态相比（ ）

m
M
A.气体内能一定增加　　　　　B.气体内能一定减少
C.气体内能一定不变　　　　　D.气体内能变化不可确定

图８．３－４
2．如图所示，封有空气的气缸挂在测力计上，测力计的示数为F，已知气缸套的质量为M，活塞的质量为m，面积为S，气缸壁与活塞间摩擦不计，外界大气压强为po，则气缸内空气的压强为多少？

3.一定质量的理想气体处于平衡态，此时压强为Ｐ，有人设计四种途径，使气体经过每种途径后压强仍为Ｐ，这四种途径是：
（１）先保持体积不变，降低压强，再保持温度不变，压缩体积。
（２）先保持体积不变，升高温度，再保持温度不变，让体积膨胀。
（３）先保持温度不变，让体积膨胀，再保持体积不变，升高温度。
（４）先保持温度不变，压缩体积，再保持体积不变，降低温度。

Ａ．（１）、（２）　　　　　　　　Ｂ．（３）、（４）不可能
Ｃ．（１）、（３）不可能　　　　　Ｄ．（１）、（２）、（３）、（４）都可能
4.如下图所示，气缸的质量M＝10kg，活塞的质量m=2kg，活塞横截面积s=100cm2， 弹簧的倔强系数k=200N/m，外界大气压强Po=1.0×105Pa，求在下列条件下气缸内气体的压强．
图８．３－５

(a)活塞上加重力为G=200N物体时，Pa= ；
(b)活塞上加重力为G=200N物体且弹簧伸长10cm，Pb= ；
(c)拉力F拉活塞，气缸离开地面，Pc= ；
(d)活塞上加重力为G=200N物体且弹簧被压缩2cm，则Pd= ．
5.下列说法正确的是（ 　）
Ａ．一定质量的气体，保持温度不变，压强随体积减小而增大的微观原因是：每个分子撞击器壁的作用力增大
Ｂ．一定质量的气体，保持温度不变，压强随体积增大而减小的微观原因是：单位体积内的分子数减少
Ｃ．一定质量的气体，保持体积不变，压强随温度升高而增大的微观原因是：分子平均动能增大
Ｄ．一定质量的气体，保持体积不变，压强随温度升高而增大的微观原因是：分子的密度增大
6.分子流以平均速率vo和面积为S的器壁碰撞，分子流单位体积内的分子数为n，每个分子的质量为m，如果分子的运动方向与器壁垂直，且碰撞后按原速率反向弹回．则分子流对器壁的作用力为 ，压强为 ．

7.如右图所示，天平右盘放砝码，左盘是一个水银气压计，玻璃管固定在支架上，天平已调节平衡，若大气压强增大，则( )
图８．３－６
A.天平失去平衡，左盘下降．　B.天平失去平衡，右盘下降．
C.天平仍平衡．　　　　　　 D.无法判定天平是否平衡。

图８．３－７
8.在冬季，剩有半瓶热水的暧水瓶经一个夜晚后，第二天拔瓶口的软木塞时觉得很紧，不易拔出来．其中主要原因是（　　　）
Ａ．软木塞受潮膨胀
Ｂ．瓶口因温度降低而收缩变小
Ｃ．白天气温升高，大气压强变大
Ｄ．瓶内气体因温度降低而压强减小

9.如右图所示，在光滑水平面上放一个质量为M，内外壁都光滑的气缸，活塞质量为m，横截面积为S，外界大气压强为Po，现对活塞施一个水平恒力F，当活塞与气缸无相对滑 动时，气缸内气体的压强为多少？
图８．３－８
10.如图所示，质量为m1的内壁光滑的玻璃管，横截面积为S，内装有质量为m2的水银。管外壁与斜面的动磨擦因数为，斜面倾角为θ=30º．当玻璃管与水银共同沿斜面下滑时，被封闭的气体压强为多少（设大气压强P0）？

图８．3－９
11.如右图所示，在光滑的水平面上有一个横截面积为S的试管，管内有质量为m，可在 管内无摩擦滑动的活塞。现用活塞封住一段空气柱，并把试管用绳子系在桌面上以角速度ω 作圆周运动，设大气压为Po．活塞距离圆心为l，则试管内
气柱压强为多少？
12.由地球的半径R=6.4×106m及大气压强值p0=1.0×105Pa估算大气层空气的总重。（结果取一位有效数字）