上海高中物理会考复习——内能气体定律.pptx
上海高中物理会考复习上海高中物理会考复习内能气体定律内能气体定律一、分子动理论一、分子动理论一、分子动理论一、分子动理论1 1、物质是由大量分子组成的物质是由大量分子组成的物质是由大量分子组成的物质是由大量分子组成的实验实验实验实验：（：（：（：（单分子）油膜法测分子的直径单分子）油膜法测分子的直径单分子）油膜法测分子的直径单分子）油膜法测分子的直径原理：假设形成单分子油膜原理：假设形成单分子油膜原理：假设形成单分子油膜原理：假设形成单分子油膜,并将分子近似看成球并将分子近似看成球并将分子近似看成球并将分子近似看成球形；且分子一个紧挨着一个地排列。形；且分子一个紧挨着一个地排列。形；且分子一个紧挨着一个地排列。形；且分子一个紧挨着一个地排列。油滴的体积油滴的体积形成单分子油膜的面积形成单分子油膜的面积分子直径的数量级为分子直径的数量级为10-10m;分子质量的数量级分子质量的数量级10-2610-27kg。第1页/共28页联系微观和宏观物理量的桥梁联系微观和宏观物理量的桥梁联系微观和宏观物理量的桥梁联系微观和宏观物理量的桥梁阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数 N NA A=6.0210=6.02102323molmol-1-1一个分子的质量：一个分子的质量：第2页/共28页2 2、分子永不停息地做无规则的运动分子永不停息地做无规则的运动分子永不停息地做无规则的运动分子永不停息地做无规则的运动实验：实验：实验：实验：（1 1）扩散现象）扩散现象）扩散现象）扩散现象不同物质相互接触彼此进入对方的现象。不同物质相互接触彼此进入对方的现象。不同物质相互接触彼此进入对方的现象。不同物质相互接触彼此进入对方的现象。（2）布朗运动布朗运动液体中悬浮颗粒的无规则运动。液体中悬浮颗粒的无规则运动。意义：悬浮微粒受到液体分子来自各个方向撞击力不平意义：悬浮微粒受到液体分子来自各个方向撞击力不平 衡，而做无规则的运动，是液体分子无规运动的反映。衡，而做无规则的运动，是液体分子无规运动的反映。温度越高，扩散越快，布朗运动越剧烈。温度越高，扩散越快，布朗运动越剧烈。（3）分子速率分布的统计规律分子速率分布的统计规律 大多数分子，其速率都在某个数值附近，离开这个数值越远，分子数越少。大多数分子，其速率都在某个数值附近，离开这个数值越远，分子数越少。伽耳顿板实验伽耳顿板实验第3页/共28页3 3、分子间存在相互作用的引力和斥力、分子间存在相互作用的引力和斥力、分子间存在相互作用的引力和斥力、分子间存在相互作用的引力和斥力分子力分子力分子力分子力 ：分子间：分子间：分子间：分子间同时同时同时同时存在相互作用的引力和存在相互作用的引力和存在相互作用的引力和存在相互作用的引力和斥力，它们的斥力，它们的斥力，它们的斥力，它们的合力合力合力合力叫做分子力。叫做分子力。叫做分子力。叫做分子力。分子间的作用力与距离的关系分子间的作用力与距离的关系实验表现：实验表现：物体被拉断很费力，但也不能无限度地被压缩。物体被拉断很费力，但也不能无限度地被压缩。0合力合力斥力斥力引力引力Fr0r第4页/共28页课堂练习课堂练习1 1、估算一个水分子的体积大约为多少？、估算一个水分子的体积大约为多少？、估算一个水分子的体积大约为多少？、估算一个水分子的体积大约为多少？2 2、相同质量的、相同质量的、相同质量的、相同质量的0 0的水和冰，哪一个内能大？的水和冰，哪一个内能大？的水和冰，哪一个内能大？的水和冰，哪一个内能大？第5页/共28页二、气体的三个实验定律二、气体的三个实验定律二、气体的三个实验定律二、气体的三个实验定律1 1、三个状态参量、三个状态参量、三个状态参量、三个状态参量（1 1）体积）体积）体积）体积V V（2 2）温度）温度）温度）温度T T 采用热力学温标采用热力学温标采用热力学温标采用热力学温标 国际单位：开（尔文）国际单位：开（尔文）国际单位：开（尔文）国际单位：开（尔文）K K T=t+273 T=t+273 T=T=t t（3）压强）压强p 类比实验类比实验模拟气体压强的产生模拟气体压强的产生 气体压强是由于大量分子无规则运动，对容器壁频繁撞击而产生的持续的压力，单位面积上所受的压力为压强。气体压强是由于大量分子无规则运动，对容器壁频繁撞击而产生的持续的压力，单位面积上所受的压力为压强。第6页/共28页气体压强的计算方法气体压强的计算方法气体压强的计算方法气体压强的计算方法方法一：根据力的平衡求解方法一：根据力的平衡求解 大气压强为大气压强为p0Mm0mS第7页/共28页方法二：根据连通器的原理，同种不间断的液体方法二：根据连通器的原理，同种不间断的液体方法二：根据连通器的原理，同种不间断的液体方法二：根据连通器的原理，同种不间断的液体在同一水平面上的压强处处相等。在同一水平面上的压强处处相等。在同一水平面上的压强处处相等。在同一水平面上的压强处处相等。第8页/共28页例：下面所示各图中，管中液体均是水银，装置均例：下面所示各图中，管中液体均是水银，装置均例：下面所示各图中，管中液体均是水银，装置均例：下面所示各图中，管中液体均是水银，装置均静止，液面差为静止，液面差为静止，液面差为静止，液面差为h h、h h1 1、h h2 2（cmcm），水银密度为），水银密度为），水银密度为），水银密度为（kg/mkg/m3 3）大气压强为）大气压强为）大气压强为）大气压强为p p0 0（PaPa），写出各图中），写出各图中），写出各图中），写出各图中被封闭的气体压强被封闭的气体压强被封闭的气体压强被封闭的气体压强P P的表达式。的表达式。的表达式。的表达式。第9页/共28页2 2、实验定律、实验定律、实验定律、实验定律（1 1）玻意耳定律）玻意耳定律）玻意耳定律）玻意耳定律内容：一定质量的气体，在内容：一定质量的气体，在内容：一定质量的气体，在内容：一定质量的气体，在温度不变温度不变温度不变温度不变的条件的条件的条件的条件下，压强与体积成反比。下，压强与体积成反比。下，压强与体积成反比。下，压强与体积成反比。公式：公式：公式：公式：或p-V图像：等温线图像：等温线 一定质量的气体，温度越高，等温线离开坐标轴越远。一定质量的气体，温度越高，等温线离开坐标轴越远。10Vp23第10页/共28页1 1、如图所示，容器内封闭有一定质量的气体，平、如图所示，容器内封闭有一定质量的气体，平、如图所示，容器内封闭有一定质量的气体，平、如图所示，容器内封闭有一定质量的气体，平衡时，活塞与容器底相距衡时，活塞与容器底相距衡时，活塞与容器底相距衡时，活塞与容器底相距15cm15cm，当活塞下方，当活塞下方，当活塞下方，当活塞下方悬吊质量为悬吊质量为悬吊质量为悬吊质量为4.0kg4.0kg重物时，活塞下降重物时，活塞下降重物时，活塞下降重物时，活塞下降5cm5cm，设，设，设，设大气压大气压大气压大气压p p0 0=1.010=1.0105 5PaPa，活塞质量及摩擦均不，活塞质量及摩擦均不，活塞质量及摩擦均不，活塞质量及摩擦均不计。求：计。求：计。求：计。求：（1 1）活塞的横截面积；）活塞的横截面积；）活塞的横截面积；）活塞的横截面积；（2 2）若将容器转过）若将容器转过）若将容器转过）若将容器转过180180，使重物压在活塞上，则，使重物压在活塞上，则，使重物压在活塞上，则，使重物压在活塞上，则平衡后此活塞离容器底的距离为多大平衡后此活塞离容器底的距离为多大平衡后此活塞离容器底的距离为多大平衡后此活塞离容器底的距离为多大？（g=10m/sg=10m/s2 2）第11页/共28页2 2、如图所示，竖直放置的、如图所示，竖直放置的、如图所示，竖直放置的、如图所示，竖直放置的U U形管，左端封闭右端形管，左端封闭右端形管，左端封闭右端形管，左端封闭右端开口，管内水银将长开口，管内水银将长开口，管内水银将长开口，管内水银将长19cm19cm的空气柱封在左管内，的空气柱封在左管内，的空气柱封在左管内，的空气柱封在左管内，此时两管内水银面的高度差为此时两管内水银面的高度差为此时两管内水银面的高度差为此时两管内水银面的高度差为4cm4cm，大气压强，大气压强，大气压强，大气压强为标准大气压为标准大气压为标准大气压为标准大气压76cmHg76cmHg。现向右管内再注入水银，。现向右管内再注入水银，。现向右管内再注入水银，。现向右管内再注入水银，使空气柱长度减少使空气柱长度减少使空气柱长度减少使空气柱长度减少1cm1cm，若温度保持不变，则，若温度保持不变，则，若温度保持不变，则，若温度保持不变，则需注入水银柱的长度为多少需注入水银柱的长度为多少需注入水银柱的长度为多少需注入水银柱的长度为多少?第12页/共28页3 3、把一根两端开口粗细均匀的玻璃管竖直插入、把一根两端开口粗细均匀的玻璃管竖直插入、把一根两端开口粗细均匀的玻璃管竖直插入、把一根两端开口粗细均匀的玻璃管竖直插入水银槽中，当玻璃管露出水银部分长水银槽中，当玻璃管露出水银部分长水银槽中，当玻璃管露出水银部分长水银槽中，当玻璃管露出水银部分长27cm27cm时，时，时，时，将其上端封闭，然后再把玻璃管缓慢地竖直将其上端封闭，然后再把玻璃管缓慢地竖直将其上端封闭，然后再把玻璃管缓慢地竖直将其上端封闭，然后再把玻璃管缓慢地竖直下压下压下压下压8cm8cm，已知大气压强是，已知大气压强是，已知大气压强是，已知大气压强是75cmHg75cmHg。试求管。试求管。试求管。试求管内外水银面的高度差。内外水银面的高度差。内外水银面的高度差。内外水银面的高度差。第13页/共28页假设法：分析管内外液面高度差的变化假设法：分析管内外液面高度差的变化假设法：分析管内外液面高度差的变化假设法：分析管内外液面高度差的变化4 4、如图，竖直插入水银槽中的玻璃管，上端封、如图，竖直插入水银槽中的玻璃管，上端封、如图，竖直插入水银槽中的玻璃管，上端封、如图，竖直插入水银槽中的玻璃管，上端封闭，下端开口，管内封闭着一段空气柱，管闭，下端开口，管内封闭着一段空气柱，管闭，下端开口，管内封闭着一段空气柱，管闭，下端开口，管内封闭着一段空气柱，管内外水银面高度差为内外水银面高度差为内外水银面高度差为内外水银面高度差为h h，如大气压强不变，当，如大气压强不变，当，如大气压强不变，当，如大气压强不变，当将玻璃管缓缓地向下压些，若管内气体温度将玻璃管缓缓地向下压些，若管内气体温度将玻璃管缓缓地向下压些，若管内气体温度将玻璃管缓缓地向下压些，若管内气体温度保持不变，则管内外水银面的高度差将保持不变，则管内外水银面的高度差将保持不变，则管内外水银面的高度差将保持不变，则管内外水银面的高度差将 ，管内空气柱的长度将，管内空气柱的长度将，管内空气柱的长度将，管内空气柱的长度将 （填（填（填（填“不变不变不变不变”、“变大变大变大变大”或或或或“变小变小变小变小”）。）。）。）。h第14页/共28页（2 2）查理定律查理定律查理定律查理定律内容：一定质量的气体，在体积不变时，压内容：一定质量的气体，在体积不变时，压内容：一定质量的气体，在体积不变时，压内容：一定质量的气体，在体积不变时，压强强强强p p与与与与热力学温度热力学温度热力学温度热力学温度成正比。成正比。成正比。成正比。公式：公式：公式：公式：或或p-T图像：等容线图像：等容线 pt/V1V20 273V1V2T/Kp0 一定质量的气体，等容线的斜率与体积成反比。一定质量的气体，等容线的斜率与体积成反比。第15页/共28页（3 3）盖盖盖盖吕萨克定律吕萨克定律吕萨克定律吕萨克定律内容：一定质量的气体，在压强不变时体积内容：一定质量的气体，在压强不变时体积内容：一定质量的气体，在压强不变时体积内容：一定质量的气体，在压强不变时体积与与与与热力学温度热力学温度热力学温度热力学温度成正比。成正比。成正比。成正比。公式：公式：公式：公式：或或V-T图像：等压线图像：等压线 Vt/p1p20273p1p2T/KV0一定质量的气体，等压线的斜率与压强成反比。一定质量的气体，等压线的斜率与压强成反比。第16页/共28页定性分析（假设法）讨论液柱移动方向定性分析（假设法）讨论液柱移动方向定性分析（假设法）讨论液柱移动方向定性分析（假设法）讨论液柱移动方向5 5、两端封闭的粗细的细玻璃管内一段水银柱，将、两端封闭的粗细的细玻璃管内一段水银柱，将、两端封闭的粗细的细玻璃管内一段水银柱，将、两端封闭的粗细的细玻璃管内一段水银柱，将管内空气分隔成管内空气分隔成管内空气分隔成管内空气分隔成A A、B B两部分，当竖直放置时，两部分，当竖直放置时，两部分，当竖直放置时，两部分，当竖直放置时，A A端空气柱的长度大于端空气柱的长度大于端空气柱的长度大于端空气柱的长度大于B B端空气柱的长度，如图端空气柱的长度，如图端空气柱的长度，如图端空气柱的长度，如图所示，现将其完全插到温度大于室温的热水中所示，现将其完全插到温度大于室温的热水中所示，现将其完全插到温度大于室温的热水中所示，现将其完全插到温度大于室温的热水中去，仍使其处于竖直状态，则水银柱将去，仍使其处于竖直状态，则水银柱将去，仍使其处于竖直状态，则水银柱将去，仍使其处于竖直状态，则水银柱将 （）（A A）向）向）向）向B B端移动端移动端移动端移动;（B B）向）向）向）向A A端移动端移动端移动端移动;（C C）不移动）不移动）不移动）不移动;（D D）以上三种情况都有可能）以上三种情况都有可能）以上三种情况都有可能）以上三种情况都有可能.AB第17页/共28页6 6、如图，圆筒型汽缸、如图，圆筒型汽缸、如图，圆筒型汽缸、如图，圆筒型汽缸A A倒置在水平地面上，汽缸内倒置在水平地面上，汽缸内倒置在水平地面上，汽缸内倒置在水平地面上，汽缸内封闭了一定质量的空气。汽缸的质量封闭了一定质量的空气。汽缸的质量封闭了一定质量的空气。汽缸的质量封闭了一定质量的空气。汽缸的质量mm1 1=10kg=10kg，汽缸壁厚度不计，内有一个活塞汽缸壁厚度不计，内有一个活塞汽缸壁厚度不计，内有一个活塞汽缸壁厚度不计，内有一个活塞B B，其截面积，其截面积，其截面积，其截面积S=50cmS=50cm2 2，活塞质量，活塞质量，活塞质量，活塞质量mm2 2=1kg=1kg，与缸壁之间摩擦，与缸壁之间摩擦，与缸壁之间摩擦，与缸壁之间摩擦不计，外界大气压强不计，外界大气压强不计，外界大气压强不计，外界大气压强p p0 0=1.0=1.0 10105 5PaPa。当汽缸内。当汽缸内。当汽缸内。当汽缸内气体温度为气体温度为气体温度为气体温度为2727时，气体的压强也是时，气体的压强也是时，气体的压强也是时，气体的压强也是p p0 0。现对汽现对汽现对汽现对汽缸加热，使气体温度升高，当温度升到多少摄氏缸加热，使气体温度升高，当温度升到多少摄氏缸加热，使气体温度升高，当温度升到多少摄氏缸加热，使气体温度升高，当温度升到多少摄氏度时，汽缸与地面之间没有压力度时，汽缸与地面之间没有压力度时，汽缸与地面之间没有压力度时，汽缸与地面之间没有压力?（g=10m/sg=10m/s2 2）BA第18页/共28页7 7、如图所示，容器、如图所示，容器、如图所示，容器、如图所示，容器C C 中装有一定质量的气体，它中装有一定质量的气体，它中装有一定质量的气体，它中装有一定质量的气体，它与与与与U U 形压强计相连，压强计中形压强计相连，压强计中形压强计相连，压强计中形压强计相连，压强计中B B 管水银面比管水银面比管水银面比管水银面比A A 管水银面管水银面管水银面管水银面D D 处低处低处低处低1cm1cm，室温为，室温为，室温为，室温为2727；现将容器；现将容器；现将容器；现将容器C C 浸入温度为浸入温度为浸入温度为浸入温度为5757的温水中，并调整压强计的温水中，并调整压强计的温水中，并调整压强计的温水中，并调整压强计B B 管管管管的高度后，使的高度后，使的高度后，使的高度后，使A A 管水银面仍在管水银面仍在管水银面仍在管水银面仍在D D 处。设大气压处。设大气压处。设大气压处。设大气压强为强为强为强为760mmHg760mmHg。求：。求：。求：。求：（1 1）室温）室温）室温）室温2727时容器时容器时容器时容器 C C 中气体的压强；中气体的压强；中气体的压强；中气体的压强；（2 2）浸入温水中时容器）浸入温水中时容器）浸入温水中时容器）浸入温水中时容器 C C 中气体的压强；中气体的压强；中气体的压强；中气体的压强；（3 3）浸入温水中后，）浸入温水中后，）浸入温水中后，）浸入温水中后，A A 、B B两管内水银面的高度两管内水银面的高度两管内水银面的高度两管内水银面的高度差。差。差。差。第19页/共28页8 8、有人设计了一种测温装置，其结构如图所示。玻璃泡、有人设计了一种测温装置，其结构如图所示。玻璃泡、有人设计了一种测温装置，其结构如图所示。玻璃泡、有人设计了一种测温装置，其结构如图所示。玻璃泡A A内封存有一定质量气体，与内封存有一定质量气体，与内封存有一定质量气体，与内封存有一定质量气体，与A A相连的相连的相连的相连的B B管插入汞槽中，管插入汞槽中，管插入汞槽中，管插入汞槽中，管内汞面的高度管内汞面的高度管内汞面的高度管内汞面的高度x x即可反映泡内气体的温度，即环境温即可反映泡内气体的温度，即环境温即可反映泡内气体的温度，即环境温即可反映泡内气体的温度，即环境温度，并可由度，并可由度，并可由度，并可由B B管上的刻度直接读出。设管上的刻度直接读出。设管上的刻度直接读出。设管上的刻度直接读出。设B B管的体积与管的体积与管的体积与管的体积与A A泡泡泡泡的体积相比可略去不计。的体积相比可略去不计。的体积相比可略去不计。的体积相比可略去不计。（1 1）在标准大气压下对）在标准大气压下对）在标准大气压下对）在标准大气压下对B B管进行温度刻度管进行温度刻度管进行温度刻度管进行温度刻度 （p p0 0=76cmHg=76cmHg）。已知温度）。已知温度）。已知温度）。已知温度t t1 1=27=27 时，管内时，管内时，管内时，管内 汞柱高度汞柱高度汞柱高度汞柱高度x x1 1=16cm=16cm，此高度即为，此高度即为，此高度即为，此高度即为27 27 的刻度线，的刻度线，的刻度线，的刻度线，问问问问t=0 t=0 时刻度线在时刻度线在时刻度线在时刻度线在x x为多少厘米处？为多少厘米处？为多少厘米处？为多少厘米处？（2 2）若大气压改变为相当于）若大气压改变为相当于）若大气压改变为相当于）若大气压改变为相当于75cmHg75cmHg，利用该测，利用该测，利用该测，利用该测 温装置测量时所得读数仍为温装置测量时所得读数仍为温装置测量时所得读数仍为温装置测量时所得读数仍为27 27 ，求此时的，求此时的，求此时的，求此时的 实际温度是多少？实际温度是多少？实际温度是多少？实际温度是多少？第20页/共28页三、物体的内能三、物体的内能三、物体的内能三、物体的内能1 1、物体内所有分子动能和势能的总和。叫做物、物体内所有分子动能和势能的总和。叫做物、物体内所有分子动能和势能的总和。叫做物、物体内所有分子动能和势能的总和。叫做物体的内能。体的内能。体的内能。体的内能。温度温度温度温度是分子平均动能的是分子平均动能的是分子平均动能的是分子平均动能的标志标志标志标志；分子势能与物体的分子势能与物体的分子势能与物体的分子势能与物体的状态状态状态状态和和和和体积体积体积体积有关。有关。有关。有关。2 2、改变内能的两种方式、改变内能的两种方式、改变内能的两种方式、改变内能的两种方式（1 1）做功）做功）做功）做功能量的转换能量的转换能量的转换能量的转换（2 2）热传递）热传递）热传递）热传递能量的转移能量的转移能量的转移能量的转移第21页/共28页四、能量守恒定律四、能量守恒定律四、能量守恒定律四、能量守恒定律第22页/共28页1、两个半径为、两个半径为R的马德堡半球的马德堡半球合在一起，里面抽成真空。由合在一起，里面抽成真空。由于大气的作用，两个半球紧紧于大气的作用，两个半球紧紧地靠在一起。要从两面用力地靠在一起。要从两面用力F使它们分开，使它们分开，F至少要多大？至少要多大？（大气压强为（大气压强为p0）应应 用用第23页/共28页2222、一足够高的直立气缸上端开口，用一个厚度不计的活塞封闭了一段高为、一足够高的直立气缸上端开口，用一个厚度不计的活塞封闭了一段高为80 cm80 cm的气柱，活塞的气柱，活塞的横截面积为的横截面积为0.01 m20.01 m2，活塞与气缸间的摩擦不计，气缸侧壁通过一个开口与，活塞与气缸间的摩擦不计，气缸侧壁通过一个开口与U U形管相连，形管相连，开口离气缸底部的高度为开口离气缸底部的高度为70 cm70 cm，开口管内及，开口管内及U U形管内的气体体积忽略不计。已知图所示状形管内的气体体积忽略不计。已知图所示状态时气体的温度为态时气体的温度为7 0C,U7 0C,U形管内水银面的高度差形管内水银面的高度差h1=5 cmh1=5 cm，大气压强，大气压强p0=1.0 105 Pap0=1.0 105 Pa保保持不变，水银的密度持不变，水银的密度=13.6103 kg/m3=13.6103 kg/m3求：求：（1 1）活塞的重力。）活塞的重力。（2 2）现在活塞上添加沙粒，同时对气缸内的气体加热，始终保持活塞的高度不变，此过程缓慢）现在活塞上添加沙粒，同时对气缸内的气体加热，始终保持活塞的高度不变，此过程缓慢进行，当气体的温度升高到进行，当气体的温度升高到3737时，时，U U形管内水银的高度差为多少？形管内水银的高度差为多少？*（3 3）保持上题中的沙粒质量不变，让气缸内的气体逐渐冷却，那么当气体的温度至少降为多少）保持上题中的沙粒质量不变，让气缸内的气体逐渐冷却，那么当气体的温度至少降为多少时，时，U U形管内的水银面变为一样高？形管内的水银面变为一样高？第24页/共28页2、第25页/共28页图像问题图像问题1 1、化曲线为直线的方法、化曲线为直线的方法、化曲线为直线的方法、化曲线为直线的方法2、图中、图中A、B两点代表一定质量的气体的两个状两点代表一定质量的气体的两个状态，若态，若TA=TB，沿图线从，沿图线从A到到B的变化过程中，的变化过程中，气体的温度如何变化？气体的温度如何变化？第26页/共28页考纲要求：第27页/共28页
