内容正文:
第八章 气体
第1节 气体的等温变化
一、玻意耳定律
1.内容:一定质量的气体,在温度保持不变时,它的压强和体积成反比.或者说,压强和体积的乘积保持不变.
2.公式:或.
3适用条件:
(1)气体质量不变、温度不变;
(2)气体温度不太低(与室温相比)、压强不太大(与大气压相比).
二、气体等温变化的图象
1.图象:一定质量的某种气体在图上的等温线是双曲线的一支,如图A所示,从状态M经过等温变化到状态N,矩形的面积相等,在图B中温度.
2.图象:斜率越大,温度越高,且直线的延长线过原点,如图C所示,可知.
第2节 气体的等容变化和等压变化
一、查理定律(等容变化)
1.内容:一定质量的气体,在体积不变的情况下,它的压强跟热力学温度成正比,这个规律叫做查理定律.
2.公式:或.
3.微观解释:一定质量的气体,体积保持不变时,分子的密集程度保持不变,在这种情况下,温度升高时,分子的平均动能增大,气体的压强就增大.
4.成立条件:
(1)气体的质量、体积保持不变;
(2)气体压强不太大,温度不太低.
5.图象:
(1)图中的等容线在t轴的截距是-273.15℃.
(2)图线是过原点的直线,体积越大,斜率越小,即.
二、盖—率萨克定律(等压变化)
1.内容:一定质量的某种气体,在体积不变的情况下,它的体积跟热力学温度成正比.
2.公式:或.
3.微观解释:一定质量的气体,温度升高时,分子的平均动能增大,只有气体的体积同时增大,使分子的密集程度减少,才能保持压强不变.
4.成立条件:
(1)气体质量不变、压强不变;
(2)气体温度不太低、压强不太大.
5.图象
(1)图象:一定质量的某种气体在图上的等压线是一条延长线过原点的倾斜直线.
(2)图象:图中的等压线在轴的截距是-273.15℃,在下图中.
第3节 理想气体的状态方程
一、理想气体
1.定义:在任何压强、任何温度下都严格遵从三个实验定律的气体叫做理想气体.
2.对理想气体的理解:
(1)实际气体在压强不太大(相对大气压),温度不太低(相对室温)时可当成理想气体处理;
(2)理想气体是一种理想化的模型,是对实际气体的科学抽象.
二、理想气体的状态方程
1.内容:一定质量的某种理想气体,在从一个状态变化到另一个状态时,尽管状态参量都可能改变但是压强跟体积的积与热力学温度的比值不变.
2.表达式:或.
3.推导方法:控制变量法,选定状态参量法.
4.成立条件:质量一定的理想气体.
例:如图所示为一定质量气体状态变化时的p-T图象,由图象可知,此气体的体积( )
A.先不变后变大 B.先不变后变小
C.先变大后不变 D.先变小后不变
解析:第一阶段为等温变化,压强变大,根据气体状态方程可知体积减小;第二阶段为等容变化,体积不变,所以体积先变小后不变,故ABC错误,D正确.
答案D
第4节 气体热现象的微观意义
一、气体分子运动的特点
1.理想性:气体分子距离比较大,分子间作用力很弱,分子除了相互碰撞或跟器壁碰撞外不受力而做匀速直线运动,因而会充满它能达到的整个空间.
2.现实性:气体分子数量巨大,分子之间频繁地碰撞,分子速度大小和方向频繁改变.
3.规律性:
(1)运动杂乱无章,任何一个方向运动的气体分子都有,各个方向运动的分子数目基本相等;
(2)大量气体分子的速率是按一定规律分布,呈“中间多,两头少”的分布规律.
二、气体温度的微观意义
1.温度越高,速度大的分子数目增多,分子的热运动越激烈.
2.理想气体的热力学温度T与分子的平均动能Ek成正比,即(a为比例常数),因此可以说温度是分子平均动能的标志.
三、气体压强的微观意义
1.气体压强的微观解释:大量分子频繁的撞击器壁的结果.
2.影响气体压强的因素:
(1)气体的平均分子动能(温度);
(2)分子的密集程度即单位体积内的分子数(体积).
四、气体实验定律的微观解释
1.玻意耳定律的微观解释:一定质量的某种理想气体,温度保持不变时,分子的平均动能是一定的.在这种情况下,体积减小时,分子的密度程度增大.
2.查理定律的微观解释:一定质量的某种气体,在体积不变的情况下,压强 p与热力学温度T成正比.
3.盖—吕萨克定律的微观解释:一定质量的某种气体,在压强不变的情况下,其体积V与热力学温度T成正比.
例:如p-V图所示,1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态,对应的温度分别是T1、T2、T3.用N1、N2、N3分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数,则N1______N2,T1______T3,N2_____N3.(填“大于”“小于”或“等于”).
解析:由pV=nRT得:,由图示图线可知,在状态1气体压强大于状态2气体压强,两状态下气体体积相等,