用微专题突破气体实验定律和热力学第一定律的有关问题

2021-01-29江苏张志娟

高中数理化 2020年24期

◇ 江苏张志娟

微专题是指立足具体的学情、教情、考情,选择一些切口小、针对强、挖掘深、角度新的“微型”专题,力求解决复习中的难点问题．现介绍在二轮复习的过程中,用微专题的形式复习气体实验定律和热力学第一定律的有关问题,为新高考对相关问题的研究打下基础．该微专题安排两课时,一练一教．选题结合高考、以往练习和书本中的热点、难点和可增分点,教学时需根据学生的完成情况有针对性地进行复习．

1 区分理想气体和实际气体,规范应用气体实验定律解决问题

1.1 区分理想气体和实际气体

例1气体实验定律的研究对象是一定质量的理想气体,下列对理想气体的理解正确的有( )．

A．理想气体实际上并不存在,只是一种理想模型

B．只要气体压强不是很高就可视为理想气体

C．一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关

D．在任何温度、任何压强下,理想气体都遵循气体实验定律

分析本题同学们基本上都知道选A,但是大部分同学漏掉了选项D．可以通过回归课本的方式解决这一问题,让同学们明白选项A是建立在选项D的基础之上,并做到正确区分理想气体和实际气体．在任何温度、任何压强下,都遵循气体实验定律的气体称为理想气体；实际气体在温度不太低、压强不太高时可视为理想气体．选项D如果把“理想”二字去掉就不能选．

1.2 气体实验定律的应用

1)明确研究对象

应用气体实验定律解决问题时首先要找到一定质量的理想气体．

例2一个足球的容积是2.5L,用打气筒给这个足球加气,每打一次都把体积为125m L、压强与大气压相同的气体打进球内．如果在打气前足球就已经是球形并且里面的压强与大气压相同,打了20次后,足球内部空气的压强是大气压的多少倍?(不考虑打气过程中温度的变化)

图1

分析画图有助于学生理解打完气后足球中的气体来自两部分．初状态时足球中原有气体和通过气筒20次打进的气体是分离的；末状态两部分气体都打入足球．足球中原有气体和通过气筒20次打进的气体的总和才是一定质量的理想气体．

2)确定初末状态

应用气体实验定律解决问题还要准确找到初、末状态下的温度T、体积V和压强p．

变式打气前足球内压强是大气压的2倍,求打完气后足球内部空气的压强是大气压的多少倍?

分析这时初状态下两部分气体的压强是不同的,必须首先通过等温变化将它们转化为压强相同的气体才能把体积相加．

3)难点突破

对于一个热力学系统,它的温度、体积是显而易见的,而压强在有些问题中是难以确定的．另外,玻璃管模型和气缸模型也是教学中的难点．

例3在做托里拆利实验时,玻璃管有些残存的空气,此时玻璃管竖直放置,如图2所示．假如把玻璃管竖直向上提起一段距离,玻璃管下端仍浸在水银中,则管内水银柱长度________,管内空气压强________(填“变大”“变小”或“不变”)．

图2

分析先把玻璃管竖直向上提起一段距离的示意图画出来,请做对的同学来讲解．设玻璃管的横截面积为S,大气压为p0,水银柱上方密闭气体的压强为p,对液面上方的水银柱受力分析如图3．运用分类讨论法：如果水银柱长度不变,mg不变,管内空气的温度不变,p V＝C,体积增大,压强p减小,水银柱无法平衡；如果水银柱长度变小,mg变小,管内空气体积增大,压强p减小,水银柱也无法平衡．所以水银柱的长度变大,管内空气压强变小．