《第二章 气体、固体和液体》 参考课件1

单元整合一、封闭气体压强的计算方法封闭气体压强的计算是应用气体实验定律的基础,大致可分为平衡状态封闭气体压强的计算和加速运动系统封闭气体压强的计算。1.平衡状态下封闭气体压强的求法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p=p0+ρgh,p0为液面上方的大气压强液片法通常是在液体的最低点选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象,分析液片两侧受力情况,建立平衡方程消去面积,得到液片两侧压强相等,进而求得封闭气体的压强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)为研究对象,进行受力分析,利用牛顿第二定律列方程求解。例1(2020山东滨州三模)如图所示,一导热良好的足够长汽缸水平放置在光滑水平桌面上,桌面足够高,汽缸内有一活塞封闭了一定质量的理想气体。一足够长轻绳跨过定滑轮,一端连接在活塞上,另一端挂一钩码,滑轮与活塞间的轻绳与桌面平行,不计一切摩擦。已知当地重力加速度为g,大气压为p0,钩码质量为m1,活塞质量为m2,汽缸质量为m3,活塞横截面积为S,则释放钩码,汽缸稳定运动过程中,汽缸内理想气体的压强为(

)答案A二、变质量问题的分析解析变质量问题时,可以通过巧妙地选择合适的研究对象,使这类问题转化为一定质量的气体问题,用气体实验定律列方程求解。(1)打气问题向球、轮胎中充气是典型的变质量的气体问题。只要选择球内原有气体和即将打入的气体作为研究对象,就可把充气过程中气体质量变化的问题转化为定质量气体的状态变化问题。(2)抽气问题从容器内抽气的过程中,容器内的气体质量不断减小,这属于变质量问题。我们可以将每次抽气过程中抽出的气体和剩余气体作为研究对象,质量不变,故抽气过程看作是等温膨胀过程。(3)灌气问题将一个大容器里的气体分装到多个小容器中的问题也是典型的变质量问题。解决这类问题时,可以把大容器中的气体和多个小容器中的气体一起来作为研究对象,可将变质量问题转化为定质量问题。(4)漏气问题容器漏气过程中气体的质量不断发生变化,属于变质量问题。如果选容器内剩余气体和漏出的气体为研究对象,便可使问题变成一定质量的气体状态变化的问题,可用气体实验定律列方程求解。例2(2020山东泰安模拟)针对新型冠状病毒性肺炎的治疗,北京大学第一医院的主任医师在国务院联防联控机制新闻发布会上表示:无论轻重症,早期的氧疗都可以大大缓解这种疾病的发展。现有一个容积为400L的医用氧气罐,内部气体可视为理想气体,压强为15MPa,为了使用方便,用一批相同规格的小型氧气瓶(瓶内视为真空)进行分装,发现恰好能装满40个小氧气瓶,分装完成后原医用氧气罐及每个小氧气瓶内气体的压强均为3MPa,不考虑分装过程中温度的变化,则每个小氧气瓶的容积为(

)A.20L B.40L C.50L D.60L解析把氧气罐内的气体作为整体,在分装过程中,气体做等温变化,则初态:p1=15

MPa,V1=400

L;末态:p2=3

MPa,V2待求。根据玻意耳定律可得p1V1=p2V2解得V2=2

000

L每个小氧气瓶的容积故A、C、D错误,B正确。答案B三、相关联的气体问题应用理想气体状态方程解决相关联的两部分气体的问题时,要注意:(1)要把两部分气体分开看待,分别对每一部分气体分析初、末状态的p、V、T情况,分别列出相应的方程(应用相应的定律、规律),切不可将两部分气体视为两种状态;(2)要找出两部分气体之间的联系,如总体积不变,平衡时压强相等。例3(2020安徽蚌埠三模)如图甲所示,一竖直导热汽缸静置于水平桌面,用销钉固定的导热活塞将汽缸分隔成A、B两部分,每部分都密闭有一定质量的理想气体,此时A、B两部分气体体积相等,压强之比为2∶3,拔去销钉,稳定后A、B两部分气体体积之比为2∶1,如图乙所示。已知活塞的质量为M,横截面积为S,重力加速度为g,外界温度保持不变,不计活塞和汽缸间的摩擦,整个过程不漏气,求稳定后B部分气体的压强。四、气体状态变化的图像分析方法1.一定质量的理想气体不同状态变化图像的比较2.一定质量的理想气体一般状态图像的处理方法基本方法,化“一般”为“特殊”,如图是一定质量的某种气体的状态变化过程A→B→C→A。在V-T图线上,等压线是一簇延长线过原点的直线,过A、B、C三点作三条等压线分别表示三个等压状态,由图可知pA'<pB'<pC',即pA<pB<pC,所以A→B压强增大,温度降低,体积缩小,B→C温度升高,体积减小,压强增大,C→A温度降低,体积增大,压强减小。例4(2020上海静安区二模)如图所示为一定质量气体状态变化时的

图像,由图像可知,此气体的温度(

)A.先不变后升高

B.先不变后降低C.先降低后不变

D.先升高后