1.4 科学探究：气体压强与体积的关系 课件-2022-2023学年高二下学期物理鲁科版（2019）选择性必修第三册

1.4 科学探究： 气体压强与体积的关系　 在生产生活中，有许多现象与气体的状态及其变化有关。 氦气球升空时，随着高度的增加，球内气体的压强、温度和体积都在变化。 1、气体的状态参量 对一定质量的气体，其宏观状态通常可用体积V、温度T和压强p 这三个物理量来描述，这些描述系统状态的物理量称为系统的状态参量。 （1）气体的体积 气体的体积是指气体分子能够到达的空间，气体具有很强的流动性，它总能充满整个容器，因此，气体的体积通常就等于容器的容积。 V1 V2 （2）气体的温度 温度是描述物体冷热程度的物理量，也是物体内分子平均动能的标志。 ①气体温度的高低，取决于气体分子无规则运动的剧烈程度。 气体分子无规则运动加剧，分子平均动能增大，气体温度升高； 气体分子无规则运动减弱，分子平均动能减小，气体温度降低。 ②温度的标定方法。 摄氏温标 标准大气压下冰水混合物的温度标定为 0 0C ，水的沸腾温度标定为 100 0C ，把 0-100 0C之间划分为 100 等份，每一等份表示 1 0C并以此比例往 0 0C以下和 100 0C以上扩展。 用摄氏温标表示的温度称为摄氏温度，用符号 t 表示，单位是摄氏度，符号为0C。 温度的国际单位是热力学温度的单位开尔文，符号为 K。 T= t + 273.15 K 热力学温度与摄氏温度的关系 (3)气体的压强 气体内部各个方向都存在压强，这种压强称为气体压强，简称气压。 气体压强是怎样产生的呢？ 模拟气压的产生 如图所示，在玻璃筒内装入一些塑料小球代表气体分子，在小球上面放一轻质活塞，用电动机带动振动器使小球运动。当电动机启动后，活塞受小球的撞击，悬浮在一定的高度。改变电动机的转速，观察活塞高度的变化。保持电动机的转速不变，增加塑料小球的数目再观察活塞高度的变化。 ①活塞悬浮一定的高度 ②电机转速变大，小球速率增加、活塞高度越高 ③小球数量越多，小球撞击越频繁、活塞高度越高 容器中的气体分子在做无规则运动时，容器壁受到分子的频繁撞击。每个分子撞击容器壁产生的力是短暂的、不连续的，但大量分子的频繁撞击，就会使容器壁受到一个稳定的压力，从而产生压强。 气体分子的运动是无规则的，气体分子向各个方向运动的概率相同，对容器壁各处的撞击效果也相同，因此,气体对容器壁的压强处处相等。 当气体温度升高时，高速率的气体分子数增多，整体上分子运动更加剧烈，分子对容器壁的撞击力加大且撞击更加频繁，使得气体的压强增大 [ 图 ( a )]若单位体积内的分子数增加，气体分子撞击容器壁也会更加频繁，使得气体的压强增大[ 图 ( b )] （1）气体的温度 （2）单位体积的分子数 气体的压强与气体温度和单位体积内的分子数有关，温度越高，单位体积内的分子数越多，气体的压强越大。 影响气体压强的因素 ABC 练一练 1．大量气体分子运动的特点是(　　 ) A．分子除相互碰撞或跟容器壁碰撞外，可在空间里自由移动 B．分子的频繁碰撞致使它做杂乱无章的热运动 C．分子沿各方向运动的机会相等 D．分子的速率分布毫无规律 2.一定质量的气体，下列叙述中正确的是(　　) A．如果体积减小，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大 B．如果压强增大，气体分子对单位面积器壁的压力一定增大 C．如果温度升高，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大 D．如果分子密度增大，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大 影响气体压强的因素 气体温度 单位体积的分子数（即体积） B 练一练 2、气体的压强 h 封闭气体压强为p=？ 对液柱进行受力分析： mg pS p0·S 如果p0=76cmHg，则p=76-h cmHg： 力平衡法： 选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析,得到液柱(或活塞)的受力平衡方程,求得气体的压强。 大气压强p0=76cmHg=1.01×105Pa 以下二图都是平衡状态） h h ɵ h 练习 h 封闭气体压强为p=？ 对液柱进行受力分析： mg pS p0·S 如下图玻璃管与液柱一起向下加速运动（加速度为a），此时气体压强p=？ a h h a a 练习 连通器 等压面法：由帕斯卡定律知，在连通器中,同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等。 对液柱h1进行受力分析求出A气体的压强pA： 对液柱h2进行受力分析求出B气体的压强pB： pA＝p0＋ρgh1， pB＋ρgh2＝pA 所以：pB＝p0＋ρg(h1－h2)。 大气压强p0=76cmHg=1.01×105P （以下二图都是平衡状态） 已知