理想模型法在高中热学中的应用2

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1、理想模型法在高中热学中的应用理想模型法把研究对象理想化，抓住研究对象的主要方而忽略次要方而进而找到研究对象的本质规律。实践证明理想模型法是物理研究的一种非常冇效的方法，也是高中物理中一种常用的方法。高中热学主要包括两部分内容，微观的分子动理论部分和宏观的气体状态变化规律部分。理想模型法是热学部分常用的一种方法，微观的分了动理论部分我们常把组成物质的原了当成一个理想的球体进而可以估测分子的直径等，宏观的气体状态变化规律部分我们通常把气体当成理想气体来处理，理想气体就是分了体积和分了间的相互作用忽略不计的气体。我们在热学中运用理想模型法把问题大大简化了，并口所得结果跟实际吻合的

2、相当好。一、宏观的气体状态变化规律我们高中阶段通常把气体看成理想气体，实际中是没冇理想气体的，只要在温度不太高，压强不太人的情况下实际气体接近理想气体。理想气体的特点是分子可以看成质点，分子间的相互作用可以忽略，分子之间的碰撞是弹性碰撞。描述宏观气体状态的是状态参量——温度、压强和体积。理想气体的状态参量遵守气体的三个实验定律（玻意耳定律、查理定律和盖•吕萨克定律），这三个定律是我们处理气体状态变化规律的问题的根据。例1（2015年山东卷）扣在水平桌面上的热杯盖冇时会发生被顶起的现象；如图，截面积为S的热杯盖扣在水平桌面上，开始吋内部封闭气体的温度为300K,压强为大气压强

3、咒。当封闭气体温度上升至3031＜时・，杯盖恰好被整体顶起，放出少许气体后又落回桌面，其内部压强立即减为温度仍为303Ko再经过一段时间，内部气体温度恢复到300Ko整个过程中封闭气体均町视为理想气体。求：（i）当温一度上升到303K且尚未放气时,封闭气体的压强;（ii）当温度恢复到300K时,竖直向上提起杯盖所需的最小力。试题分析：（i）气体进行等容变化，开始时，压强几，温度炉300K；当温度上升到303K且尚未放气时，压强为温度7；=303K；根畤#可得:张紳墙哄呵r3002T}°303°1.01解得（小内部气体温度恢复到呗时，由等容变化方程可得：彳#当杯盖恰被顶起吋有

4、：PS=mg+P（｝S若将杯盖提起时所需的最小9力满足：話）S+哗，解得：血严而亦加“血加。点评：本题主要考查的是同学对理想气体状态方程的理解，质量一定的理想气体在等容条件下其压强与热力学温度成正比，还考查了共点力的平衡的知识。例2（2013年上海卷）利用如图装置可测量人气压强和容器的容积。步骤如下:①将倒U形玻璃管A的一端通过橡胶软管与直玻璃管B连接，并注入适量的水,另一端插入橡皮塞，然后塞住烧瓶口，并在A上标注此时水面的位置K；再将一活塞置于10ml位置的针筒插入烧瓶，使活塞缓慢推移至0刻度位置；上下移动B,保持A中的水面位于K处，测得此时水而的高度差为17.1cm。

5、②拔出橡皮塞,将针筒活塞置于0ml位置，使烧瓶与人气札I通后再次塞住瓶口；然示将活塞抽拔至10ml位置,上下移动B,使A中的水面仍位于K,测得此时玻璃管中水面的高度差为16.8cm。（玻璃管A内气体体积忽略不计，P=1.0X103kg/m取尸lOm/s?）（1）若用"表示烧瓶容积，□表示大气压强，示针筒内气体的体积，“、表示上述步骤①、②中烧瓶內外气体压强差大小，则步骤①、②中，气体满足的方程分别为（2）由实验数据得烧瓶容积％=ml,大气压强Pao（3）（单选题）倒U形玻璃管A内气体的存在（）（A）仅対容积的测量结果有影响（B）仅对压强的测量结果有影响（C）对二者的测量结

6、果均有影响（D）对二者的测量结果均无影响试题分析：（1）对于步骤①，根据玻意耳定律可•得灿（％+△。二（规+Aq）&对于步骤②，根据玻意耳定律可得p）K）=（a-Aa）（%+△〃；（2）联立解得％=—坐一△片56X10ml二560ml；△门-妙2Pb=—Api=56X0.171X1.OX103X10Pa二9.58X10"Pa。（3）倒U形玻璃管A内气体的存在对AV二者的测虽结果均冇彩响，选项C正确。点评：理想气体的状态方程是热学部分的重点也是难点，也是中学阶段气体状态问题所用到的最主要的规律，每年在各个省份的高考中都多有涉及，一定要引起同学们的重视。二、微观的分子动理论在微

7、观上物体是由分子组成的，我们要对分子的人小进行估算就要建立起适当的模型，常用的模型冇球体模型和立方体模型。球体模型：由于固体和液体分子间距离很小，因此可近似看做分子是紧密排列着的球体，若分子总径为d,则其体积为岭立方体模型：设想固体和液体分子（原子或离子）是紧密排列著的立方体，那么分子间距离（即分子线度）就是立方体的边长厶，困此一个分子的体积就是=需要注意的是，对气体来说，由于在一般情况下其分子不是紧密排列的，因此上述模型无法求分了的肓径，但能通过上述模型求分了间的距离。在“汕膜法估测油酸分子的大小''实验中，由于