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1、学案选修33 第章 气体 知识点全面第八章 气体 第一节 气体的等温变化 一、等温变化：一定质量的气体，在温度不变时发生的状态变化过程，叫做气体的等温变化。 实验：探究气体等温变化的规律 做一做：用注射器密闭一定质量的空气，缓慢地推动和拔出活塞，观察活塞中空气体积和压强的变化？ 主要步骤：1、密封一定质量的气体。2、改变气体的体积，记录气体长度和该状态下压强的大小。3、数据处理。 注意事项：1、尽量避免漏气。2、不要用手握住玻璃管。3、移动活塞要缓慢。 探究结论：在误差范围内，温度不变时，一定质量的气体压强p和体积V成反比。 误差分析：1、读数误差。2、漏气。 二、玻意耳定律 1、文字表述：一
2、定质量某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比。 2、公式表述：pV=C 或p1V1=p2V2 3、条件:气体质量一定且温度不变 4、适用范围：温度不太低，压强不太大 5、利用玻意耳定律的解题思路： 明确研究对象； 分析过程特点，判断为等温过程； 列出初、末状态的p、V值； 根据p1V1=p2V2列式求解； 三、P-V图像 物理意义：等温线上的某点表示气体的一个确定状态。同一条等温线上的各点温度相同，即p与V乘积相同。 不同温度下的等温线，离原点越远，温度越高。 第二节 气体的等容变化和等压变化 一、 气体的等容变化 1等容变化：一定质量的某种气体，在体积不变时，压强随温度的变化叫做
3、等容变化 2.查理定律 内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成正比。 表达式： 适用条件： 气体质量一定，体积不变 适用范围：压强不太大、温度不太低 3等容线：一定质量的某种气体在体积不变时，压强随温度变化关系的图线，叫气体的等容线 特点：等容线是延长线经过坐标原点的直线，图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一根等容线上各状态的 体积相同， 斜率反映体积大小 ，斜率越大，体积越小如图所示，V2V1 p1p2Dp = T1T2DT 4查理定律的分比形式 即一定质量的气体在体积不变的条件下，压强的变化量与热力学温度的变化量成正比。 注意：p与热力学温度T成正比，不
4、与摄氏温度成正比，但压强的变化Dp与摄氏温度Dt的变化成正比 二、气体的等压变化 1等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度的变化叫做等压变化 2. 盖吕萨克定律 内容： 一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积V与热力学温度T成正比。 表达式： V = CT 或 V T=C1211= 或 =适用条件： 气体质量一定，压强不变 1222适用范围：压强不太大、温度不太低 3等压线：一定质量的某种气体在压强不变时，体积随温度变化关系的图线，叫气体的等压线 V1V2DV= T1T2DTVVTTVVTT特点：等压线是延长线经过坐标原点的直线，图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同
5、一根等压线上各状态的压强相同， 斜率反映压强大小 ，斜率越大，压强越小如图所示，p2p1 4 盖吕萨克定律的分比形式 即一定质量的气体在压强不变的条件下，体积的变化量与热力学温度的变化量成正比。 注意：v与热力学温度T成正比，不与摄氏温度成正比，但体积的变化DV与摄氏温度Dt的变化成正比 第三节 理想气体的状态方程 一.理想气体： 1、理想气体：理想气体是实际气体的一种理想模型微观上就是不考虑分子本身的体积和分子间相互作用力的气体。宏观上就是始终能遵守气体实验定律的气体许多实际气体，在通常的温度和压强下，它们的性质都近似于理想气体 特点： 1）理想气体是不存在的，是一种理想模型。 2）在温度不
6、太低,压强不太大时实际气体都可看成是理想气体。 3）从微观上说：分子间以及分子和器壁间，除碰撞外无其他作用力，分子本身没有体积，即它所占据的空间认为都是 可以被压缩的空间。 4）从能量上说：理想气体的微观本质是忽略了分子力，没有分子势能，理想气体的内能只有分子动能。 一定质量的理想气体的内能仅由温度决定 ,与气体的体积无关. 推导过程 从AB为等温变化：由玻意耳定律pAVA=pBVB 从BC为等容变化：由查理定律 pBp=C又TA=TB VB=VC TBTC解得 pAVApCVC= TATC推论：1当状态变化过程中保持：某一个参量不变时，就可从气态方程分别得到玻意耳定律、查理定律、盖吕萨克定
7、律 p1p2 pVp1V1p2V2=p1p2等温推论二.=+LLr1r2 推论一.rT=rTTT1T21122等压rT=rT1122 此方程反应了几部分气体从几个分状态合为一个状态时各状态参量之间的关系 二、理想气体的状态方程 1、内容：一定质量的某种理想气体在从一个状态变化到另一个状态时，尽管p、V、T都可能改变，但是压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。 2、公式： p1V1=p2V2pV=CT1T2 T注：恒量C由理想气体的质量和种类决定，即由理想气体的物质的量决定 3、使用条件: 一定质量的某种理想气体. P14、气体密度式： P=2r1T1r2T2 以1mol的某种理想气体为研
8、究对象，它在标准状态 p0=1atm，V0=22.4L/mol ，T0=273K 5-33p0V01atm22.4L/molpV1.01310Pa22.410m/mol00= 0 = . 082 atm L/mol K 或 =8.31J/molKT0273KT0273K 设 0 为1mol理想气体在标准状态下的常量，叫做摩尔气体常量 R = 0T0P(atm),V (L): R=0.082 atmL/molK P(Pa),V (m3): R=8.31 J/molK 一摩尔理想气体的状态方程 ： pV =RT三、克拉珀龙方程 m pVpV=nRTpV=MRT 或 克拉珀龙方程是任意质量的理想气体
9、的状态方程，它联系着某一确定状态下，各物理量的关系。 对实际气体只要温度不太低，压强不太大就可应用克拉珀龙方程解题 任意质量的理想气体状态方程：PVnRT (1)n为物质的量，R8.31J/mol.k摩尔气体恒量 (2)该式是任意质量的理想气体状态方程，又叫克拉帕龙方程 理想气体状态方程的应用要点 ： 1）选对象根据题意，选出所研究的某一部分气体这部分气体在状态变化过程中，其质量必须保持一定 2）找参量找出作为研究对象的这部分气体发生状态变化前后的一组T、p、V数值或表达式其中压强的确定往往是个关键，需注意它的一些常见情况(参见第一节)，并结合力学知识(如力平衡条件或牛顿运动定律)才能写出表达
10、式 3）认过程过程表示两个状态之间的一种变化方式，除题中条件已直接指明外，在许多情况下，往往需要通过对研究对象跟周围环境的相互关系的分析中才能确定认清变化过程这是正确选用物理规律的前提 4）列方程根据研究对象状态变化的具体方式，选用气态方程或某一实验定律代入具体数值时，T必须用热力学温度，p、V两个量只需方程两边对应一致 第四节 气体热现象的微观意义 一、随机性与统计规律 1、在一定条件下，若某事件必然出现，这个事件叫做必然事件 2、若某件事不可能出现，这个事件叫做不可能事件 3、若在一定条件下某事件可能出现，也可能不出现，这个事件叫做随机事件 二、气体分子运动的特点 气体分子距离比较大， 分
11、子间作用力很弱，分子除了相互碰撞或跟器壁碰撞外不受力而做匀速直线运动，因而会充满它能达到的整个空间 气体分子数量巨大，之间频繁地碰撞，分子速度大小和方向频繁改变 ，运动杂乱无章，任何一个方向运动的气体分子都有，各个方向运动的分子数目基本相等 三、气体温度的微观意义 如图，通过定量分析得出：理想气体的热力学温度T与分子的平均动能成正比 a为比例常数 温度是分子平均动能的标志 T=aEk四、气体压强的微观意义 1、从微观角度看，气体对容器的压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的 “大米模拟实验”在某高度， 将大米连续倒在秤盘上，观察示数； 在更高的位置，将大米连续倒在秤盘上，观察示数 实验现象：
12、位置越高，台秤的示数越大 实验结论：气体分子平均动能越大，气体压强越大 在相同高度， 将大米更密集倒在秤盘上，观察示数 实验现象：倒在秤盘上的大米越密集，示数越大 实验结论：气体分子越密集，气体压强越大 结 论: 气体压强的大小跟两个因素有关： 气体分子的平均动能 气体分子的密集程度 五、对气体实验定律的微观解释 玻意耳定律的微观解释 第一节 课堂练习 例题1：一定质量气体的体积是20L时，压强为1105Pa。当气体的体积减小到16L时，压强为多大？设气体的温度保持不变。 解：以气体为研究对象， 由p1V1=p2V2得 p1V15p=1.2510Pa2 V2例题2：如图所示，汽缸内封闭着一定温
13、度的气体，气体长度为12cm。活塞质量为20kg，横截面积为100cm。已知大气压强为1105Pa。 求：汽缸开口向上时，气体的长度。 例题3：一定质量的气体由状态A变到状态B的过程如图所示，A、B位于同一双曲线上，则此变化过程中，温度 A、一直下降 B、先上升后下降 C、先下降后上升 D、一直上升 答案：B 第二节 课堂练习 例1 ：某种气体在状态时压强2105Pa,体积为1m3,温度为200K,(1)它在等温过程中由状态A变为状态B,状态B 的体积为2m3,求状态B 的压强.(2)随后,又由状态B 在等容过程中变为状态C ,状态C 的温度为300K,求状态C 的压强. 解(1)气体由状态A
14、 变为状态B 的过程遵从玻意耳定律. 由pAVA= PBVB, PB=105Pa (2)气体由状态B变为状态C的过程遵从查理定律. 由 p p pc=1.5105Pa B=c TBTc 例题2： 一定质量的空气，27C时的体积为1.010-2m3,在压强不变的情况下，温度升高100C时体积是多大？解：初状态时T1=K=300K，V1=1.010-2m3; 末状态时T2=K=400K。 由盖-吕萨克定律V1=V2得气体温度升高100C时T1T2的体积为4002=3001.010-2m31.3310-2m3。V2=TV1T1例题3： 一定质量的气体，保持体积不变，温度从1升高到5，压强的增量为 2
15、.0103 Pa，则 Dp1Dp2A它从5升高到10，压强增量为2.0103Pa 析：=,故A、B错。B它从15升高到20，压强增量为2.0103Pa DT1DT2C它在0时，压强约为1.4105Pa Dp1p05=,=273K,得p1.410Pa0D它在0时，压强约为0 0DT1T0第三节 课堂练习 故选C。例题1: 一水银气压计中混进了空气，因而在27，外界大气压为758mmHg时，这个水银气压计的读数为738mmHg，此时管中水银面距管顶80mm，当温度降至-3时，这个气压计的读数为743mmHg，求此时的实际大气压值为多少mmHg？ 例题2：教室的容积是100m3，在温度是7，大气压强为1.0105Pa时，室内空气的质量是130kg，当温度升高到27时大气压强为1.2105Pa时，教室内空气质量是多少？ 解：初态：P1=1.0105pa，V1=100m3，T1=273+7=280K 末态：P2=1.2105Pa，V2=？，T2=300K 根据理想气体状态方程： PVP2V2P111T2=V=V1=89.3m3V2V12 T说明有气体流入房间 V 100m2=1m1=130=145.6kg V289.3 T1T2P2T1
