高中物理 2.8 气体实验定律(Ⅱ) 第2课时课件 粤教版选修33

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• 例1 如图1所示，内径均匀的U形管中装入水 银，两管中水银面与管口的距离均为l＝10.0 cm，大气压强p0＝75.8 cmHg时，将右侧管口 封闭，然后从左侧管口处将一活塞缓慢向下 推入管中，直到左右两侧水银面高度差达h＝ 6.0 cm为止．求活塞在管内移动(yídòng)的距 离．
没有气体交换，但其压强或体积这些量间有 一定的关系，分析清楚这些关系是解决问题 的关键，解决这类问题的一般方法是： • 1．分别选取每部分气体为研究对象，确定初、 末状态参量，根据(gēnjù)状态方程列式求解． • 2．认真分析两部分气体的压强、体积之间的 关系，并列出方程． • 3．多个方程联立求解．
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• 解析 用如图所示的方框图表示(biǎoshì)思 路．
由V1→V2：p1V1＝p2V2，
V2＝pp1V2 1＝1301×0 40 L＝520 L，
由(V2－V1)→V3：p2(V2－V1)＝p3V3，
V3＝p2V2p－3 V1＝10×1480 L＝4 800 L，
则 V3 400
p0l＝p1(l＋h2－x)，解得x＝6.4 cm.
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借题发挥
两团气体问题中，对每一团气体来讲都独立满足
pV T
＝常数；两部分气体往往满足一定的联系：如压强关系，体积
关系等，从而再列出联系方程即可．
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• 二、假设法在判断液柱(或活塞)的移动问题的 应用
＝1 L，VC＝2 L，VD＝6 L．根据以上数据，题中四个过程的p
－V图象如图所示．
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• 五、气缸类问题的处理方法 • 解决气缸类问题的一般思路： • (1)弄清题意，确定研究对象．一般来说，
研究对象分两类：一类是热学研究对象(一定 质量的理想气体)；另一类是力学研究对象(气 缸、活塞或某系统)． • (2)分析清楚题目所述的物理过程，对热学 研究对象分析清楚初、末状态及状态变化过 程，依气体定律(dìnglǜ)列出方程；对力学研 究对象要正确地进行受力分析，依据力学规
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• 例4 如图3所示，一定质量的气体从状态A经 B、C、D再回到A.问AB、BC、CD、DA是什 么过程？已知气体在状态A时的体积是1 L，求 在状态B、C、D时的体积各为多少，并把此图 改为p－V图象．
• 答案(dáàn) 见解析
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图3
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• 解析 A→B为等容变化，压强随温度升高而 增大(zēnɡ dà)．
答案 p0－m1m＋1mF 2S
图4
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解析 以活塞m2为研究对象，其受力如图4乙所示．根据牛顿 第二定律，有F＋pS－p0S＝m2a.① 由于方程①中有p和a两个未知量，所以还必须以整体为研究对 象，列出牛顿第二定律方程F＝(m1＋m2)a.② 联立①②可得p＝p0－m1m＋1Fm2S.
L＝12(天)．
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• 四、气体图象与图象之间的转换 • 理想气体状态变化(biànhuà)的过程，可以
用不同的图象描述，已知某个图象，可以根 据这一图象转换成另一图象，如由p V图象变 成p T图象或V T图象．
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• B→C为等压变化，体积随温度升高而增大 (zēnɡ dà)．
• C→D为等温变化，体积随压强减小而增大 •由题(Dz→意ēn知ɡAV为dBà＝)等．VA压＝变1 L化．，因为体VT积BB＝随VTCC温，所度以降VC低＝TT而BCV减B＝小9405．00×1
L＝2 L．由pCVC＝pDVD，得VD＝ppDCVC＝31×2 L＝6 L．所以VB
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• 例2 如图2所示，两端封闭(fēngbì)、
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)
图2
• 答案 水银柱上移
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• 2．抽气问题 • 从容器内抽气的过程中，容器内的气体质
量(zhìliàng)不断减小，这属于变质量(zhìliàng) 问题．分析时，将每次抽气过程中抽出的气 体和剩余气体作为研究对象，质量(zhìliàng)不 变，故抽气过程可看做是等温膨胀的过程．
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• 解析 水银柱原来处于平衡状态，所受合外力 为零，即此时两部分气体的压强差Δp＝p1－p2 ＝h.温度升高后，两部分气体的压强都增大， 若Δp1>Δp2，水银柱所受合外力方向向上，应 向上移动，若Δp1<Δp2，水银柱向下移动，若 Δp1＝Δp2，水银柱不动．所以判断水银柱怎 样(zěnyàng)移动，就是分析其合力方向，即判 断两部分气体的压强哪一个增大得多．
• 假设水银柱不动，两部分气体都做等容变化， 分别对两部分气体应用查理定律：
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上段：Tp22＝Tp22′′，所以p2′＝TT2′2 p2， Δp2＝p2′－p2＝(TT2′2 －1)p2＝ΔTT22p2； 同理下段：Δp1＝ΔTT11p1. 又因为ΔT2＝ΔT1，T1＝T2，p1＝p2＋h>p2， 所以Δp1>Δp2，即水银柱上移．
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• (3)注意挖掘题目中的隐含条件，如几何关系等， 列出辅助方程．
• (4)多个方程联立求解．对求解的结果(jiē guǒ) 注意检验它们的合理性．
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义
• 例5 如图4甲所示，气缸质量为m1，活塞质 量为m2，不计缸内气体的质量及一切摩擦， 当用一水平外力F拉活塞时，活塞和气缸最终 以共同(gòngtóng)的加速度运动．求此时缸内 气体的压强．(已知大气压为p0，活塞横截面 积为S)
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预习(yùxí)导学
气体三定律
(1)玻意耳定律内容：一定质量的某种气体，在 温度(w不ēn变dù的) 情况
下，压强p与体积V成 反比(fǎ．nbǐ) 公式： pV＝C 或 p1V1＝p2V2 . (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 ． 公式： Tp＝C 或 Tp11＝Tp22 .
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第二章 固体(gùtǐ)、液体和气体 气体实验定律(Ⅱ) 第2课时
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• [目标定位] • 1.进一步熟练掌握气体三定律，并能熟练应用
(yìngyòng)． • 2.熟练掌握各种气体图象，及其它们之间的转
换． • 3.能熟练处理有关气体性质的几类问题．
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• 借题发挥 同一问题可从不同角度考虑，用不 同方法求解，培养同学们的发散思维能力．此 类问题中，如果是气体温度降低，则ΔT为负 值，Δp亦为负值，表示气体压强减小，那么 (nàme)降温后水银柱应该向压强减小得多的一 方移动．
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图1
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课堂(kètáng)讲
义
解析
设活塞移动的距离为x
cm，则左侧气体体积为(l＋
h 2
－
x)cm柱长，右侧气体体积为(l－
h 2
)cm柱长，取右侧气体为研究
对象．由等温变化规律得p0l＝p2(l－h2)
解得p2＝l－p0lh2＝7758 cmHg
左侧气柱的压强为p1＝p2＋h＝8700 cmHg 取左侧气柱为研究对象，由等温变化规律得
• 此类问题的特点是：当气体的状态参量p、 V、T都发生变化时，直接判断液柱或活塞的 移动方向比较困难，通常先进行(jìnxíng)气体 状态的假设，然后应用查理定律可以简单地 求解．其一般思路为
• (2)对(1两)假部分设气液体柱分别或应活用查塞理不定发律的生分移比动形式，Δ两p＝部Tp 分ΔT气， 体求出均每做部等分气容体变压化强的．变化量Δp，并加以比较．
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预习(yùxí)导学
(3)盖—吕萨克定律内容：一定质量的某种气体，在 压强(y不āq变ián的g) 情况下，其体积V与热力学温度T成 正比(zh．èngbǐ) 公式： VT＝C 或 VT11＝VT22 .
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• 一、相互关联的两部分气体的分析方法 • 这类问题涉及两部分气体，它们之间虽然
•三、变质量问题 • 分析变质量问题时，可以通过巧妙选择合
适的研究对象(duìxiàng)，使这类问题转化为 定质量的气体问题，用理想气体状态方程求 解． • 1．打气问题 • 向球、轮胎中充气是一个典型的气体变质 量的问题．只要选择球内原有气体和即将打 入的气体作为研究对象(duìxiàng)，就可以把 充气过程中的气体质量变化的问题转化为定
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课堂(kètáng)讲 义
• 例3 氧气瓶的容积是40 L，其中氧气的压强 是130 atm，规定瓶内氧气压强降到10 atm时 就要重新充氧，有一个(yī ɡè)车间，每天需要 用1 atm的氧气400 L，这瓶氧气能用几天？假 定温度不变．
• 答案 12天
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