選修3-3 熱學(xué) 第2講

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1、第 2講 固 體 、 液 體 與 氣 體 知 識 點 1 固 體 的 微 觀 結(jié) 構(gòu) 、 晶 體 和 非 晶 體 液 晶 的 微 觀 結(jié) 構(gòu) 1.晶 體 和 非 晶 體 晶 體 非 晶 體 單 晶 體 多 晶 體 外 形 規(guī) 則 不 規(guī) 則 _熔 點 確 定 _ 不 確 定 比 較 項 目 分 類 不 規(guī) 則 確 定 晶 體 非 晶 體單 晶 體 多 晶 體 物 理 性 質(zhì) 各 向 異 性 _ 各 向 同 性 原 子 排 列 有 規(guī) 則 每 個 晶 粒的 排 列_ 無 規(guī) 則 轉(zhuǎn) 化 晶 體 和 非 晶 體 _可 以 相 互 轉(zhuǎn) 化 典 型 物 質(zhì) 石 英 、 云 母 、 明 礬 、_ 玻 璃

2、 、 橡 膠分 類比 較 項 目 各 向 同 性 無 規(guī) 則 在 一 定 條 件 下食 鹽 2.晶 體 的 微 觀 結(jié) 構(gòu)(1)結(jié) 構(gòu) 特 點 ： 組 成 晶 體 的 物 質(zhì) 微 粒 有 規(guī) 則 地 、 周 期 性 地 在 空間 排 列 。(2)用 晶 體 的 微 觀 結(jié) 構(gòu) 特 點 解 釋 晶 體 的 特 點現(xiàn) 象 原 因 晶 體 有 規(guī) 則 的 外 形 由 于 內(nèi) 部 微 粒 _的 排 列 晶 體 各 向 異 性 由 于 內(nèi) 部 從 任 一 結(jié) 點 出 發(fā) 在 不同 方 向 的 相 同 距 離 上 的 微 粒 數(shù)_晶 體 的 多 形 性 由 于 組 成 晶 體 的 微 粒 可 以 形 成不

3、 同 的 _有 規(guī) 則不 同 空 間 點 陣 3.液 晶(1)液 晶 分 子 既 保 持 排 列 有 序 而 顯 示 各 向 _， 又 可 以 自 由 移動 位 置 ， 保 持 了 液 體 的 _。(2)液 晶 分 子 的 位 置 無 序 使 它 像 _， 排 列 有 序 使 它 像 _。(3)液 晶 分 子 的 排 列 從 某 個 方 向 看 比 較 整 齊 ， 而 從 另 外 一 個 方向 看 則 是 _的 。(4)液 晶 的 物 理 性 質(zhì) 很 容 易 在 外 界 的 影 響 下 _。異 性流 動 性 液 體 晶 體雜 亂 無 章 發(fā) 生 改 變 知 識 點 2 液 體 的 表 面 張

4、力 現(xiàn) 象 1.概 念液 體 表 面 各 部 分 間 _的 力 。2.作 用液 體 的 表 面 張 力 使 液 面 具 有 收 縮 到 表 面 積 _的 趨 勢 。3.方 向表 面 張 力 跟 液 面 _， 且 跟 這 部 分 液 面 的 分 界 線 _。4.大 小液 體 的 溫 度 越 高 ， 表 面 張 力 _； 液 體 中 溶 有 雜 質(zhì) 時 ， 表面 張 力 _； 液 體 的 密 度 越 大 ， 表 面 張 力 _?；?相 吸 引 最 小相 切 垂 直越 小變 小 越 大 知 識 點 3 飽 和 蒸 汽 、 未 飽 和 蒸 汽 和 飽 和 蒸 汽 壓 相 對 濕 度 1.飽 和 汽 與

5、 未 飽 和 汽(1)飽 和 汽 ： 與 液 體 處 于 _的 蒸 汽 。(2)未 飽 和 汽 ： 沒 有 達 到 _的 蒸 汽 。2.飽 和 汽 壓(1)定 義 ： 飽 和 汽 所 具 有 的 _。(2)特 點 ： 飽 和 汽 壓 隨 溫 度 而 變 。 溫 度 越 高 ， 飽 和 汽 壓 _，且 飽 和 汽 壓 與 飽 和 汽 的 體 積 無 關(guān) 。動 態(tài) 平 衡飽 和 狀 態(tài)壓 強越 大 3.濕 度(1)定 義 ： 空 氣 的 _程 度 。(2)絕 對 濕 度 ： 空 氣 中 所 含 _的 壓 強 。(3)相 對 濕 度 ： 在 某 一 溫 度 下 ， 空 氣 中 的 水 蒸 氣 的 壓

6、 強 與 同 一溫 度 下 水 的 飽 和 汽 壓 之 比 ， B 100% 即相對濕度。潮 濕 水 蒸 氣 1 spp水蒸氣的實際壓強同溫度水的飽和汽壓 知 識 點 4 氣 體 分 子 運 動 速 率 的 統(tǒng) 計 分 布 氣 體 實 驗 定 律 理 想 氣 體 1.氣 體 分 子 運 動 的 特 點(1)分 子 很 小 ， 間 距 _， 除 碰 撞 外 不 受 力 。(2)氣 體 分 子 向 各 個 方 向 運 動 的 氣 體 分 子 數(shù) 目 都 _。(3)分 子 做 無 規(guī) 則 運 動 ， 大 量 分 子 的 速 率 按 _的 規(guī) 律 分 布 。(4)溫 度 一 定 時 ， 某 種 氣 體

7、 分 子 的 速 率 分 布 是 _的 ， 溫 度 升高 時 ， 速 率 小 的 分 子 數(shù) _， 速 率 大 的 分 子 數(shù) _， 分 子的 平 均 速 率 增 大 ， 但 不 是 每 個 分 子 的 速 率 都 增 大 。很 大 相 等“ 中 間 多 ， 兩 頭 少 ”確 定減 少 增 多 2.氣 體 的 三 個 狀 態(tài) 參 量(1)_; (2)_; (3)_。3.氣 體 的 壓 強(1)產(chǎn) 生 原 因 ： 由 于 氣 體 分 子 無 規(guī) 則 的 熱 運 動 ， 大 量 的 分 子 頻繁 地 碰 撞 器 壁 產(chǎn) 生 持 續(xù) 而 穩(wěn) 定 的 _。(2)大 小 :氣 體 的 壓 強 在 數(shù) 值

8、 上 等 于 氣 體 作 用 在 _的壓 力 。 公 式 ： p= 。(3)常 用 單 位 及 換 算 關(guān) 系 國 際 單 位 ： _， 符 號 ： Pa， 1Pa=1N/m 2。 常 用 單 位 ： _(atm)； 厘 米 汞 柱 (cmHg)。 換 算 關(guān) 系 ： 1atm=_cmHg=1.013 105Pa 1.0 105Pa。 壓 強 體 積 溫 度 壓 力 單 位 面 積 上FS帕 斯 卡標(biāo) 準 大 氣 壓76 4.氣 體 實 驗 定 律(1)等 溫 變 化 玻 意 耳 定 律 ： 內(nèi) 容 ： 一 定 質(zhì) 量 的 某 種 氣 體 ， 在 _不 變 的 情 況 下 ， 壓 強 p與 體

9、 積 V成 _。 公 式 ： _= p2V2 或 pV=C(常 量 )。(2)等 容 變 化 查 理 定 律 ： 內(nèi) 容 ： 一 定 質(zhì) 量 的 某 種 氣 體 ， 在 _不 變 的 情 況 下 ， 壓 強 p與 熱 力 學(xué) 溫 度 T成 _。 公 式 ： 或 (常 量 )。 推 論 式 ： 。 溫 度反 比p1V1 體 積正 比1 2TT p CT 11pp TT 12pp (3)等 壓 變 化 蓋 呂 薩 克 定 律 ： 內(nèi) 容 ： 一 定 質(zhì) 量 的 某 種 氣 體 ， 在 _不 變 的 情 況 下 ， 其體 積 V與 熱 力 學(xué) 溫 度 T成 _。 公 式 ： 或 (常 量 )。 推

10、論 式 ： 。 壓 強正 比12TT V CT 11VV TT 12VV 5.理 想 氣 體 狀 態(tài) 方 程(1)理 想 氣 體 ：在 任 何 溫 度 、 任 何 _下 都 遵 從 氣 體 實 驗 定 律 的 氣 體 。 理 想 氣 體 是 一 種 經(jīng) 科 學(xué) 的 抽 象 而 建 立 的 _模 型 ， 實 際上 不 存 在 。 理 想 氣 體 不 考 慮 分 子 間 相 互 作 用 的 分 子 力 ， 不 存 在 分 子 勢 能 ，內(nèi) 能 取 決 于 溫 度 ， 與 體 積 無 關(guān) 。 實 際 氣 體 特 別 是 那 些 不 易 液 化 的 氣 體 在 壓 強 不 太 大 ， 溫 度_時 都

11、可 當(dāng) 成 理 想 氣 體 來 處 理 。(2)一 定 質(zhì) 量 的 理 想 氣 體 狀 態(tài) 方 程 ： 或 _。壓 強 理 想 化不 太 低 1 11p VTpVT C(常 量 ) 2 22p VT 【 思 考 辨 析 】(1)大 塊 塑 料 粉 碎 成 形 狀 相 同 的 顆 粒 ， 每 個 顆 粒 即 為 一 個 單 晶體 。 ( )(2)單 晶 體 的 所 有 物 理 性 質(zhì) 都 是 各 向 異 性 的 。 ( )(3)晶 體 有 天 然 規(guī) 則 的 幾 何 形 狀 ， 是 因 為 物 質(zhì) 微 粒 是 規(guī) 則 排 列的 。 ( )(4)液 晶 是 液 體 和 晶 體 的 混 合 物 。

12、( )(5)船 浮 于 水 面 上 是 由 于 液 體 的 表 面 張 力 。 ( )(6)水 蒸 氣 達 到 飽 和 時 ， 水 蒸 氣 的 壓 強 不 再 變 化 ， 這 時 ， 水 不再 蒸 發(fā) 和 凝 結(jié) 。 ( ) (7)壓 強 極 大 的 氣 體 不 遵 從 氣 體 實 驗 定 律 。 ( ) 分 析 :(1)大 塊 塑 料 是 非 晶 體 ， 粉 碎 成 形 狀 規(guī) 則 的 顆 粒 ， 仍 然 是非 晶 體 ， (1)錯 。 (2)單 晶 體 只 在 某 些 物 理 性 質(zhì) 上 表 現(xiàn) 為 各 向 異性 ， 并 不 是 所 有 的 物 理 性 質(zhì) 都 表 現(xiàn) 出 各 向 異 性

13、， (2)錯 。 (3)晶體 的 外 形 是 由 晶 體 的 微 觀 結(jié) 構(gòu) 決 定 的 ， (3)對 。 (4)液 晶 是 某 些特 殊 的 有 機 化 合 物 ， (4)錯 。 (5)船 浮 于 水 面 上 是 浮 力 造 成 的 ，(5)錯 。 (6)水 蒸 氣 達 到 飽 和 時 處 于 動 態(tài) 平 衡 ， 蒸 發(fā) 和 凝 結(jié) 仍 在進 行 ， (6)錯 。 (7)氣 體 實 驗 定 律 是 在 壓 強 不 太 大 、 溫 度 不 太 低的 情 況 下 得 出 的 ， 溫 度 極 低 、 壓 強 極 大 的 氣 體 在 微 觀 上 分 子 間距 離 變 小 ， 趨 向 于 液 體 ，

14、要 考 慮 分 子 力 ， 不 遵 從 氣 體 實 驗 定 律 ，(7)對 。 考 點 1 固 體 和 液 體 的 性 質(zhì) (三 年 7考 ) 深 化 理 解【 考 點 解 讀 】1.晶 體 和 非 晶 體(1)單 晶 體 具 有 各 向 異 性 ， 但 不 是 在 各 種 物 理 性 質(zhì) 上 都 表 現(xiàn) 出各 向 異 性 。(2)只 要 是 具 有 各 向 異 性 的 物 體 必 定 是 晶 體 ， 且 是 單 晶 體 。(3)只 要 是 具 有 確 定 熔 點 的 物 體 必 定 是 晶 體 ， 反 之 ， 必 是 非 晶體 。(4)晶 體 和 非 晶 體 在 一 定 條 件 下 可 以

15、相 互 轉(zhuǎn) 化 。 2.液 體 表 面 張 力(1)形 成 原 因 ： 表 面 層 中 分 子 間 的 距 離 比 液 體 內(nèi) 部 分 子 間 的 距離 大 ， 分 子 間 的 相 互 作 用 力 表 現(xiàn) 為 引 力 。(2)表 面 特 性 ： 表 面 層 分 子 間 的 引 力 使 液 面 產(chǎn) 生 了 表 面 張 力 ，使 液 體 表 面 好 像 一 層 繃 緊 的 彈 性 薄 膜 。(3)表 面 張 力 的 方 向 ： 和 液 面 相 切 ， 垂 直 于 液 面 上 的 各 條 分 界線 。 (4)表 面 張 力 的 效 果 ： 表 面 張 力 使 液 體 表 面 具 有 收 縮 趨 勢

16、， 使液 體 表 面 積 趨 于 最 小 ， 而 在 體 積 相 同 的 條 件 下 ， 球 形 的 表 面 積最 小 。(5)表 面 張 力 的 大 小 ： 跟 邊 界 線 的 長 度 、 液 體 的 種 類 、 溫 度 都有 關(guān) 系 。 【 典 例 透 析 1】 (2011 山 東 高 考 )人 類 對 物 質(zhì) 屬 性 的 認 識 是 從宏 觀 到 微 觀 不 斷 深 入 的 過 程 ， 以 下 說 法 正 確 的 是 ( )A 液 晶 的 分 子 勢 能 與 體 積 有 關(guān)B 晶 體 的 物 理 性 質(zhì) 都 是 各 向 異 性 的C 溫 度 升 高 ， 每 個 分 子 的 動 能 都 增

17、 大D 露 珠 呈 球 狀 是 由 于 液 體 表 面 張 力 的 作 用 【 解 題 探 究 】 (1)物 體 的 分 子 勢 能 之 所 以 存 在 是 因 為 分 子 間 存在 _。(2)晶 體 分 為 _和 _。(3)溫 度 是 物 體 分 子 _的 標(biāo) 志 。(4)液 體 的 表 面 張 力 使 液 體 的 表 面 積 _。分 子 力 單 晶 體 多 晶 體平 均 動 能 最 小 【 解 析 】 選 A、 D。 液 晶 是 一 類 處 于 液 態(tài) 和 固 態(tài) 之 間 的 特 殊 物 質(zhì) ，其 分 子 間 的 作 用 力 較 強 ， 在 體 積 發(fā) 生 變 化 時 需 要 考 慮 分

18、子 間 力的 作 用 ， 分 子 勢 能 和 體 積 有 關(guān) ， A正 確 。 晶 體 分 為 單 晶 體 和 多晶 體 ， 單 晶 體 物 理 性 質(zhì) 表 現(xiàn) 為 各 向 異 性 ， 多 晶 體 物 理 性 質(zhì) 表 現(xiàn)為 各 向 同 性 ， B錯 誤 。 溫 度 升 高 時 ， 分 子 的 平 均 動 能 增 大 ， 但不 是 每 一 個 分 子 動 能 都 增 大 ， C錯 誤 。 露 珠 由 于 受 到 表 面 張 力的 作 用 ， 表 面 積 有 收 縮 到 最 小 的 趨 勢 即 呈 球 狀 ， D正 確 。 【 總 結(jié) 提 升 】 解 答 固 體 和 液 體 問 題 的 技 巧(1

19、)解 答 晶 體 和 非 晶 體 問 題 應(yīng) 當(dāng) 熟 練 掌 握 晶 體 和 非 晶 體 的 區(qū) 別和 聯(lián) 系 。(2)解 答 液 體 的 表 面 張 力 問 題 ， 應(yīng) 熟 練 掌 握 液 體 的 表 面 張 力 形成 的 原 因 、 表 面 特 性 、 表 面 張 力 的 方 向 、 表 面 張 力 的 效 果 ， 以及 與 表 面 張 力 大 小 相 關(guān) 的 因 素 等 。 【 變 式 訓(xùn) 練 】 (1)關(guān) 于 晶 體 和 非 晶 體 ， 下 列 說 法 中 正 確 的 是( )A.可 以 根 據(jù) 各 向 同 性 或 各 向 異 性 來 鑒 別 晶 體 和 非 晶 體B.一 塊 均 勻

20、薄 片 ， 沿 各 個 方 向 對 它 施 加 拉 力 ， 發(fā) 現(xiàn) 其 強 度 一 樣 ，則 此 薄 片 一 定 是 非 晶 體C.一 個 固 體 球 ， 如 果 沿 其 各 條 直 徑 方 向 的 導(dǎo) 電 性 不 同 ， 則 該 球一 定 是 單 晶 體D.一 塊 晶 體 ， 若 其 各 個 方 向 的 導(dǎo) 熱 性 相 同 ， 則 一 定 是 多 晶 體 (2)小 強 新 買 了 一 臺 照 相 機 ， 拍 到 如 圖 所 示 照 片 ， 他 看 到 的 小昆 蟲 能 在 水 面 上 自 由 來 往 而 不 陷 入 水 中 ， 他 認 為 是 靠 水 的 浮 力作 用 ， 同 班 的 小 明

21、 則 認 為 小 強 的 說 法 不 對 。 事 實 上 小 昆 蟲 受 到的 支 持 力 是 由 _提 供 的 。 【 解 析 】 (1)選 C。 多 晶 體 和 非 晶 體 都 顯 示 各 向 同 性 ， 只 有 單 晶體 顯 示 各 向 異 性 ， 所 以 A、 B錯 ， C對 。 單 晶 體 具 有 各 向 異 性 的特 性 ， 僅 是 指 某 些 物 理 性 質(zhì) ， 并 不 是 所 有 的 物 理 性 質(zhì) 都 是 各 向異 性 的 ， 換 言 之 ， 某 一 物 理 性 質(zhì) 顯 示 各 向 同 性 ， 并 不 意 味 著 該物 質(zhì) 一 定 不 是 單 晶 體 ， 所 以 D錯 。(2

22、)水 的 表 面 好 像 張 緊 的 橡 皮 膜 ， 使 小 昆 蟲 受 到 一 個 支 持 力 而不 陷 入 水 中 ， 實 質(zhì) 上 是 由 水 的 表 面 張 力 提 供 的 。答 案 ： (1)C (2)水 的 表 面 張 力 考 點 2 氣 體 狀 態(tài) 變 化 的 圖 像 問 題 (三 年 2考 ) 對 比 分 析【 考 點 解 讀 】 一 定 質(zhì) 量 的 氣 體 不 同 圖 像 的 比 較過 程 特 點 示 例等 溫過 程 p-V pV=CT(其 中 C為 恒 量 )，即 pV之 積 越大 的 等 溫 線 溫 度 越 高 ，線 離 原 點 越 遠p=CT 斜 率 k=CT,即斜 率

23、越 大 ， 溫 度 越 高 類 別圖 線 1p V 1 ,V 過 程 特 點 示 例等 容過 程 p-T p= 斜 率 k= 即 斜 率 越 大 ， 體 積越 小 等 壓過 程 V-T V= 斜 率 k= 即 斜 率 越 大 ， 壓 強越 小 圖 線 類 別 C T,V C,VCT,p C,p 【 典 例 透 析 2】 一 定 質(zhì) 量 的 理 想 氣 體 ， 從 圖 示 A狀 態(tài) 開 始 ， 經(jīng) 歷了 B、 C， 最 后 到 D狀 態(tài) ， 下 列 說 法 中 正 確 的 是 ( )A.A B溫 度 升 高 ， 體 積 不 變B.B C壓 強 不 變 ， 體 積 變 大C.C D壓 強 變 小

24、， 體 積 變 小D.B點 的 溫 度 最 高 ， C點 的 體 積 最 大 【 解 題 探 究 】 (1)p-T圖 像 中 過 原 點 的 傾 斜 直 線 表 示 哪 一 狀 態(tài) 變化 ？提 示 ： 傾 斜 直 線 過 原 點 表 示 等 容 過 程 。(2)對 于 p -T圖 像 中 與 坐 標(biāo) 軸 平 行 的 線 段 ： 與 T軸 平 行 ， 表 示 _。 與 p軸 平 行 ， 表 示 _。等 壓 過 程等 溫 過 程 【 解 析 】 選 A。 據(jù) 氣 體 實 驗 定 律 可 得 p= C為 恒 量 ， 據(jù) 此可 知 A B溫 度 升 高 ， 體 積 不 變 ， A對 ； B C壓 強

25、不 變 ， 體 積變 小 ， B錯 ； C D壓 強 變 小 ， 體 積 增 大 ， C錯 ； 綜 上 所 述 ， 可知 B點 溫 度 最 高 ， C點 的 體 積 最 小 ， D錯 。 C TV， 【 總 結(jié) 提 升 】 氣 體 狀 態(tài) 變 化 的 圖 像 的 應(yīng) 用 技 巧(1)求 解 氣 體 狀 態(tài) 變 化 的 圖 像 問 題 ， 應(yīng) 當(dāng) 明 確 圖 像 上 的 點 表 示一 定 質(zhì) 量 的 理 想 氣 體 的 一 個 平 衡 狀 態(tài) ， 它 對 應(yīng) 著 三 個 狀 態(tài) 參 量 ；圖 像 上 的 某 一 條 直 線 段 或 曲 線 段 表 示 一 定 質(zhì) 量 的 理 想 氣 體 狀 態(tài)變

26、 化 的 一 個 過 程 。(2)在 V-T圖 像 (或 p-T圖 像 )中 ， 比 較 兩 個 狀 態(tài) 的 壓 強 (或 體 積 )大 小 ， 可 以 比 較 這 兩 個 狀 態(tài) 到 原 點 連 線 的 斜 率 的 大 小 ， 其 規(guī) 律是 ： 斜 率 越 大 ， 壓 強 (或 體 積 )越 小 ； 斜 率 越 小 ， 壓 強 (或 體 積 )越 大 。 【 變 式 訓(xùn) 練 】 一 定 質(zhì) 量 理 想 氣 體 的 狀 態(tài) 經(jīng) 歷 了 如 圖 所 示 的 ab、bc、 cd、 da四 個 過 程 ， 其 中 bc的 延 長 線 通 過 原 點 ， cd垂 直 于 ab且 與 水 平 軸 平 行

27、 ， da與 bc平 行 ， 則 氣 體 體 積 在 ( )A.ab過 程 中 不 斷 增 加B.bc過 程 中 保 持 不 變C.cd過 程 中 不 斷 增 加D.da過 程 中 保 持 不 變 【 解 析 】 選 A、 B。 首 先 ， 因 為 bc的 延 長 線 通 過 原 點 ， 所 以 bc是等 容 線 ， 即 氣 體 體 積 在 bc過 程 中 保 持 不 變 ， B正 確 ； ab是 等 溫線 ， 壓 強 減 小 則 體 積 增 大 ， A正 確 ； cd是 等 壓 線 ， 溫 度 降 低 則體 積 減 小 ， C錯 誤 ； 連 接 aO交 cd于 e， 則 ae是 等 容 線

28、， 即 Va=Ve，因 為 VdVe， 所 以 VdVa， 所 以 da過 程 中 體 積 不 斷 增 大 ， D錯 誤 。 考 點 3 氣 體 實 驗 定 律 及 狀 態(tài) 方 程 的 應(yīng) 用 (三 年 10考 ) 解 題 技 巧【 考 點 解 讀 】解 決 這 類 問 題 的 關(guān) 鍵 是 求 解 封 閉 氣 體 的 壓 強 ， 封 閉 氣 體 壓 強 的計 算 方 法 ：1.系 統(tǒng) 處 于 平 衡 狀 態(tài) 下 的 氣 體 壓 強 計 算 方 法(1)液 體 封 閉 的 氣 體 壓 強 的 確 定 平 衡 法 ： 選 與 氣 體 接 觸 的 液 柱 為 研 究 對 象 進 行 受 力 分 析

29、， 利用 它 的 受 力 平 衡 ， 求 出 氣 體 的 壓 強 。 取 等 壓 面 法 ： 根 據(jù) 同 種 液 體 在 同 一 水 平 液 面 處 壓 強 相 等 ， 在連 通 器 內(nèi) 靈 活 選 取 等 壓 面 ， 由 兩 側(cè) 壓 強 相 等 建 立 方 程 求 出 壓 強 。液 體 內(nèi) 部 深 度 為 h處 的 總 壓 強 為 p=p0+ gh。例 如 ,圖 中 同 一 水 平 液 面 C、 D處 壓 強 相 等 ,則 pA=p0+ gh。 (2)固 體 (活 塞 或 汽 缸 )封 閉 的 氣 體 壓 強 的 確 定 ：由 于 該 固 體 (活 塞 或 汽 缸 )必 定 受 到 被 封

30、閉 氣 體 的 壓 力 ， 所 以 可通 過 對 該 固 體 進 行 受 力 分 析 ， 由 平 衡 條 件 建 立 方 程 來 找 出 氣 體壓 強 與 其 他 各 力 的 關(guān) 系 。 2.加 速 運 動 系 統(tǒng) 中 封 閉 氣 體 壓 強 的 計 算 方 法一 般 選 與 氣 體 接 觸 的 液 柱 或 活 塞 (或 汽 缸 )為 研 究 對 象 ， 進 行 受力 分 析 ， 利 用 牛 頓 第 二 定 律 列 方 程 求 出 封 閉 氣 體 的 壓 強 。如 圖 所 示 ， 當(dāng) 豎 直 放 置 的 玻 璃 管 向 上 加 速 時 ， 對 液 柱 受 力 分 析有 ：pS-p0S-mg=m

31、a,S為 橫 截 面 積 。得 。 0 m g ap p S 【 典 例 透 析 3】 (2012 新 課 標(biāo) 全 國 卷 )如 圖 ， 由 U形 管 和 細 管 連接 的 玻 璃 泡 A、 B和 C浸 泡 在 溫 度 均 為 0 的 水 槽 中 ， B的 容 積 是 A的 3倍 。 閥 門 S將 A和 B兩 部 分 隔 開 。 A內(nèi) 為 真 空 ， B和 C內(nèi) 都 充 有氣 體 。 U形 管 內(nèi) 左 邊 水 銀 柱 比 右 邊 的 低 60mm。 打 開 閥 門 S， 整 個系 統(tǒng) 穩(wěn) 定 后 ， U形 管 內(nèi) 左 右 水 銀 柱 高 度 相 等 。 假 設(shè) U形 管 和 細 管中 的 氣

32、體 體 積 遠 小 于 玻 璃 泡 的 容 積 。 (1)求 玻 璃 泡 C中 氣 體 的 壓 強 (以 mmHg為 單 位 );(2)將 右 側(cè) 水 槽 的 水 從 0 加 熱 到 一 定 溫 度 時 ， U形 管 內(nèi) 左 右 水銀 柱 高 度 差 又 為 60mm， 求 加 熱 后 右 側(cè) 水 槽 的 水 溫 。 【 解 題 探 究 】 (1)試 分 析 “ 假 設(shè) U形 管 和 細 管 中 的 氣 體體 積 遠 小 于 玻 璃 泡 的 容 積 ” 的 含 義 ： 閥 門 S打 開 穩(wěn) 定 后 ， 玻 璃 泡 C中 氣 體 壓 強 與 閥 門 S打 開前 _。 閥 門 S打 開 穩(wěn) 定 后

33、 ， 玻 璃 泡 (A+B)中 氣 體 的 壓 強_。 右 側(cè) 水 槽 加 熱 后 ， 玻 璃 泡 (A+B)中 氣 體 的 壓 強 與 閥 門S打 開 穩(wěn) 定 后 但 右 側(cè) 水 槽 尚 未 加 熱 時 的 壓 強 _。相 同與 閥 門 S打 開 前 玻 璃 泡 C中 氣 體 壓 強 相 同 相 同 (2)玻 璃 泡 B中 的 氣 體 做 何 種 變 化 ？提 示 ： 做 等 溫 變 化 。(3)玻 璃 泡 C中 的 氣 體 做 何 種 變 化 ？提 示 :做 等 容 變 化 。 【 解 析 】 (1)在 打 開 閥 門 S前 ， 兩 水 槽 水 溫 均 為 T0=273 K。 設(shè) 玻璃 泡

34、 B中 氣 體 壓 強 為 p1， 體 積 為 VB， 玻 璃 泡 C中 氣 體 壓 強 為 pC，依 題 意 有 p1=pC+ p 式 中 p=60mmHg。 在 打 開 閥 門 S后 ， 兩 水 槽 水 溫 均 為 T0， 設(shè) 玻璃 泡 B中 氣 體 壓 強 為 pB， 依 題 意 ， 有 pB=pC 玻 璃 泡 A和 B中 氣 體 的 體 積 為V 2=VA+VB 根 據(jù) 玻 意 耳 定 律 得p1VB=pBV2 聯(lián) 立 式 ， 并 代 入 題 給 數(shù) 據(jù) 得pC= =180mmHg BAV pV (2)當(dāng) 右 側(cè) 水 槽 的 水 溫 加 熱 至 T 時 ， U形 管 左 右 水 銀 柱

35、 高 度 差為 p。 玻 璃 泡 C中 氣 體 壓 強 為pC =pB+ p 玻 璃 泡 C的 氣 體 體 積 不 變 ， 根 據(jù) 查 理 定 律 得 聯(lián) 立 式 ， 并 代 入 題 給 數(shù) 據(jù) 得T =364K答 案 :(1)180mmHg (2)364KC C0p pT T 【 總 結(jié) 提 升 】 應(yīng) 用 氣 體 定 律 或 狀 態(tài) 方 程 解 題 的 一 般 步 驟(1)明 確 研 究 對 象 (即 選 取 一 定 質(zhì) 量 的 氣 體 )；(2)確 定 氣 體 在 始 、 末 狀 態(tài) 的 參 量 ；(3)結(jié) 合 氣 體 定 律 或 狀 態(tài) 方 程 列 式 求 解 ；(4)討 論 結(jié) 果

36、的 合 理 性 。 【 變 式 訓(xùn) 練 】 (2012 海 南 高 考 )如 圖 ， 一 汽 缸 水 平 固 定 在 靜 止的 小 車 上 ， 一 質(zhì) 量 為 m、 面 積 為 S的 活 塞 將 一 定 量 的 氣 體 封 閉 在汽 缸 內(nèi) ， 平 衡 時 活 塞 與 汽 缸 底 相 距 L。 現(xiàn) 讓 小 車 以 一 較 小 的 水平 恒 定 加 速 度 向 右 運 動 ， 穩(wěn) 定 時 發(fā) 現(xiàn) 活 塞 相 對 于 汽 缸 移 動 了 距離 d。 已 知 大 氣 壓 強 為 p0， 不 計 汽 缸 和 活 塞 間 的 摩 擦 ； 且 小 車運 動 時 ， 大 氣 對 活 塞 的 壓 強 仍 可

37、視 為 p0； 整 個 過 程 中 溫 度 保 持不 變 。 求 小 車 加 速 度 的 大 小 。 【 解 析 】 設(shè) 小 車 加 速 度 為 a， 穩(wěn) 定 時 汽 缸 內(nèi) 氣 體的 壓 強 為 p1， 活 塞 受 到 汽 缸 內(nèi) 外 氣 體 的 壓 力 分 別 為f1=p1S， f0=p0S由 牛 頓 第 二 定 律 得f1-f0=ma小 車 靜 止 時 ， 在 平 衡 情 況 下 ， 汽 缸 內(nèi) 氣 體 的 壓 強 為 p0，由 玻 意 耳 定 律 得p 1V1=p0V式 中 V=SL， V1=S(L-d)聯(lián) 立 各 式 得答 案 ： 0p Sda m (L d) 0p Sdm (L d)