1、微型专题气体实验定律和理想 气体状态方程的应用,第八章气体,学科素养与目标要求,1.会巧妙地选择研究对象，使变质量的气体问题转化为定质量的气体问题. 2.会利用图象对气体状态、状态变化及规律进行分析，并应用于解决气体状态变化问题. 3.会应用气体实验定律和理想气体状态方程解决综合问题.,科学思维：,重点探究,01,例1一只两用活塞气筒的原理如图1所示(打气时如图甲所示，抽气时如图乙所示)，其筒内体积为V0，现将它与另一只容积为V的容器相连接，容器内的空气压强为p0，当分别作为打气筒和抽气筒时，活塞工作n次后，在上述两种情况下，容器内的气体压强分别为(容器内气体温度不变，大气压强为p0),变质量
2、问题,一,图1,解析打气时，活塞每推动一次，就把体积为V0、压强为p0的气体推入容器内，若活塞工作n次，就是把压强为p0、体积为nV0的气体压入容器内，容器内原来有压强为p0、体积为V的气体，根据玻意耳定律得： p0(VnV0)pV.,抽气时，活塞每拉动一次，就把容器中的气体的体积从V膨胀为VV0，而容器中的气体压强就要减小，活塞推动时，将抽气筒中的体积为V0的气体排出，而再次拉动活塞时，又将容器中剩余的气体的体积从V膨胀到VV0，容器内的压强继续减小，根据玻意耳定律得： 第一次抽气p0Vp1(VV0)，,第二次抽气p1Vp2(VV0),活塞工作n次，则有：,方法总结,在分析和求解气体质量变化
3、的问题时，首先要将质量变化的问题变成质量不变的问题，否则不能应用气体实验定律.如漏气问题，不管是等温漏气、等容漏气，还是等压漏气，都要将漏掉的气体“收”回来.可以设想有一个“无形弹性袋”收回漏气，且漏掉的气体和容器中剩余气体同温、同压，这样就把变质量问题转化为定质量问题，然后再应用气体实验定律求解.,理想气体状态方程与气体图象问题,二,例2使一定质量的理想气体的状态按图2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TA300 K，求气体在状态B、C和D的温度各是多少？,图2,答案600 K600 K300 K,解析从pV图中可以直观地
4、看出，气体在A、B、C、D各状态下压强和体积分别为pA4 atm，pB4 atm，pC2 atm，pD2 atm，VA10 L，VC40 L，VD20 L. 根据理想气体状态方程,由题意知B到C是等温变化，所以TBTC600 K.,(2)将上述状态变化过程在图乙中画成用体积V和热力学温度T表示的图线(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.,答案见解析,解析因由状态B到状态C为等温变化， 由玻意耳定律有pBVBpCVC，得,在VT图上状态变化过程的图线由A、B、C、D各状态依次连接(如图)，AB是等压膨胀过程，BC是等温膨胀过程，CD是等压压缩过
5、程.,总结提升,理想气体的综合问题,三,1.定性分析液柱移动问题 定性分析液柱移动问题常使用假设推理法：根据题设条件，假设液柱不动，运用相应的物理规律及有关知识进行严谨的推理，得出正确的答案. 常用推论有两个：,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，它需要考查气体、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、综合地应用知识来解决问题. 解决该类问题的一般思路： (1)审清题意，确定研究对象. (2)分析清楚初、末状态及状态变化过程，依据气体实验定律列出方程；对力学研究对象要正确地进行受力分析，依据力学规律列出方程进而求出压强. (3)注意挖掘题目中的隐含
6、条件，如几何关系等，列出辅助方程. (4)多个方程联立求解.对求解的结果注意检验它们的合理性.,例3如图3所示，两端封闭、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l22l1.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？(设原来上、下两部分气体温度相同),图3,答案水银柱上移,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p1p2ph.温度升高后，两部分气体的压强都增大，若p1p2，水银柱所受合外力方向向上，应向上移动，若p1p2，水银柱向下移动，若p1p2，水银柱不动.所以判断水银柱怎样移动，就是分析其合外力的方向，即判断两部分
7、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：,又因为T2T1，T1T2，p1p2php2， 所以p1p2，即水银柱上移.,总结提升,此类问题中，如果是气体温度降低，则T为负值，p亦为负值，表示气体压强减小，那么降温后水银柱应该向压强减小得多的一方移动.,例4(2019荆门市期末统考)如图4所示，一圆柱形汽缸直立在水平地面上，内有质量不计的可上下移动的薄活塞，在距缸底高为2H的缸口处有固定的卡环，使活塞不会从汽缸中顶出，汽缸壁和活塞都是绝热的，活塞与汽缸壁之间没有摩擦.活塞下方距缸底高为H处还有一固定的导热性能良好的薄隔板，将容器内的同种理想
8、气体分为A、B两部分，开始时A、B中气体的温度均为27 ，压强均等于外界大气压强p0，活塞距汽缸底的高度为1.3H，现通过B中的电热丝缓慢加热，规定0 为273 K，试求： (1)当B中气体的压强为3p0时，活塞距隔板的高度是多少？,图4,答案0.9H,设汽缸底面积为S，A中气体做等压变化，由于薄隔板导热性能良好，A、B中气体温度相等，由盖吕萨克定律得：,解得：H0.9H,(2)当A中气体的压强为1.5p0时，B中气体的温度是多少？,解析当A中气体压强为1.5p0时，活塞将顶在卡环处，,答案1 500 K,由于薄隔板导热性能良好，故B中气体的温度为1 500 K.,达标检测,02,1.(液柱移
9、动的问题)两端封闭、内径均匀的直玻璃管水平放置，如图5所示.V左V右，温度均为20 ，现将右端空气柱的温度降为0 ，左端空气柱的温度降为10 ，则管中水银柱将 A.不动 B.向左移动 C.向右移动 D.无法确定是否移动,图5,1,2,3,4,解析设降温后水银柱不动，则两段空气柱均为等容变化，初始状态左右压强相等，即p左p右p,1,2,3,4,所以|p右|p左|，即右侧空气柱的压强降低得比左侧空气柱的压强多，故水银柱向右移动，选项C正确.,2.(变质量问题)某种喷雾器的贮液筒的总容积为7.5 L，如图6所示，装入6 L的药液后再用密封盖将贮液筒密封，与贮液筒相连的活塞式打气筒每次能压入300 c
10、m3、1 atm的空气，设整个过程温度保持不变，求： (1)要使贮液筒中空气的压强达到4 atm， 打气筒应打压几次？,图6,答案15次,解析设打气筒打压n次可以使压强达到4 atm. 初状态：p11 atm，V1VnV0 其中V(7.56) L1.5 L1.5103 cm3 末状态：p24 atm，V2V 由玻意耳定律得p1V1p2V2 代入数据解得n15.,1,2,3,4,(2)当贮液筒中空气的压强达到4 atm时，打开喷嘴使其喷雾，直到内外气体压强相等，这时筒内还剩多少药液？,答案1.5 L,解析设停止喷雾时贮液筒内气体体积为V 由玻意耳定律得：p2V2p1V 4 atm1.5 L1 a
11、tmV 解得V6 L 故还剩药液7.5 L6 L1.5 L.,1,2,3,4,3.(理想气体图象问题)(2019遵义航天高级中学月考)一定质量的理想气体由状态A经过状态B变为状态C，pT图象如图7甲所示.若气体在状态A的温度为73.15 ，在状态C的体积为0.6 m3，规定0 为273.15 K.求： (1)状态A的热力学温度；,1,2,3,4,图7,答案200 K,解析状态A的热力学温度： TAt273.15 K(73.15273.15) K200 K.,(2)写出A至C过程中气体的变化情形，并根据图象提供的信息，计算图中VA的值；,答案0.4 m3,解析由题图甲可知：A至B为等压过程，B至
12、C为等容过程.,1,2,3,4,(3)在图乙坐标系中，作出由状态A经过状态B变为状态C的VT图象，并在图线相应位置上标出字母A、B、C.如果需要计算才能确定坐标值，请写出计算过程.,答案见解析,图象如图所示.,1,2,3,4,1,2,3,4,4.(理想气体状态方程的综合应用)(2019河北省五个一名校联盟一诊)如图8所示，在一圆形竖直管道内封闭有理想气体，用一固定绝热活塞K和质量为m的可自由移动的绝热活塞A将管内气体分割成体积相等的两部分.温度都为T0300 K，上部气体压强为p01.0105 Pa，活塞A有 2104 Pa(S为活塞A的横截面积).现保持下部分气体温度不变，只对上部分气体缓慢加热，当活塞A移动到最低点B时(不计摩擦).求： (1)下部分气体的压强；,答案2.4105 Pa,图8,解析下部分气体做等温变化，,体积为：V1V0,1,2,3,4,根据玻意耳定律有：p1V1p2V2 代入数据解得：p22.4105 Pa,(2)上部分气体的温度.,答案1 080 K,1,2,3,4,解析当活塞A移动到最低点B时，对活塞A受力分析可得出两部分气体的压强相等，即 p2p2 对上部分气体， 初状态：压强为p0，温度为T0，体积为V0,1,2,3,4,代入数据解得：T23.6T01 080 K.,
