高中 高考物理气体和热力学定律PPT推荐.pptx

1、注意：绝对零度（0 K）是低温的极限，只能无限接近，但不可能达到。（2）体积（V）指气体分子所能达到的空间，即气体所能充满容器的 容积。（3）压强（p）定义：作用在器壁单位面积上的压力叫做气体压强。产生原因：由于大量气体分子无规则的运动而频繁碰撞 器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力。决定气体压强大小的因素宏观：决定于气体的 温度 和体积。微观：决定于分子的 平均动能 和分子的密集程度（单位 体积内的分子数）。b常用单位：柱（cmHg）。c 换 算 关 系：1atm cmHg 1.013105Pa 1.0105Pa。压强单位及换算关系a国际单位：帕，符号：Pa,1 Pa1 N/m2。标准大气压

2、（atm）；厘米汞763气体的三个实验定律玻意耳定律查理定律盖吕萨克定律一定质量的某种气 一 定 质量 的 某种 气 一定 质量的某种内体，在温度不变时，体，在体积保持不变气体，在压强不变时，其体积 V 与热力学温度 T 成正比容压强 p 与体积 V 成 时，压强 p 和热力学反比温度 T 成 正比续表玻意耳定律查理定律盖吕萨克定律表达式C（常量），或 pVT1T21 2 或pppTC（常量）pp1推论：TT1TC（常量）推论：VV1TT1p1V1p2V2V1V2 T 1T2V或 解观 定。在这种情况下，不变。在这种情况 有气体的体积同时体积减小时，分子的 下，温度升高时，分 增大，使分子的密

3、集释 密集程度增大，气体 子的平均动能增大，程度减小，才能保持的压强就 增大气体的压强就 增大续表玻意耳定律查理定律盖吕萨克定律微温度保持不变时分子的 平均动能 一体积保持不变时分子的 密集程度 保持温度升高时分子的平均动能增大。只压强不变玻意耳定律条件适用实际气体在压强不太大续表查理定律盖 吕萨克定律（相对于 1 标准气压）、温度不太低（相对于常温）的情况遵守三个实验定律4 理想气体的状态方程（1）理想气体宏观上讲，理想气体是指在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体。实际气体在压强不太大、温度 不太低的条件下，可视为理 想气体。pV或 T C（恒量）。微观上讲，理想气体的分子间除 碰撞 外无

4、其他作用力，分子本身没有体积，即它所占据的空间认为都是可以被压缩 的空间。（2）理想气体的状态方程内容：一定质量的某种理想气体从一个状态 1 变化到另 一个状态 2 时，尽管 p、V、T 都可能改变，但是压强跟体积 的乘积 与 热力学温度 的比值保持不变。p1V1p2V2T1T数学表达式：2深化理解理想气体的微观模型1.气体分子的体积可忽略不计，即可看成质点。2.气体分子除碰撞外不受其他力的作用。3.气体分子除碰撞外做匀速直线运动。4.气体的分子势能为零，其内能由分子数和分子的平 均动能决定（宏观上由物质的量及温度决定，与体积无关）。小题速验（判断正误）1温度升高，气体分子的平均速率增大，且气

5、体中每个分子的速率都增大。（）2.气体压强是由于气体受到重力产生的。（3.大气压强是由于空气受重力而产生的。（）4一定质量的某种气体在 V 一定时 pT；在 p 一定时 VT。在 T 一定时 pV定值。（）5一定质量的理想气体，p、V、T 三个参量不可能发生只有一个参量变化的情况。（答案：1.）2.3.4.5.（2）表达式：U。（3）第一类永动机违背了能量守恒定律。二、热力学定律与能量守恒定律1热力学第一定律（1）内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向 它传递的热量 与外界对它所做的功 的和。QW深化理解1.热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式 改变内能的过程是等效的，而且给出了内

6、能的变化量与做功、热传递之间的定量关系。应用时各个量的单位应统一为国际单 位制中的焦耳。2.对公式 UQW 符号的规定符号WQU外界对物体做功物体吸收热量内能增加物体对外界做功物体放出热量内能减少不产生（开尔文表述）。（2）第二类永动机不违背能量守恒定律。违背热力学第二定律。2.热力学第二定律（1）两类表述热量不能 自发地从低温物体传到高温物体（克劳 修斯表述）。不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而其他影响深化理解在热力学第二定律的表述中，“自发地”“不产生其 他影响”的涵义1.“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方 向性，不需要借助外界提供能量的帮助。2.“不产生其他影响”是指发

7、生的热力学宏观过程 只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响。如吸热、放热、做功等。3能量守恒定律（1）内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只 能从一种形式转化 为另一种形式，或者从一个物体 转移 到别 的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。（2）理解及应用自然界中能量的存在有多种形式：物体运动具有动能、分子运动具有分子动能、电荷具有电势能、原子核内部粒子的 运动具有原子能等，可见，在自然界中不同的能量形式与不同 的运动 形式相对应。不同形式的能量之间可以相互转化，且这一转化过程是通过来实现的。某种形式的能量减少，一定有其他形式的能量某个物体的能量减少，一定有其他

8、物体的能量做功增加相，等且减少量和增加量一定。增加相等，且减少量和增加量一定。小题速验（判断正误）1做功和热传递的实质是相同的。（）2物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变。（）3在给自行车打气时，会发现打气筒的温度升高，这是因为外界对气体做功。（）（4自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，能量正在消失。）5利用河水的能量使船逆水航行的设想，符合能量守恒定律。（）6热机中，燃气的内能可以全部变为机械能而不引起其他变化。（）7热量可以从高温物体传给低温物体。（）答 案：1.2.3.4.5.6.7.考点一封闭气体压强的计算1考查气缸与活塞封闭的气体压强 如图所 示，一圆筒形气缸静止置于地面上，气缸的质

9、量为M，活塞（连同手柄）的质量为 m，气缸内部的横截 面积为 S，大气压强为 p0，平衡时气缸内的容积为V。现用手握住活塞手柄缓慢向上提。设气缸足够长，不计 气缸内气体的重力和活塞与气缸壁间的摩擦，求开始气缸内 封闭气体的压强和刚提离地面时封闭气体的压强。解析：开始时由于活塞处于静止，由平衡条件可得01pmgp Smgp S，则 p1 0 S当气缸刚提离地面时气缸处于静止，气缸与地面间无作用力，因此由平衡条件可得 p2SMgp0SMg则 p2p0 S。0答案：p mgSp0MgS2考查液柱封闭的气体压强 若已知大气压强为 p0，在图中各装置均处于静止状态，图中液体密 度均为，求被封闭气体的压强

10、。在图甲中，以高为 h 的液柱为研究对象，由二力平衡知p 气 SghSp0S所以 p 气p0gh在图乙中，以 B 液面为研究对象，由平衡方程 F 上F 下有：p 气 SghSp0Sp 气p0gh在图丙中，以 B 液面为研究对象，有3p 气ghsin 60pBp0，所以 p 气p0 2 gh在图丁中，以液面 A 为研究对象，由二力平衡得p 气 S（p0gh1）S，所以 p 气p0gh1。答案：甲：p0gh乙：p0gh3丙：p0 2 gh丁：p0gh1封闭气体压强的计算方法1平衡状态下气体压强的求法（1）液面法：选取合理的液面为研究对象，分 析液面两侧受力情况，建立平衡方程，消去面积，得到液面两侧

11、压强相等方程，求得气体的压强。（2）平衡法：选取与气体接触的液柱（或活塞、气缸）为研究对象进行受力分析，得到液柱（或 活塞、气缸）的受力平衡方程，求得气体的压强。通关锦囊2加速运动系统中封闭气体压强的求法选取与气体接触的液柱（或活塞、气缸）为研究 对象，进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程 求解。通关锦囊（3）等压面法：在连通器中，同一种液体（中间 不间断）同一深度处压强相等。液体内深 h 处的总 压强 pp0gh，p0 为液面上方的压强。考点二气体实验定律的应用题点一气缸类问题1考查玻意耳定律的应用 如图，密闭汽缸两 侧与一 U 形管的两端相连，汽缸壁导热；U 形管内盛有密度为 7.5102

12、kg/m 3 的液体。一活塞将汽缸分成左、右两个气室，开始时，左气室的体积是右气室的体积的一半，气 体的压强均为 p04.5103Pa。外界温度保持不变。缓慢向右拉 活塞使 U 形管两侧液面的高度差 h40 cm，求此时左、右两气 室的体积之比。取重力加速度大小 g10 m/s2，U 形管中气体的 体积和活塞拉杆的体积忽略不计。（2016海南高考）解析：设初始状态时汽缸左气室的体积为 V01，右气室的体积为 V02；当活塞至汽缸中某位置时，左、右气室的压强分别为p1、p2，体积分别为 V1、V2，由玻意耳定律得 p0V01p1V1p0V02p2V2依题意有 V01V02V1V2由力的平衡条件有

13、 p2p1gh联立式，并代入题给数据得2V23V V 9V2 01011013由此解得 V12V01（另一解不合题意，舍去）由式和题给条件得 V1V211。112考查查理定律的应用扣在水平桌面上的热杯盖有时会发生被顶起的现象。如图，截面积为 S 的热杯盖扣在水平桌面 上，开始时内部封闭气体的温度为 300 K，压强为大气压强 p0。当封闭气体温度上升到 303 K 时，杯盖恰好被整体顶起，放出 少许气体后又落回桌面，其内部气体压强立刻减为 p0，温度仍 为 303 K。再经过一段时间，内部气体温度恢复到 300 K。整 个过程中封闭气体均可视为理想气体。求：（2015山东高考）（1）当温度上升

14、到303 K 且尚未放气时，封闭气体的压强；（2）当温度恢复到300K 时，竖直向上提起杯盖所需的最小力。（1）以开始封闭的气体为研究对象，由题意 可知，初状态温度 T0300 K，压强为 p0，末状态温11T0p0p1T1度 T 303 K，压强设为 p，由查理定律得101代入数据得 p1100p0。（2）设杯盖的质量为 m，刚好被顶起时，由平衡条件得p1Sp0Smg放出少许气体后，以杯盖内的剩余气体为研究对象，由题意可知，初状态温度 T2303 K，压强 p2p0，末状态温度 T3300 K，3p2p3TT23压强设为 p，由查理定律得设提起杯盖所需的最小力为 F，由平衡条件得Fp3Sp0

15、Smg10 1000联立式，代入数据得 F 201p S。（1）100p0101201（2）10 100p0S3考查玻意耳定律与盖吕萨克定律的综合一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形气缸 内。气缸壁导热良好，活塞可沿气缸壁无摩擦地滑动。开始时气体压强为 p，活塞下表面相对于气缸底部的高 度为 h，外界的温度为 T0。现取质量为 m 的沙子缓慢地h倒在活塞的上表面，沙子倒完时，活塞下降了4。若此后外界的温度变为 T，求重新达到平衡后气体的体积。已 知外界大气的压强始终保持不变，重力加速度大小为 g。（2014全国卷）解析：设气缸的横截面积为 S，沙子倒在活塞上后，对气体产生的压强为 p，由玻意耳定律得14phS（pp）h h S解得 p p1 3外界的温度变为 T 后，设活塞距底面的高度为 h。根据盖吕萨克定律，得1h h S4T0hST4T0解得 h 3T hmg根据题意可得 p S 气体最后的体积为 VSh联立式得 V9