1、氣體的性質氣體的性質教學目標： 知道氣體的狀態和狀態參量；會計算氣體的壓強。l理解理解熱力學溫標；知道絕對零度的意義溫標；知道絕對零度的意義。l理解玻意耳定律；知道p-V圖像；會研究一定質量的氣體當溫度不變時氣體的壓強跟體積的關系。l理解查理定律；知道p-t圖像；理解用熱力學溫度表示的查理定律的公式；知道p-T圖像。l理解蓋呂薩克定律；知道V-t圖像；理解用熱力學溫度表示蓋呂薩克定律的公式；知道V-T圖像。l知道理想氣體；理解理想氣體的狀態方程；（理想氣體狀態方程的應用，只限于每一容器內氣體體積質量不變的情況，且計算不過于復雜；不要求p-V、 p-T、 V-T圖像的轉換。）重點與難點 本章研究

2、氣體變化規律，首先通過實驗研究了一定質量的氣體在等溫、等容和等壓條件下發生狀態變化所遵循的三個實驗定律，推導出理想氣體狀態方程。 本章中氣體狀態參量、氣體實驗定律、理想氣體狀態方程、氣體的圖像是重點，氣體壓強的計算、理想氣體狀態方程的運用是難點。知識網絡結構圖氣體氣體的狀態參量氣體的實驗定律理想氣體和理想氣體狀態方程壓強溫度體積玻意耳定律查理定律蓋呂薩克定律氣體的狀態參量1、體積、體積 氣體分子所能達到的空間 單位m3、L、ml裝氣體容器的容積2 2、溫度、溫度物體的冷熱程度 單位攝氏度（0c）攝氏溫度 熱力學溫度 單位開爾文（開爾文（K）是分子平均動能的標志 攝氏溫度與熱力學溫度的關系：絕對

3、零度：-273.15 0c=0KT=273+tT=273+t溫度的變化量相同 ：tT變化1K等于變化10c 3、壓強產生原因：大量氣體分子對器壁頻繁碰撞，對器壁產生一個持續的壓力而形成。 單位在國際單位制中壓強的單位為帕斯卡，國際符號為Pa ghSFp常用單位有：標準大氣壓 （atm）、cmHg等1atm=1.01105Pa=76cmHg;1Pa=1N/m2均勻圓柱體的密度為液體的密度或A、汞柱型氣體壓強計算：對汞柱受力分析、汞柱型氣體壓強計算：對汞柱受力分析設大氣壓強為p0，汞柱高為h求封閉氣體壓強P(單位：cmHg)。hpp01hpp02sin03hpp1234h1h2AB5h7h86si

4、n04hpp20hppB2101hhphppBA06pp hpp07hpp08B、活塞型氣體壓強計算：對活塞或氣缸受力分析、活塞型氣體壓強計算：對活塞或氣缸受力分析設大氣壓強為p0，活塞質量為m、橫截面積為s，氣缸質量為M，求封閉氣體的壓強P(單位：Pa)。1smgpp0123402pp sMgpp03smgpp04smgpp01. 理想氣體：宏觀上，嚴格遵從氣體實驗三定律的氣體。微觀上，分子沒有大小，分子與分子除了碰撞時的作用力外沒有其它的相互作用力，分子與分子、分子與氣壁之間的碰撞都是彈性碰撞。這樣的氣體稱為理想氣體。 2看作理想氣體的條件：常溫、常壓下任何氣體都可看作理想氣體即在溫度不太

5、低，壓強不太大溫度不太低，壓強不太大的情況下，實際氣體均滿足氣體實驗三定律 1、蓋蓋呂薩克定律呂薩克定律一定質量的氣體，在一定質量的氣體，在壓強不變壓強不變的條件下，溫度每的條件下，溫度每升高升高（或（或降低降低）一攝氏度一攝氏度，增大增大（或（或減小減小）的體）的體積是它在積是它在零攝氏度零攝氏度時體積的時體積的 2731內容：一定質量的氣體，在壓強不變的條件下，氣體一定質量的氣體，在壓強不變的條件下，氣體的體積與的體積與熱力學溫度熱力學溫度成成正比正比。 )2731 (0tVVt11122212VTVVVVTTTT或（ 表示00c時氣體的體積）0VmV 211221TTmm密度與熱力學溫度

6、成反比（等壓）。等壓變化圖象：TV0-273-273t0P0Vt0P0物理意義：物理意義：1、V-t圖象過-2730c，與縱坐標的交點為0攝氏度時的氣體體積。3、V-T圖象過原點的一條直線，同一氣體比較，斜率大的壓強小。2、同一氣體的兩條等壓且： 。紅黑pp 注意：線條尾端要虛線 研究一定質量的氣體在體積保持不變的情況下，它的壓強怎樣隨溫度的變化而變化。實驗目的：實驗儀器:燒瓶（帶軟木塞），玻璃管，橡皮連接管，水銀壓強計，溫度計，盛水容器，冰，冷水，（幾種不同溫度的）熱水。實驗方法： 調節水銀壓強計的可動管A，使B管水銀面始終保持在同一水平面上。改變氣體溫度，得到多次壓強值。 一只燒瓶上連一根

7、玻璃管，用橡皮管把它跟一個水銀壓強計連在一起，從而在燒瓶內封住一定質量的空氣。上下移動壓強計，使得其中的兩段水銀柱的高度在同一水平面上。標記下管水銀柱的高度。實驗步驟一實驗步驟一： 將燒瓶放入純凈冰水混合物中，觀察壓強計水銀柱的高度變化情況。 瓶中氣溫降低(溫度為T1），B柱上升，A柱下降。瓶中氣體體積減小。 A管下降，使管中水銀柱高度與開始時相同,保證氣體體積不變.記錄下水銀柱的高度差H1，以得出內外氣體壓強之差。實驗步驟二實驗步驟二：將燒瓶放入某一溫度的熱水中（水溫可由溫度計測出T2），觀察壓強計中水銀柱的高度變化情況。氣體溫度上升，柱上升，柱下降，瓶內氣體體積增大。上提管，仍然使管水銀柱

8、的高度與開始時相同，保證氣體體積不變。再記錄下管水銀柱高度之差H2，以得出內外氣體壓強之差。實驗步驟三實驗步驟三： 一由水銀壓強計分別讀出多次的壓強0,1，。二由溫度計所測出相應的攝氏溫度0, t，t，t 。 三由以上數據得出氣體壓強和溫度之間的定性關系實驗處理實驗處理： 壓強隨著溫度的升高而增大，隨著溫度的降低 而減小，但壓強和溫度不是正比關系。 即即 一定質量的氣體，在體積不變的情況下，一定質量的氣體，在體積不變的情況下， 溫度每升高溫度每升高 (降低降低) ，氣體的壓強增大，氣體的壓強增大(減小減小)時壓強時壓強 的的1/273。 t0tP = P (1+)273查理定律 將上式變形得：

9、將上式變形得：t（273t）0273 得公式：得公式：一定質量的氣體，在體積不變的條件下，氣體的壓強一定質量的氣體，在體積不變的條件下，氣體的壓強與與熱力學溫度熱力學溫度 成正比。成正比。一定質量一定質量的氣體在的氣體在壓強不太大，溫度不壓強不太大，溫度不太低太低的情況下，保持的情況下，保持體積不變體積不變時，氣體時，氣體壓強隨溫度的變化關系壓強隨溫度的變化關系:11122212PTPPP=PTTTT或微觀解釋:一定質量的氣體，在體積不變時，它的單位體積內的分子數不變，當溫度升高時，氣體分子的平均動能增大，平均速率增大，壓強增大，反之， 壓強減小。實驗圖象實驗圖象：實驗圖象可分為Pt圖象和PT

10、圖象 。但可用下圖一同表現出來。圖中以為原點的是圖象，以為原點的是圖象。：坐標(273, 0)。Po：0 時氣體的壓強大小。 ：tg =P0/2730時壓強的273。 想一想：為什么點附近用虛線？1122pTTp 1112pTTppp等容Tp0Pt0-273P0物理意義：物理意義：1、p-t圖象過-2730c，與縱坐標的交點為0攝氏度時的氣體體積。2、同一氣體的兩條等容線且： 。紅黑VV3、p-T圖象過原點的一條直線，同一氣體比較，斜率大的體積小。注意：線條尾端要虛線例題精選：封閉在容積不變的容器內裝有一定質量的氣體，當它封閉在容積不變的容器內裝有一定質量的氣體，當它的溫度為的溫度為2727時

11、，其壓強為時，其壓強為4 4 10 104 4PaPa，那么，當它的溫，那么，當它的溫度升高到度升高到37 37 時，它的壓強為多大？時，它的壓強為多大？解：因為氣體體積不變，故氣體為等容變化。因為氣體體積不變，故氣體為等容變化。初態：初態： 4 104Pa，t1+273=27+273=300K。末態：末態：未知，未知， t2+273=37+273=310K。 由查理定律可知：由查理定律可知： 變形可得：變形可得： （） 4 104 310/300 4.13104(Pa)例題精選：例例1一定質量的氣體在一定質量的氣體在0時壓強為時壓強為p0，在，在27時壓強時壓強為為p，則當氣體從，則當氣體從

12、27升高到升高到28時，增加的壓強為時，增加的壓強為A. 1/273 p0 B. 1/273p C. 1/300p0 D. 1/300p解：根據根據p/TC可得可得ptp0（1+t/273），），所以所以pp0（1+27/273），），pp0(1+28/273),ppp1/273 p0 根據根據p1/T1p2/T2得得p /（273+27）p/（273+28） 從而從而p301/300pppp1/300p例題精選：例例2. 如圖如圖8.23所示，兩端封閉的粗細均勻的、豎直放置的玻璃管所示，兩端封閉的粗細均勻的、豎直放置的玻璃管內有一長為內有一長為h的水銀柱，將管內氣體分為兩部分，已知的水銀柱，

13、將管內氣體分為兩部分，已知L22L1，開，開始時兩部分氣體溫度相同，若使兩部分氣體同時升高相同的溫度，始時兩部分氣體溫度相同，若使兩部分氣體同時升高相同的溫度，管內水銀柱將如何運動？管內水銀柱將如何運動？ 【解析】判斷容器間液柱移動方向常用【解析】判斷容器間液柱移動方向常用“假設法假設法”先假設水銀柱不移動，即假設兩端空氣柱體積不先假設水銀柱不移動，即假設兩端空氣柱體積不變，用查理定律分別對上、下兩部分氣體列式，變，用查理定律分別對上、下兩部分氣體列式，求得兩氣柱升高溫度前后壓強的增量求得兩氣柱升高溫度前后壓強的增量p1和和p2。 若若p1p2，則水銀柱不移動；，則水銀柱不移動； 若若p1p2

14、，則水銀柱上移。，則水銀柱上移。 以及以及p1p2可得可得 p1p2，所以水銀柱上移。，所以水銀柱上移。112212121122PPPP= =T = TT = TTTTT；且；例題精選：例例3. 容積為容積為2L的燒瓶，在壓強為的燒瓶，在壓強為1.0105Pa時，用塞子塞住，此時，用塞子塞住，此時溫度為時溫度為27，當把它加熱到，當把它加熱到127時，塞子被打開了，稍過一會時，塞子被打開了，稍過一會兒，重新把蓋子塞好，停止加熱并使它逐漸降溫到兒，重新把蓋子塞好，停止加熱并使它逐漸降溫到27，求：，求：（1）塞子打開前的最大壓強）塞子打開前的最大壓強（2）27時剩余空氣的壓強時剩余空氣的壓強【解

15、析】塞子打開前，瓶內氣體的狀態變化為等容變化。塞子打開后，【解析】塞子打開前，瓶內氣體的狀態變化為等容變化。塞子打開后，瓶內有部分氣體會逸出，此后應選擇瓶中剩余氣體為研究對象，再利瓶內有部分氣體會逸出，此后應選擇瓶中剩余氣體為研究對象，再利用查理定律求解。用查理定律求解。 （1）塞子打開前：選瓶中氣體為研究對象，）塞子打開前：選瓶中氣體為研究對象， 初態：初態：p11.0105Pa，T1273+27300K 末態：末態：p2？，？，T2273+127400K由查理定律可得：由查理定律可得：p2T2/T1p1 400/300 1.0105 Pa1.33105Pa （2）塞子塞緊后，選瓶中剩余氣體

16、為研究對象。）塞子塞緊后，選瓶中剩余氣體為研究對象。初態：初態：p11.0105Pa，T1400K末態：末態：p2？ T2300K由查理定律可得：由查理定律可得：p2T2/T1p1300/400 1.01050.75105Pa3、等溫變化等溫變化 實驗實驗: : gSmMpp40111注射器讀數VSMgFpp0222注射器讀數V注射器活塞質量為M，橫截面積為S，鉤碼的質量均為m，大氣壓強為P0。彈簧秤示數為F注注意意1、整個實驗過程中必須保證質量不變，即不能漏氣：（橡皮帽、橡皮帽、活塞活塞）2、整個實驗過程中必須保證溫度不變實驗中用壓強計直接讀出實驗中若偏差較大，則考慮實驗中若偏差較大，則考慮

17、T T和氣體和氣體M M4、玻意耳定律玻意耳定律 : : 內容：一定質量的氣體，在溫度不變的條件下，它的壓強跟體積的乘積是不變的 公式：2211VpVpmV 2211mpmp1122PP密度與壓強成正比（等溫、質量一定）。VP0P-V圖象為雙曲線，同一氣體的兩條等溫線比較，雙曲線頂點離坐標原點遠的溫度高 。黑紅TT 等溫注意：雙曲線不能與坐標軸相交，只能無限靠近。用氣體定律解題的步驟用氣體定律解題的步驟1確定研究對象被封閉的氣體確定研究對象被封閉的氣體(滿足質量不變的條件滿足質量不變的條件)；2用一定的數字或表達式寫出氣體狀態的初始條件用一定的數字或表達式寫出氣體狀態的初始條件(p1，V1，T

18、1，p2，V2，T2)；3根據氣體狀態變化過程的特點，列出相應的氣體公式根據氣體狀態變化過程的特點，列出相應的氣體公式(本節課中就是玻意耳定律公式本節課中就是玻意耳定律公式)；4將各初始條件代入氣體公式中，求解未知量；將各初始條件代入氣體公式中，求解未知量；5對結果的物理意義進行討論對結果的物理意義進行討論例例1 將一端封閉的均勻直玻璃管開口向下，豎直插入水銀中，當將一端封閉的均勻直玻璃管開口向下，豎直插入水銀中，當管頂距槽中水銀面管頂距槽中水銀面8cm時，管內水銀面比管外水銀面低時，管內水銀面比管外水銀面低2cm要要使管內水銀面比管外水銀面高使管內水銀面比管外水銀面高2cm，應將玻璃管豎直向

19、上提起多，應將玻璃管豎直向上提起多少厘米？已知大氣壓強少厘米？已知大氣壓強p0支持支持76cmHg，設溫度不變，設溫度不變 解：根據題意，由圖解：根據題意，由圖3：p1=p0+278cmHg，V1=(8+2)S=10S，p2=p0-2=74cmHg，V2=(8+2+x)-4S=(6+x)S例例2 均勻均勻U形玻璃管豎直放置，用水銀將一些空氣封在形玻璃管豎直放置，用水銀將一些空氣封在A管內，當管內，當A、B兩管水銀面相平時，大氣壓強支持兩管水銀面相平時，大氣壓強支持72cmHgA管內空氣柱管內空氣柱長度為長度為10cm，現往，現往B管中注入水銀，當兩管水銀面高度差為管中注入水銀，當兩管水銀面高度

20、差為18 cm時，時，A管中空氣柱長度是多少？注入水銀柱長度是多少？管中空氣柱長度是多少？注入水銀柱長度是多少？ 分析：如圖分析：如圖4所示，由于水銀是不可壓縮所示，由于水銀是不可壓縮的，所以的，所以A管水銀面上升高度管水銀面上升高度x時，時，B管原管原水銀面下降同樣高度水銀面下降同樣高度x那么，當那么，當A、B兩兩管水銀面高度差為管水銀面高度差為18cm時，在時，在B管中需注管中需注入的水銀柱長度應為入的水銀柱長度應為(18+2x)cm 解：解： p1=p0=72cm Hg，V1=10S，p2=p0+1890 cm Hg，V2l S S例例3 密閉圓筒內有一質量為密閉圓筒內有一質量為100g

21、的活塞，活塞與圓筒頂端之間有的活塞，活塞與圓筒頂端之間有一根勁度系數一根勁度系數k=20N/m的輕彈簧；圓筒放在水平地面上，活塞將的輕彈簧；圓筒放在水平地面上，活塞將圓筒分成兩部分，圓筒分成兩部分，A室為真空，室為真空，B室充有空氣，平衡時，室充有空氣，平衡時， L0 =0.10m，彈簧剛好沒有形變如圖，彈簧剛好沒有形變如圖5所示現將圓筒倒置，問這時所示現將圓筒倒置，問這時B室的高度是多少？室的高度是多少？分析：汽缸類問題，求壓強是關鍵：應根據分析：汽缸類問題，求壓強是關鍵：應根據共點力平衡條件或牛頓第二定律計算壓強共點力平衡條件或牛頓第二定律計算壓強L0解：圓筒正立時：解：圓筒正立時：圓筒倒

22、立時，受力分析如圖圓筒倒立時，受力分析如圖6所示，所示，有有p p2 2S+mg=kxS+mg=kx，x=l-lx=l-l0 0，則，則溫度不變，根據玻意耳定律：溫度不變，根據玻意耳定律：p1V1=p2V2例例4 如圖如圖7所示，質量為所示，質量為M的汽缸置于水平地面上，用橫截面積為的汽缸置于水平地面上，用橫截面積為S、質量為、質量為m的活塞封入長為的活塞封入長為l l的空氣柱，現用水平恒力的空氣柱，現用水平恒力F向右拉活向右拉活塞，當活塞相對汽缸靜止時，活塞到氣缸底部的距離是多少？已塞，當活塞相對汽缸靜止時，活塞到氣缸底部的距離是多少？已知大氣壓強為知大氣壓強為p0，溫度不變，不計一切摩擦，

23、溫度不變，不計一切摩擦分析：起初，活塞左右壓強相等；后來，活塞所受分析：起初，活塞左右壓強相等；后來，活塞所受合外力產生加速度，用整體法可求出這個加速度合外力產生加速度，用整體法可求出這個加速度解：解： p1p0，V1=l lS隔離活塞隔離活塞(圖圖8)：(F+p2S)-p0S=ma根據玻意耳定律：根據玻意耳定律：p1V1=p2V2代入：代入：解得：解得：如圖所示的裝置中，A、B和C為三支內徑相等豎直放置的玻璃管，A、B上端等高，管中裝有水，A管上端封閉，內有氣體，B管上端開口與大氣相通，C管中水的下方有活塞頂住,A、B、C三管由內徑很小的細管連接在一起,開始時，A管中氣柱長度L13.0m，B

24、管中氣柱長度L22.0m, C管中水柱長度L03.0m，整個裝置處于平衡狀態。 現將活塞緩慢上頂，直到C管中的水全部被頂到上面管中。求此時A管中氣柱的長度L。已知大氣壓強P01.0105Pa，取g10m/s2。 應想到C管中的水全部被頂到上面管中，有三種可能；B管中的水示達管口；B管中水恰達管口；有水從B管中溢出。 以A中氣體為研究對象。P1P0g(L1L2)1.1105Pa，L13.0m。 方法一：B、A兩管水面高度差度為h(L1L2)L0-(L1L)L0L1L2P1P0g(L0L1L2)，由玻意耳定律得，P1L1P1L11.1105310510.1(1L1)L1L12.5m 這樣A管中進水

25、0.5m，B管中應進水2.5m，不合題意，表明應有水從B管口溢出。 方法二：設B管中水恰達管口，則L1應為2.0m。A中氣體變為原來的2/3,依玻意耳定律，其壓強應變為原來的3/2，即應為3P1/2，按這樣假設，現在P1P0gL11.2105Pa，小于3P1/2，表明A中氣體不可這么小，應有水從B管口溢出。 已經判斷出有水從B管溢出，則P2P0gL1，可得P0g(L1L2)L1(p0gL1)L1 解得L12.62m，即有2.62m高的水從B管口溢出。 定律過程同一氣體的兩條圖線圖線的特點玻意耳定律等溫過程在PV圖中是雙曲線，離坐標軸越遠，溫度越高，即T2T1在P-lV圖中是過坐標原點的直線，直

26、線斜率越大，溫度越高，即T2T1查理定律等容過程在P-t圖中是通過t軸的-273直線由于在同一溫度下同一氣體的體積大時壓強小，所以V1V2在PT圖是過原點的直線所以體積大時壓強小蓋呂薩克定律等壓過程在Vt圖中是過t軸的-273的直線，由同一氣體在同一溫度下體積大時壓強小，故P1P2在V-T圖中是過原點的直線，壓強大時圖線的斜率小1、如圖77所示，兩端開口的玻璃管中，上方有一段水銀柱，下端插入水銀槽中很深，今把管略微向上提，氣柱H 的高度將 ；如果玻璃管上端封口，則H 的高度將 A、變大 B、變小 C、不變 D、無法確定例題與練習2如圖78所示，兩端開口的玻璃管，右邊玻璃管內有一部分空氣被水銀柱

27、與外界隔離，若再向左邊玻璃管中注入一些水銀，平衡后，則（ ） A玻璃管下部兩邊水銀柱高度差增大 B玻璃管右側內部被封空氣柱的體積減小 C玻璃管右側內部被封空氣柱的壓強增大 D以上說法都不對cAD不變不變不變不變3在靜止時，豎直的上端封閉下端開口的試管內有一段水銀柱封閉住一段空氣柱，若試管向下自由下落，水銀柱相對于試管將會（ ） A、上升 B、稍下降 C、維持原狀 D、完全排出管外A4、設在溫度為T1時教室內空氣的密度為0教室的容積為V0，求氣溫從T1上升到T2時，教室空氣的質量減少多少？（設大氣壓不變）解析：因為大氣壓強不變，所以在升溫過程中氣體作等壓變化：2102TT011202TTT 001120VTTTVm理想氣體和理想氣體狀態方程理想氣體和理想氣體狀態方程1. 理想氣體：宏觀上，嚴格遵從氣體實驗三定律的氣體。微觀上，分子沒有大小，分子與分子除了碰撞時的作用力外沒有其它的相互作用力，分子與分子、分子與氣壁之間的碰撞都是彈性碰撞。這樣的氣體稱為理想氣體。 2看作理想氣體的條件：常溫、常壓下任何氣體都可看作理想氣體即在溫度不太低，壓強不太大的情況下，實際氣體均滿足氣體實驗三定律 3 3理想氣體方