11.1～11.3 气体、液体和固体（课件）-【上好课】高二物理同步精品课堂（沪科版2020上海选择性必修第三册）

第十一章 气体、液体、固体 第一~三节 主讲教师：XXX 1 1 2 第十章 分子动理论 目录 01 气体的状态 02 气体的等温变化 03 气体的等容变化和等压变化 3 第十一章 新课引入 孔明灯 发明于18 世纪明灯和热气球都是通过加热气体获得向上的动力，但 要了解它们上升的原理，还必须进一步研究气体的相关性质 4 第十一章 气体宏观状态的描述 一定质量的气体是由大量做无规则运动的分子组成的系统，宏观上表现为充满一定的 空间，具有热学、力学等物理性质。我们分别用体积、温度和压强来描述气体的这些宏观物理性质。 5 第十一章 状态参量 对象 参量类型 状态参量： 质点的运动状态 位置和速度v 运动学参量 系统的空间范围 体积V 系统间或内部力的作用 压强P 几何参量 力学参量 热学参量 确定系统冷热程度 温度T 例如：某钢瓶容积为100L，其内煤气温度为20oC时的气压为5atm。 表示系统某种性质的物理量 描述 状态参量 热力学系统 6 第十一章 ● 气体的体积 组成气体的大量分子总能充满整个容器=此气体的体积就是盛放气体容器的容积。 7 第十一章 ● 气体的温度 将两个温度不同的系统互相接触，这两个系统的状态都会变化，热的变冷，冷的变 热。经过一段时间后，这两个系统的状态不再变化，达到平衡，这种平衡叫做热平衡，处于热平衡状态的两个系统具有相同的温度。为了定量地描述温度，就必须建立温标。常用 的温标有摄氏温标、热力学温标等。 8 第十一章 一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。温度是标志一个系统与另一个系统是否处于热平衡状态的物理量，这就是常用温度计能够用来测量温度的基本原理． 即：两系统处于热平衡时，存在一个数值相等的态函数，这个态函数就是温度。定义中“共同的热学性质”就是初中所说的“冷热程度” 热平衡定律表明，当两个系统A、B处于热平衡时，它们必定具有某个共同的热学性质，我们就把表征这一“共同的热学性质”的物理量叫作温度（temperature）。 9 第十一章 （1）热平衡：如果两个系统相互接触而传热，这两个系统的状态参量将会互相影响而分别改变。经过一段时间后，各自的状态参量不再变化（达到了相同的温度），这说明两个系统达到了平衡，我们就说两个系统达到了热平衡。（两个系统是通过热传递达到的平衡） （2）两个系统达到热平衡的实质：接触时两系统不再进行热传递。不传热的充分条件是温度相同，因此两系统达到热平衡时，两个系统不再变化的状态参量是温度T。 （3）理解：①平衡态不是热平衡。平衡态是对某一系统而言的，而热平衡是对两个接触的系统而言的。 ②即使两个物体没接触过，但只要两个系统在接触时它们的状态不发生变化,我们就说这两个系统原来就处于热平衡。 10 第十一章 平衡态与热平衡的比较 平衡态 热平衡 区别 研究对象 判断依据 联系 一个系统 两个接触的系统 系统不受外界影响，状态参量不变 两个系统温度相同 处于热平衡的两个系统都处于平衡态 11 第十一章 ● 气体的压强 容器壁单位面积上所受的气体分子压力就是气体的压强，用字母p 表示，国际单位是 帕斯卡 (Pa) ，简称帕。 容器内大量运 动的气体分子对容器器壁的不断撞击也会产生压力。当气体处于 平衡状态时，尽管单个分子对器壁的撞击作用是断续的、随机 的，但大量分子对容器撞击所产生的压力却是持续的、稳定的。 一定质量的气体压强与分子的质量、分子运动的速度和单位时间 内撞击单位面积器壁的分子数等有关，即与温度和容器内的分子 数密度 (单位体积内的分子数) 有关。 12 第十一章 气体的等温变化 3、温度 2、体积 1、压强 热力学温度T ：开尔文 T = t ＋ 273 K 体积 V 单位：有m3、L、mL等 压强 p 单位：Pa（帕斯卡） 复习：气体的状态参量（P、V、T） 多变量问题，如何研究？ ——控制变量法 ≈10m水柱 13 第十一章 等温变化 01 （2）说明：气体的状态参量（P、V、T），三个量中有两个或三个都发生了变化，气体状态就发生了改变。 （1）定义：一定质量的气体，在温度不变的条件下其压强与体积的变化。我们把这种变化叫做等温变化。（ m不变；T不变） 想一想 三个状态参量中可以只变化一个吗？ PV=nRT （克拉伯龙方程） P:atm V:L R=0.082 P:Pa V:m3 R=8.31 14 第十一章 探究气体等温变化的规律 （1）定性研究 健身球自然放地面上时，手摸球的触感——很软； 一个人压在健身球上面，手摸球的触感——很硬。 结论：质量一定的气体，体积越小，压强越大。 15 第十一章 【实验思路】 （2）定量研究 针对气体的研究，我们可以先选定一个热力学系统，比如一定质量的