人教版高中物理选择性必修第三册第二章气体、固体和液体专题课气体实验定律和理想气体状态方程的应用课件（30页PPT)

(共30张PPT)
专题课　气体实验定律和理想气体状态方程的应用
气体、固体和液体
第二章
知识点一
知识点一　理想气体的图像问题
1. 关于一定质量气体不同图像的比较
过程 图像类别 特点 示例 其他图像
等温
过程 p－V图像 pV＝CT(其中C为恒量)，即p、V的乘积越大的等温线对应的温度越高，线离原点越远


过程 图像类别 特点 示例 其他图像
等容
过程 p－T图像

等压
过程 V－T图像

2. 利用垂直于坐标轴的线作为辅助线去分析同质量条件下，不同温度的两条等温线，不同体积的两条等容线，不同压强的两条等压线的关系。
例如：如图甲所示，虚线为等容线，A、B分别是虚线与两条等温线的交点，可以认为从B状态通过等容升压过程到A状态，温度一定升高，所以T2＞T1。
如图乙所示，A、B两点的温度相等，从B状态通过等温升压过程到A状态，体积一定减小，所以V2＜V1。
甲　　 乙
例1　使一定质量的理想气体的状态按如图甲中箭头所示的顺序变化，图中BC段是以纵轴和横轴为渐近线的双曲线的一部分。
(1)已知气体在状态A的温度TA＝300 K，则气体在状态B、C和D的温度各是多少
(2)将上述状态变化过程在图乙中用V－T图线表示出来(图中要标明A、B、C、D四点，并且要画箭头表示变化的方向)。说明每段图线各表示什么过程。
【答案】(1)600 K　600 K　300 K　(2)见解析
甲　 　乙
变式　(多选)下列对一定质量的理想气体图像的分析，正确的有(　 　)
甲 乙 丙 丁
AC
A. 图甲中理想气体的体积一定不变
B. 图乙中理想气体的温度一定不变
C. 图丙中理想气体的压强一定不变
D. 图丁中理想气体从P到Q，可能经过了温度先降低后升高的过程
【解析】 图甲中的p－T图像延长线是过原点的倾斜直线，即压强与热力学温度成正比，气体发生等容变化，所以理想气体体积一定不变，A正确；p－V图像为双曲线的一支则为等温线，图乙中可能是等温线，所以理想气体的温度可能不变，B错误；图丙中的V－T图像是延长线过原点的倾斜图线，即体积与热力学温度成正比，气体发生等压变化，所以理想气体压强一定不变，C正确；p－V图像中的等温线是在第一象限的双曲线的一支，p与V的乘积越大，温度越高，由图丁所示图像可知，从P到Q的过程中，温度先升高，后降低，D错误。
甲 乙 丙 丁
[要点总结]
气体图像相互转换的分析方法
(1)知道图线上的某一线段表示的是一定质量的气体由一个平衡状态(p、V、T)转化到另一个平衡状态(p'、V'、T')的过程，并能判断出该过程是等温过程、等容过程还是等压过程。
(2)从图像中的某一点(平衡状态)的状态参量开始，根据不同的变化过程，先用相对应的规律计算出下一点(平衡状态)的状态参量，再逐一分析计算出各点的p、V、T。
(3)根据计算结果在图像中描点，连线作出一个新的图线，并根据相应的规律逐一检查是否有误。
知识点二
2. 定量计算问题
定量计算问题是热学部分的典型的物理综合题，它常考查气体、汽缸或活塞等多个研究对象，涉及热学、力学等物理知识，需要灵活、综合地运用知识来解决问题。
解决该问题的一般思路：
(1)正确选择研究对象：对于多部分气体问题，要各部分独立研究，各部分之间一般通过压强(液柱或活塞的受力)找联系。
(2)画出示意图、列出各状态的参量：气体在初、末状态，往往会有两个(或三个)参量发生变化，把这些状态参量罗列出来可以准确、快速地找到规律。
(3)认清变化过程：准确分析变化过程以便正确选用气体实验定律。
(4)列出方程求解，对求解的结果注意检验它们的合理性。
C
知识点三
例4　夏天气温较高，为了防止爆胎，给汽车轮胎充气时，胎压不宜过高。某型号轮胎的容积V＝0.15 m3，标准胎压p1＝2.4×105 Pa，最大承受胎压p2＝3.7×105 Pa。用气筒给轮胎充气，每次可将压强为p0＝1.0×105 Pa、体积为V0＝0.01 m3的空气压入轮胎，充气过程中忽略气体温度及轮胎容积的变化。室内温度为27 ℃，汽车在高速公路上行驶时，轮胎内气温达到87 ℃。现在室温条件下，用该气筒将原来内部无空气的轮胎充气至标准胎压。求：
(1)需要充气的次数n；
(2)在高速公路上行驶时的胎压p3；
(3)为了在高速公路上行驶时不爆胎，最多充气次数n'。
【答案】(1)36次　(2)2.88×105 Pa　(3)46次
例5　某容积为20 L的氧气瓶里装有压强为30 atm的氧气，现把氧气分装到容积为5 L的小钢瓶中，使每个小钢瓶中氧气的压强为4 atm，若每个小钢瓶中原有氧气压强为1 atm，则最多能分装多少瓶 (设分装过程中无漏气现象，且温度不变)
【答案】34
【解析】 设最多能分装N个小钢瓶，并选取氧气瓶中的氧气和N个小钢瓶中的氧气整体为研究对象。
按题设分装前后温度T不变，
分装前整体的状态：p1＝30 atm，V1＝20 L，
p2＝1 atm，V2＝5N L；
分装后整体的状态：
p1'＝p2'＝4 atm，V1'＝20 L，V2'＝5N L，
根据玻意耳定律有p1V1＋p2V2＝p1'V1'＋p2'V2'，
代入数据解得N≈34.7，取34瓶。
例6　如图所示，用容积为ΔV的活塞式抽气机对容积为V0的容器进行抽气。设容器中原来的气体压强为p0，抽气过程中气体温度不变。求抽气机的活塞抽动n次后，容器中剩余气体的压强pn。
[要点总结]
1. 充气中的变质量问题
设想将充进容器内的气体用一个无形的弹性口袋收集起来，那么当我们取容器和口袋内的全部气体为研究对象时，这些气体状态不管怎样变化，其质量总是不变的。这样，我们就将变质量的问题转化成恒定质量的问题了。
2. 分装问题
把大容器中的气体和多个小容器中的气体作为一个整体进行研究，即可将变质量问题转化为恒定质量的问题。
3. 抽气中的变质量问题
用打气筒对容器抽气的过程中，每一次抽气后容器内气体质量会发生变化，该问题的解决方法与充气问题类似：假设把每次抽出的气体包含在气体变化的始末状态中，即用等效法把变质量问题转化为恒定质量的问题。
随堂检测
1. (多选)一定质量的理想气体的状态变化过程的p－V图像如图所示，其中A是初状态，
B、C是中间状态，A→B是等温变化，若将上述变化过程改用p－T图像和V－T图像表
示，则下列各图像中，正确的有(　 　)
A. B. C. D.
【解析】 A到B等温变化，体积变大，根据玻意耳定律得压强p变小；B到C是等容变化，在p－T图像上为过原点的直线；C到A是等压变化，体积减小，根据盖－吕萨克定律知温度降低，A错误，B正确。A到B是等温变化，体积变大；B到C是等容变化，压强变大，根据查理定律，温度升高；C到A是等压变化，体积变小，在V－T图像中为过原点的一条倾斜的直线，C错误，D正确。
BD
C