约6850字。
选修3-3 专题
一、气体的状态参量
一定质量m的某种(摩尔质量M一定)理想气体可以用力学参量压强(p)、几何参量体积(V)和热学参量温度(T)来描述它所处的状态,当p、V、T一定时,气体的状态是确定的,当气体状态发生变化时,至少有两个参量要发生变化.
1.压强(p)
我们学过计算固体压强的公式p=F/S,计算液体由于自重产生的压强用p=ρgh,那么:
(1)对密闭在容器中的一定质量的气体的压强能否用上述公式计算呢?
(2)密闭气体的压强是如何产生的呢?和什么因素有关?
(3)密闭气体的压强如何计算呢?通过下面的几个例题来分析总结规律.
[例1]在一端封闭粗细均匀的竖直放置的U形管内,有密度为ρ的液体封闭着两段气柱A、B,大气压强为p0,各部分尺寸如图2-1-1所示,求A、B气体的压强.
总结:(1)气体自重产生的压强很小,一般忽略不计;(2)当整个系统处于静止或匀速运动中时,气体的压强可以用力的平衡的方法求解,也可以运用连通器的原理,找等压面的方法求解.
[例2]如图2-1-2所示,一圆形气缸静置于水平地面上,气缸质量为M,活塞质量为m,活塞面积为S,大气压强是p0.现将活塞缓慢上提,求气缸刚离开地面时,气缸内气体的压强(不计摩擦).
思考:此题涉及到活塞、气缸、密闭气体,以谁为研究对象呢?活塞缓慢移动的含义是什么?气缸刚离开地面是什么意思?
[例3]如图2-1-3所示,粗细均匀开口向上的直玻璃管内有一段长为h、密度为ρ的水银柱,封闭了一段气体,当整个装置处于向下加速(加速度为a)的电梯中时,气体的压强是多少?若电梯向上加速呢?
归纳一般解题思路:
1.确定研究对象:活塞、气缸、液柱等.
2.进行正确的受力分析.
3.根据规律列方程,例如平衡条件、牛顿定律等.
4.解方程并对结果进行必要的讨论.
2.体积(V):气体分子所能充满的空间,若被装入容器则气体的体积=容器的容积.
3.温度(T):
温标:一般有摄氏温标和热力学温标,它们的关系是什么?
二、气体的实验定律
提问:(1)气体的三个实验定律成立的条件是什么?
(2)主要的实验思想是什么?
1.等温过程(常见表述:)
(1)内容:
(2)表达式:p1V1=p2V2
(3)图像讨论:图2-1-4中,A、B表示一定质量的某种气体的两条等温线,则TA TB(填>、=、<),试说明理由.
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