第六章 分子和气体定律
第六章A 分子 阿伏加德罗常数
八年级第二学期课本
德谟克利特
1、物体由大量分子组成
扫描隧道显微镜
1、物体由大量分子组成
硅片表面原子的图像
1、物体由大量分子组成
- 将油滴到水面上，油会在水面上散开，几乎形成单分子油膜。
- 如果把分子看成是球形的，那么单分子油膜的厚度就可被认为等于油分子的直径。
- 只要先测出油滴的体积 \(V\) ，再测出油膜的面积 \(S\)，就可估算出油分子的直径 \(d\)。
油膜法测分子直径
d=\frac{V}{S}
1、物体由大量分子组成
用单分子油膜估测分子的大小
1、物体由大量分子组成
阿伏伽德罗常数
N_A=6.02\times10^{23}\rm mol^{-1}
1、物体由大量分子组成
宏观
微观
桥梁
摩尔质量M
摩尔体积VA
单个分子质量m0
单个分子体积V0
÷NA
×NA
八年级第二学期课本
2、分子不停息地运动（热运动）
红墨水在水中的扩散
酱油在蛋清中的扩散
2、分子不停息地运动（热运动）
固体颗粒的无规则运动叫做布朗运动，间接反映了液体分子的无规则运动
2、分子不停息地运动（热运动）
每隔30 s把炭粒的位置记录下来，然后用直线把这些位置按时间顺序依次连接起来。
布朗运动
微粒很小时，液体分子沿各方向对它的撞击不平衡
八年级第二学期课本
3、分子之间存在相互作用力
分子间距相对较大时，分子间的作用表现为相互吸引。
分子间距相对较小时，分子间的作用表现为相互排斥。
分子间距达到一定程度，分子间的作用力迅速减小到可以忽略。
分子间的作用力有些像弹簧连接着的两个小球间的作用力
3、分子之间存在相互作用力
弹簧秤的拉力大于玻璃板的重力
弹簧秤的拉力大于玻璃板的重力
两块纯净的铅块压紧后合在一起
4、分子速率分布的统计规律
伽耳顿板
某个小球落入哪个槽内是偶然的，大量小球在槽内的分布却是有规律的
4、分子速率分布的统计规律
4、分子速率分布的统计规律
5%
第六章B 气体的压强与体积的关系
在这个演示实验中，气体的体积、压强、温度分别如何变化？
1、气体的状态参量
气体分子所能达到的空间范围称为气体的体积，用字母 \( V \) 来表示。体积的国际单位是\( \rm m^3\)（读作立方米）。
1、气体的状态参量
（1）
气体体积
温度（热力学温标）用字母\(T\)表示，国际单位是K（读作开尔文，简称开）。日常生活中，温度常常采用摄氏温标，用字母\( t \)表示，单位℃（读作摄氏度）。
1、气体的状态参量
（2）
温度
宏观描述：物体冷热程度
微观描述：分子无规则运动的剧烈程度
1、气体的状态参量
（3）
气体的压强
p=\frac {F}{S}=\frac{mg}{S}
初中知识的复习：固体产生的压强
增大面积可以减小压强
1、气体的状态参量
（3）
气体的压强
p=\frac {F}{S}=\frac{mg}{S}=\frac{\rho Shg}{S}=\rho gh
初中知识的复习：液体产生的压强
液体产生的压强与形状无关
1、气体的状态参量
（3）
气体的压强
初中知识的复习：大气压强——托里拆利管
=76cm
p_0=p_{水银}
即一个大气压强相当于76cm水银柱产生的压强
-
容器壁单位面积上所受的压力就是气体的压强。用字母\( p \)表示，国际单位是Pa（读作帕斯卡，简称帕）。
-
研究水银柱时，通常还使用cmHg（厘米汞柱）为单位。
-
1 标准大气压=\(1.013\times10^5\) Pa=76 cmHg
1、气体的状态参量
（3）
气体的压强
篮球气压标准为0.6个大气压
足球气压标准为0.6～1.1个大气压
1、气体的状态参量
（3）
气体的压强——气体压强的微观意义
由于组成气体的大量分子向各个方向运动，并撞击器壁而产生的。
模拟气体压强的产生
1、气体的状态参量
对液柱进行受力（压强）分析，由平衡方程求出气体压强
外界大气压强\( p_0=76 \rm cmHg\)，水银柱长度\(h=10 \rm cm \)，求管内被封闭气体的压强\( p_A\)。
A
A
A
A
\(p_A\)=______cmHg
\(p_A\)=______cmHg
\(p_A\)=______cmHg
\(p_A\)=______cmHg
76
66
86
71
1、气体的状态参量
对液柱进行受力（压强）分析，由平衡方程求出气体压强
外界大气压强\( p_0=76 \rm cmHg\)，水银柱长度\(h=10 \rm cm \)，求管内被封闭气体的压强\( p_A\)。
A
A
A
A
\(p_A\)=______cmHg
\(p_A\)=______cmHg
\(p_A\)=______cmHg
\(p_A\)=______cmHg
86
66
86
66
1、气体的状态参量
对液柱进行受力（压强）分析，由平衡方程求出气体压强
外界大气压强\( p_0=76 \rm cmHg\)，水银柱长度\(h=10 \rm cm \)，求管内被封闭气体的压强\( p_A\)。
A
A
\(p_A\)=______cmHg
\(p_A\)=______cmHg
66
86
1、气体的状态参量
对液柱进行受力（压强）分析，由平衡方程求出气体压强
外界大气压强\( p_0=76 \rm cmHg\)，水银柱长度\(h_1=10 \rm cm \)，\(h_2=5 \rm cm \)，求管内被封闭气体的压强\( p_A\)、\( p_B\)。
A
A
\(p_A\)=______cmHg
\(p_B\)=______cmHg
B
B
\(p_A\)=______cmHg
\(p_B\)=______cmHg
71
71
61
81
1、气体的状态参量
对活塞进行受力分析，由平衡方程求出气体压强
外界大气压强\( p_0\)，活塞质量\(m\)，求气缸内被封闭气体的压强\( p_A\)。
A
A
\(p_A\)=______
\(p_A\)=______
m
m
p_A=p_0+\rho gh
p_A=p_0-\rho gh
A
A
p=p_0
p=p_0+\rho gh
p=p_0-\rho gh sin 30\degree
p=p_0-\rho gh
压强计算基本类型全家福
p=p_0+\rho gh
p=p_0-\rho gh
p=p_0-\rho gh
p=p_0+\rho gh
p=p_0+\rho gh
p=p_0-\rho gh
p=p_0+\frac{mg}{S}
m
p=p_0-\frac{mg}{S}
m
2、在温度不变的条件下，一定质量的气体压强与体积的关系
（1）
玻意耳定律
用DIS研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系
2、在温度不变的条件下，一定质量的气体压强与体积的关系
（1）
玻意耳定律
用DIS研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系
\( p-V\)图像
\( p-\frac{1}{V}\)图像
化曲为直
2、在温度不变的条件下，一定质量的气体压强与体积的关系
如何保持封闭气体的质量不变？
如何保持封闭气体的温度不变？
2、在温度不变的条件下，一定质量的气体压强与体积的关系
（1）
玻意耳定律（Boyle law）
一定质量的气体在温度不变时，它的压强与体积成反比
p_1V_1=p_2V_2
2、在温度不变的条件下，一定质量的气体压强与体积的关系
（2）
等温线（isotherm）
在平面直角坐标系中，纵轴表示压强 \(p\) 、横轴表示体积 \(p\) 。 \(p\) 与 \(V\) 的函数图像是一条双曲线。这种表示等温过程的 \(p-V\) 图像叫做等温线。
p
\frac{1}{V}
p
T
它们也是等温线
P118/10 一个气泡从水底升到水面，它的体积增大为原来的2倍，设水的密度 \(\rho = 1.0 \times 10^3 \rm{kg/m^3} \)，大气压强 \(p_0 = 1.01 \times 10^5\) Pa，水底到水面的温度差不计。求水的深度 。
在应用玻意耳定律解题时，首先要搞清楚是否满足温度不变和气体质量不变的条件，然后分清两个不同状态的压强和体积值，在运算过程中不一定要统一用国际单位，只要方程两边使用的单位相同就可以了。
1、气体的状态参量
1、气体的状态参量
1、气体的状态参量
第六章C 气体的压强与温度的关系
1、在体积不变的条件下，一定质量的气体压强与温度的关系
温度升高，压强变大
温度降低，压强变小
冬天从热水瓶倒出一些热水后盖上瓶塞，过一段时间后很难取出瓶塞。
1、在体积不变的条件下，一定质量的气体压强与温度的关系
1、在体积不变的条件下，一定质量的气体压强与温度的关系
（1）
查理定律（Charles law）
一定质量的气体在体积不变时，它的压强与热力学温度成正比
\frac{p_1}{T_1}=\frac{p_2}{T_2}
1、在体积不变的条件下，一定质量的气体压强与温度的关系
（2）
等容线（isochore）
p
t/℃
0
-273
p
T/K
0
2、热力学温标与摄氏温标的关系
热力学温标的1K温差与摄氏温度的1℃温差相等
\Delta T=\Delta t
热力学温度与摄氏温度之间的换算关系
T=t+273
2、热力学温标与摄氏温标的关系
绝对零度：0K=-273℃
自然界的最低温度，能够不断接近，但不能达到
低温下发生的超导体的磁浮现象
基本图像全家福
p
\frac{1}{V}
等容线
等温线
p
T
p
t
-273℃
p
T
A
B
p
V
A
B
第六章D 压缩气体的应用
储存在高压容器中的气体称为 压缩气体
空气压缩机
风镐
1、一定质量的气体，保持温度不变并减少其体积，就可以获得压缩气体（玻意耳定律）
压缩气体控制车门的开关
1、一定质量的气体，保持温度不变并减少其体积，就可以获得压缩气体（玻意耳定律）
p变大
浮沉子
1、一定质量的气体，保持温度不变并减少其体积，就可以获得压缩气体（玻意耳定律）
打开瓶盖时的现象？
盖紧瓶盖时的现象？
1、一定质量的气体，当体积不变时，通过升高温度也可以获得压缩气体（查理定律）
限压阀
第六章 分子和气体定律
By fjphysics
