第六单元分子气体定律内能汇总Word文件下载.docx

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4．气体的等温变化。

玻意耳定律。

5．气体的等体积变化。

查理定律。

6．热力学温标。

7．分子的动能，分子的势能，内能。

8．能的转化和能量守恒定律。

9．能量转化的方向性。

10．学生实验：

用DIS研究在温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系。

11．学生实验：

用单分子油膜估测分子的大小，

要求

1．知道分子，知道阿伏伽德罗常数知道物质是由大量分子组成的，知道分子大小的数量级和质量的数量级；

学会用单分子油膜估测分子的大小，知道实验目的、器材，理解实验的基本原理，通过实验探究，学会利用单层分子形成的油膜估测分子直径，认识建立物理模型在间接测量方法中的重要作用；

知道分子动理论的主要论点；

知道阿伏伽德罗常数；

知道布朗运动及其产生原因；

通过分子的热运动、分子间的相互作用力的学习，体验物理与生活的联系。

2．知道分子速率的统计分布规律通过观察伽耳顿板实验，感受物理实验在发现物理规律的作用；

知道分子速率的统计规律，知道研究热学时讨论个别分子的运动是没有意义的。

3．知道气体的状态参量知道体积、温度和压强是描述气体状态的三个参量；

知道气体的压强产生的原因，能计算水银柱产生的压强以及活塞对封闭气体产生的压强。

4．理解气体的等温变化，理解玻意耳定律学会用DIS研究在温度不变的条件下，一定质量气体的压强与体积的关系，通过得出玻意耳定律的过程，感受观察、分析、讨论，运用归纳法与控制变量法探究物理规律的方法，养成尊重事实的科学态度。

通过联系实例，体验等温变化在生产、生活中的应用；

知道p-V图象，并认识图象在物理研究中的广泛应用。

5．理解气体的等体积变化，理解查理定律学会用DIS探究在体积不变的条件下，一定质量气体的压强与温度的关系，通过得出查理定律的过程，感受探究物理规律的方法，知道p-T图象；

通过联系实例，体验等体积变化在生产、生活中的应用；

理解压缩空气的获得及应用。

6．知道热力学温标知道绝对零度的意义，知道热力学温标与摄氏温标间的关系及其两者间的换算。

7．知道分子的动能、分子的势能，知道内能知道分子做无规则运动的动能叫分子动能，知道分子的平均动能，知道温度是分子平均动能大小的标志；

知道分子有势能，知道分子的势能与物体的状态和体积有关；

知道内能是物体内部具有的能，包括物体内所有分子动能和势能；

知道一定质量的物体，其内能与物体的温度、体积和状态有关；

知道做功和热传递是改变物体内能的两种方式，通过对内能的学习，体验不同形式的运动对应不同形式的能，能量与生活密切相关。

8．理解能的转化和守恒定律理解能的转化和守恒定律及其重要意义，能用实例说明机械能、内能、光能、核能、化学能、生物能等能量之间的转化，通过对能的转化和守恒定律的学习，体会人类探索真理的历程，并感悟这一发现过程在哲学和科学发展中的价值。

9．知道能量转化的方向性知道能量转化和转移具有一定的方向性，知道新能源（风能、水能、太阳能、潮汐能等）的开发和利用，通过能源危机的学习，树立节能的观念，增强可持续发展的意识。

利用关于“永动机”的争论，懂得在科学发明与创新中，尊重事实、遵循科学规律的重要性。

说明：

（1）关于“玻意耳定律”和“查理定律”的应用，只涉及质量不变的单一气体；

（2）关于能的转化和守恒定律，只要求定性讨论各种能量之间的转化和守恒，不要求应用能量守恒定律进行定量计算，但定性讨论的面可以广一些，如机械能、内能、光能、核能、化学能、生物能等，还可结合新能源，如风能、水能、太阳能、潮汐能等的开发和利用。

学习指引

知识梳理

实验指要

学生实验：

“用DIS研究在温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”

1．主要器材：

注射器、DIS（压强传感器、数据采集器、计算机等）。

2．注意事项：

（1）本实验应用物理实验中常用的控制变量法探究在气体质量和温度不变的情况下（即等温过程），气体的压强和体积的关系。

（2）为保持等温变化，实验过程中不要用手握住注射器有气体的部位。

同时，改变体积过程应缓慢，以免影响密闭气体的温度。

为保证气体密闭，应在活塞与注射器壁间涂上润滑油，注射器内外气体的压强差不宜过大。

（3）实验中所用的压强传感器精度较高，而气体体积是直接在注射器上读出的，其误差会直接影响实验结果。

（4）在等温过程中，气体的压强和体积的关系在p-V图象中呈现为双曲线。

处理实验数据时，要通过变换，即画p一

图象，把双曲线变为直线，说明p和V成反比。

这是科学研究中常用的数据处理的方法，因为一次函数反映的物理规律比较直接，容易得出相关的对实验研究有用的参数。

“用单分子油膜估测分子的大小”

油酸、酒精、滴管、痱子粉、量筒、刻度尺、蒸发皿。

（1）用稀释的油酸酒精溶液滴入水中，当溶液中的酒精遇水会溶解在水中，而油酸不溶于水，油酸就会在水面上尽可能散开，形成单分子油膜。

（2）分子是极小的微观粒子，其大小不可能用量具直接测得，用油膜法是通过建立物理模型进行间接测量的一种方法。

设油酸分子为球形，且紧密排列，然后要让油滴在水面上尽可能散开，形成单分子油膜，这样其厚度可视为分子的直径。

应用示例

例题1

如果9×

10-4kg水在一昼夜内全部蒸发完，则平均每秒钟内由水面逸走的水分子数是多少？

分析：

本题涉及阿伏伽德罗常数在研究物质和分子问题中的应用，已知水的质量，要研究相关分子数，其关联就是物质的摩尔质量和阿伏伽德罗常数。

先根据水的摩尔质量计算摩尔数，再运用阿伏伽德罗常数求得其所含分子的总数，进而计算平均每秒钟内由水面逸走的分子数。

解答：

1mol水的质量是1.8×

10-2kg，9×

10-4kg水的摩尔数为

n＝

＝

mol＝0.05mol

所含分子总数为N＝nNA＝0.05×

6.02×

1023＝3.01×

1022。

所以平均每秒钟逸出的分子数为Nʹ＝

/s≈3.48×

1017/s。

例题2

如图所示，（a）中U形管内液面高度差为h，液体密度为ρ，大气压强为p0，此时容器内被封闭气体的压强p1为__________；

（b）中内壁光滑的气缸放置在水平桌面上，活塞的质量为m1，底面积为S，在活塞上再放置一个质量为m2的金属块，大气压强为p0，则气缸内被封闭气体的压强p2为_______。

（已知重力加速度为g）

【分析】本题研究液柱压强、气缸活塞压强这两种压强的计算方法。

液柱压强的计算要搞清上、下液面关系和液体高度差ρgh的影响；

气缸活塞压强主要根据单位面积受到的力

来计算，并要注意不要忘记大气压强的作用。

【解答】

（a）因为p1＋ρgh＝p0，所以得：

p1＝p0－ρgh。

（b）p2＝p0＋

。

例题3

如图所示，内壁光滑的气缸深L＝1m，固定在水平地面上，气缸内有一厚度可忽略不计的活塞封闭了一定质量的气体。

开始时缸内气体长L1＝0.4m，压强p1＝1×

105Pa，温度T1＝300K，已知大气压强p0＝1×

105Pa。

现在活塞上施加一水平外力缓慢拉动活塞：

（1）保持气缸内气体的温度不变，求活塞被拉至气缸边缘时封闭气体的压强（没有气体漏出）；

（2）活塞被拉至气缸边缘后，保持气体体积不变，逐渐升高温度直至外力恰好减小为零，求此时封闭气体的温度。

【分析】本题涉及玻意耳定律、查理定律的应用，要求学生确定气体的各个稳定状态及其状态参量，并运用恰当的气体实验定律解决问题，第一个过程是一定质量的气体在温度不变的条件下，体积增大压强减小的过程，运用玻意耳定律求解，第二个过程是在体积不变的条件下，温度升高压强增大的过程，运用查理定律求解。

同时要求判断外力恰好减小为零时封闭气体的压强为大气压强。

（1）气缸内气体的温度保持不变，根据玻意耳定律：

p1L1S＝p2L2S。

式中p1＝1×

105Pa，L1＝0.4m，L2＝L＝1m，得：

p2＝4×

104Pa。

（2）因为气缸内气体的体积不变，根据查理定律：

式中p2＝4×

104Pa，T2＝T1＝300K，p3＝1×

105Pa，得：

T3＝750K。

例题4

一足够高的内壁光滑的导热气缸竖直地浸放在盛有冰水混合物的水槽中，用不计质量的活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞的面积为1.5×

10-3m2，如图6－3所示。

开始时气体的体积为2.0×

10-3m3，现缓慢地在活塞上倒上一定量的细沙，最后活塞静止时气体的体积恰好变为原来的一半。

大气压强为1.0×

试求：

（1）倒在活塞上细沙的质量；

（2）在p-V图上画出气缸内气体的状态变化过程（请用箭头在图线上标出状态变化的方向）。

【分析】：

本题涉及玻意耳定律的应用，要求学生在变化过程中确定气体在稳定状态时的状态参量，并运用恰当的气体实验定律解决问题。

该过程是一定质量的气体在温度不变的条件下，压强增大体积减小的过程，可运用玻意耳定律求出末态的压强，再根据压强的计算，求出细沙的质量，在p-V图象中，等温过程是双曲线，根据计算结论就可画出气缸内气体在这个过程中的状态变化图。

【解答】：

p1V1＝p2V2。

式中p1＝1.0×

105Pa，V1＝2.0×

10-3cm3，V2＝1.0×

10-3cm3，代入数据得：

p2＝

Pa＝2.0×

105Pa

根据p2＝p1＋

，可得

m＝

kg

＝15kg.

（2）该过程是等温变化，在p-V图上是双曲线，根据以上数据可画出如图所示的状态变化图线。

学习训练

第一部分

（一）填空题

1．通常分子直径的数量级为________m；

乒乓球直径是3.8cm，其数量级为_______m；

地球直径是12740km，其数量级为_______m。

2．常规能源是指______________________________________________________，新能源是指_________________________________________________________；

能源的利用过程，实质上是能量的_________过程。

3．太阳能是最清洁的新能源。

为了环境保护，我们要大力开发像太阳能这样的新能源而减少使用像煤炭这样的常规能源，请划分下列能源的类别，把编号填入相应的表格：

①风能②核能③石油④潮汐能⑤地热能⑥天然气

类型

编号

常规能源

新能源

4．2010年上海世博会中的中国馆、世博中心和主题馆，太阳能的利用规模达到了历届世博会之最，总发电装机容量达到4.6×

103kW。

设