气体实验定律的应用.pptx

气体实验定律的应用(1)应用玻意耳定律解题的一般步骤:)确定研究对象（一般为密封气体）；)找出状态变化中的两个状态，写状态参量；)根据状态变化的特征（等温），列方程 P1V1=P2V2，代数求解。1、圆筒形汽缸静置于地面上，如图所示，、圆筒形汽缸静置于地面上，如图所示，汽缸筒的质量为汽缸筒的质量为M，活塞（连同手柄）的质活塞（连同手柄）的质量为量为m，汽缸内部的横截面积为汽缸内部的横截面积为S，大气压强大气压强为为P0，平衡时汽缸内的容积为平衡时汽缸内的容积为V，现用手握现用手握住活塞手柄缓慢向上提，设汽缸足够长，在住活塞手柄缓慢向上提，设汽缸足够长，在整个上提过程中气体温度不变，并且不计汽整个上提过程中气体温度不变，并且不计汽缸内气体的重力及活塞与汽缸壁间的摩擦，缸内气体的重力及活塞与汽缸壁间的摩擦，求将汽缸刚提离地面时活塞上升的距离。求将汽缸刚提离地面时活塞上升的距离。2.在温度不变的情况下，把一根长在温度不变的情况下，把一根长100厘米上端厘米上端闭的玻璃竖直插入一大水银槽中，管口到槽内闭的玻璃竖直插入一大水银槽中，管口到槽内水银面的距离为管长的一半，若大气压为水银面的距离为管长的一半，若大气压为75厘厘米水银柱高，求水银进入管内的高度米水银柱高，求水银进入管内的高度h=？如图所示,气缸由两个横截面不同的圆筒连接而成.活塞A、B被轻质刚性细杆连接在一起,可无摩擦移动.A、B的质量分别为mA=12,mB=8.0,横截面积分别为SA=4.010-2m2.,SB=2.010-2m2.一定质量的理想气体被封闭在两活塞之间,活塞外侧大气压强p0=1.0l05Pa.(1)气缸水平放置达到如图(a)所示的平衡状态,求气体的压强.已知此时气体的体积V1=2.010-2m3.现保持温度不变,将气缸竖直放置,达到平衡后如图(b)所示.与图(a)相比,活塞在气缸内移动的距离L为多少?重力加速度g取10m/s2.(1999年全国高考试题)答案:(1)1.0105Pa(2)9.110-2m如图，在大气中有一水平放置的固定圆筒，它由如图，在大气中有一水平放置的固定圆筒，它由a、b和和c三个粗细不同的部分连接而成，各部分的横截面三个粗细不同的部分连接而成，各部分的横截面积分别为积分别为2S、0.5S0.5S和和S。已知大气压强为。已知大气压强为p0，温度为，温度为T0两活塞两活塞A和和B用一根长为用一根长为4l的不可伸长的轻线相连，把的不可伸长的轻线相连，把温度为温度为T0的空气密封在两活塞之间，此时两活塞的位的空气密封在两活塞之间，此时两活塞的位置如图所示。现对被密封的气体加热，使其温度缓慢置如图所示。现对被密封的气体加热，使其温度缓慢上升到上升到T。若活塞与圆筒壁之间的摩擦可忽略，此时两。若活塞与圆筒壁之间的摩擦可忽略，此时两活塞之间气体的压强可能为多少？活塞之间气体的压强可能为多少？(2007 海南高考)3、如图所示，粗细均匀的U形玻璃管，右端开口，左端封闭，管内水银将一部分空气封闭在管中，开口朝上竖直放置时，被封闭的空气柱长24cm，两边水银面高度差为15cm，若大气压为75cmHg，问再向开口端倒入长为46cm的水银柱时，封闭端长度将是多少？15cm15cmxx1（P1，V1,t1)2（P2，V2,t2)（3）变质量问题：向容器中进行多次抽气或充气属于变质量问题。解题思路：通过巧妙选取研究对象，化质量变化为质量不变，进而运用气体实验定律求解。变质量问题的处理方法贮气筒内压缩气体的温度是27，压强为40atm从筒中放出一半质量的气体，并使筒内剩余气体温度降到12这时剩余气体压强等于多少？例例3 3、一个开口的玻璃瓶，当瓶内空、一个开口的玻璃瓶，当瓶内空气温度由气温度由27270 0C C升高到升高到1271270 0C C时，瓶内时，瓶内剩下的空气质量是原来的几分之几？剩下的空气质量是原来的几分之几？初状态初状态末状态末状态假想空间假想空间 解：解：以以瓶内原有空气瓶内原有空气作为研究对象作为研究对象 初状态：初状态：P1=P0，V1，T1=300K 末状态：末状态：P2=P0，V2，T2=400K p不变不变 =2=4处理开口容器气体逸出问题：处理开口容器气体逸出问题：点评：点评：可采用可采用假想空间假想空间解决。解决。例题1：一个容积是10L的球原来盛有1atm的空气，现在想使球内气体压强变为5atm,应向球内打入多少一个标准大气压的空气。（设温度不变）例题2：一个容积是10L的球，原来盛有1.5atm的空气，现在想使球内气体压强变为5atm,应向球内打入多少一个标准大气压的空气。（设温度不变）10L,1atmX,1atm10L,5atmBACK活塞式打气机 活塞式抽气机 v0v0VV例题2：容器的容积为5L，压强为P，用容积为0.1L的抽气筒向外抽气，在温度不变的条件下，（1）抽10次后容器内气体的压强是多大？（2）抽多少次压强减小到原来压强的一半？练、容积为练、容积为5L5L的篮球内原有空气压强为的篮球内原有空气压强为2.0102.0105 5PaPa，现要使球内气体压强增至，现要使球内气体压强增至4104105 5PaPa，问用容积是，问用容积是0.5L0.5L的打气筒打气多少的打气筒打气多少次可达到要求？已知充气过程中气体温度不次可达到要求？已知充气过程中气体温度不变，大气压强为变，大气压强为1.0101.0105 5PaPa。解：解：对对篮球内原有空气篮球内原有空气研究，研究，假想假想作等温变化作等温变化 初状态初状态：pA1=2105Pa，VA1=5L 末状态：末状态：p1=1105Pa，VA2=T不变不变 pA1VA1=p1VA2 然后以然后以篮球内篮球内假想变化后的假想变化后的空气和空气和n个打气筒内的空气加起来的个打气筒内的空气加起来的总和总和作研究对象作研究对象 初状态：初状态：p1=1105Pa，V1=VA2+nVB 末状态末状态：p2=4105Pa，V2=VA1=5L T不变不变 p1V1=p2V2 即即 p1(VA2+nVB)=p2 V2 1105 (10+n0.5)=41055 n=20次次 VA2=10L 例例4 4、容积为容积为20L20L的钢瓶内有压强为的钢瓶内有压强为3 310106 6PaPa的氧气，现设法将氧气分装的氧气，现设法将氧气分装到容积为到容积为5L5L的原真空小瓶中去，小瓶的原真空小瓶中去，小瓶充气后压强为充气后压强为2 210105 5PaPa，问最多能装，问最多能装多少个小瓶？多少个小瓶？6大瓶分装小瓶：大瓶分装小瓶：点评：点评：初状态初状态P1V1末状态末状态P2 V2解：以解：以钢瓶中原来所有氧气钢瓶中原来所有氧气为研究对象为研究对象 设钢瓶容积为设钢瓶容积为VA，小瓶容积为，小瓶容积为VB 初状态：初状态：p1=3106Pa，V1=VA 末状态末状态：p2=2105Pa，V2=VA+nVB p1V1=p2V2 310620=2105(20+5n)n=56个个大瓶内气体不可能全部出来大瓶内气体不可能全部出来，与打气筒不同。，与打气筒不同。小结小结:1处理气体变质量问题的关键：处理气体变质量问题的关键：变质量变质量 定质量定质量 巧妙选择研究对象气体巧妙选择研究对象气体 2解决多次充气的技巧：解决多次充气的技巧：可将可将多次充入的气体多次充入的气体改为改为一次充入一次充入。3解决初压强不同的充气问题：解决初压强不同的充气问题：可用可用假想变化过程假想变化过程过渡求解。过渡求解。5处理开口容器气体逸出问题：处理开口容器气体逸出问题：可采用可采用假想空间假想空间 求解。求解。4解决抽气问题：解决抽气问题：只能只能一次次地改变研究对象，一次次地改变研究对象，而不能而不能将多次将多次抽出的气体改为一次抽出。抽出的气体改为一次抽出。6大瓶分装小瓶：大瓶分装小瓶：大瓶内气体不可能全部出来大瓶内气体不可能全部出来，与打气筒不同。，与打气筒不同。气体变质量问题的处理气体变质量问题的处理【例例5】一容积为一容积为32L的氧气瓶充气后压强为的氧气瓶充气后压强为1300N/cm2。按规定当使用到压强降为按规定当使用到压强降为100N/cm2时，就要重新充气。时，就要重新充气。某厂每天要用某厂每天要用400L氧气（在氧气（在1atm下），一瓶氧气能用多下），一瓶氧气能用多少天（少天（1atm=10N/cm2）？设使用过程中温度不变。）？设使用过程中温度不变。如图，在大气中有一水平放置的固定圆筒，它由如图，在大气中有一水平放置的固定圆筒，它由a、b和和c三个粗细不同的部分连接而成，各部分的横截面积分三个粗细不同的部分连接而成，各部分的横截面积分别为别为2S、0.5S0.5S和和S。已知大气压强为。已知大气压强为p0，温度为，温度为T0两活两活塞塞A和和B用一根长为用一根长为4l的不可伸长的轻线相连，把温度为的不可伸长的轻线相连，把温度为T0的空气密封在两活塞之间，此时两活塞的位置如图所的空气密封在两活塞之间，此时两活塞的位置如图所示。现对被密封的气体加热，使其温度缓慢上升到示。现对被密封的气体加热，使其温度缓慢上升到T。若活塞与圆筒壁之间的摩擦可忽略，此时两活塞之间气若活塞与圆筒壁之间的摩擦可忽略，此时两活塞之间气体的压强可能为多少？体的压强可能为多少？（4）气体连接体问题：有2个以上的密封气体通过一定的方式（液柱或活塞）连接起来构成气体连接体问题。解题思路：分别以这几种密封气体做研究对象，列状态变化规律的方程。（同应用玻意耳定律解题的一般步骤），不同点在于要准确找出不同气体间状态参量的关系。abcdabdc例题1：如下图甲所示，圆筒形状容器里的气体被一个易于移动的活塞分成两部分。活塞的质量为m，面积为S，圆筒形状容器横卧并处于水平位置时，容器内活塞两侧气体的体积相等，且压强都为P。容器竖直如下图乙所示放置时，活塞上部气体的压强P1是多少？（设温度恒定）甲乙BACK3、如图所示，可沿汽缸壁自由活动的活塞将密封的圆筒型汽缸分隔成A、B两部分，活塞与汽缸顶部有一弹簧相连。当活塞位于汽缸底部时，弹簧恰好无形变，开始时B内充有一定量的气体，A内是真空。B部分高度为L1=0.1m，此时活塞受到弹簧的力与受的重力大小相等。现将整个装置倒置，达到新的平衡后B部分的高度L2等于多少？设整个过程温度不变。ABBA1（P1，V1,t1)2（P2，V2,t2)3、图中竖直圆筒是固定不动的，粗筒横截面积是细筒的4倍，细筒足够长粗筒中A、B两轻质活塞间封有空气，气柱长L=20cm,活塞A上方的水银深 H=10cm.两活塞与筒壁间的摩擦不计用外力向上托住活塞B，使之处于平衡状态，水银面与粗筒上端相平现使活塞B缓慢上移，直至水银的一半被推入细筒中，求活塞B上移的距离设在整个过程中气柱的温度不变，大气压强P0相当于75cm高的水银柱产生的压强2、定性判断容器内液柱移动方向问题、定性判断容器内液柱移动方向问题例：如图，两端封闭粗细均匀、竖直放置的玻璃管内有一长为h的水银柱，将管内气体分为两部分。已知L2=2L1,若使两部分气体同时升高相同的温度，管内水银柱将如何运动？（设原来温度相同）L2L1h1、由于气体温度变化而引起水银柱的移动由于气体温度变化而引起水银柱的移动法法1：假设法 法法2：图像法 法法3：极限分析法练练 如图中四图均为两端封闭的水平玻璃管，管内空气被一段水银隔开，图中已标明已知条件，水银柱均处于静止状态，如果管内空气都升高相同的温度，则水银柱分别向哪个方向移动？VaVb,TaTbVaVb,Ta=TbVaTb(A)(B)(D)(C)如图所示，把装有气体的 上端封闭的玻璃管竖直插入水银槽内，管内水银面与槽内水银面的高度差为h。当玻璃管缓慢竖直向下插入一些，问h怎样变化？气体的体积怎样变化？h2 2、温度不变时水银柱移动问题、温度不变时水银柱移动问题（l）由于容器放置位置的变化而引起的水银柱的移动练 粗细均匀、一端封闭的玻璃管开口向下竖直插在水银槽中，这时管内水银面比槽内水银面高出h,水银柱在玻璃管内封有一定质量气体，空气柱长度为 ，如图所示，若保持水银面外玻璃管长度不变，而使玻璃管倾斜一定角度，这时玻璃管内空气柱长度为 ，与 的关系是：A.B.=C.D.无法确定h一根一端封闭玻璃管开口向下插入水银槽中，内封一定质量的气体，管内水银面低于管外，在温度不变时稍向下插一些，下列说法正确的是（）（如图所示）A、玻璃管内气体体积减小 B、玻璃管内气体体积增大C、管内外水银面的高度差减小 D、管内外水银面的高度差增大 一根两端封闭的竖直玻璃管AB内有一段水银柱封闭着两部分气体而处于平衡状态，如图所示若温度不变，当玻璃管自由下落时，水银柱如何移动？（2 2）由于系统的运动状态的改变而引起水银柱的移动）由于系统的运动状态的改变而引起水银柱的移动