《四、氣體》學(xué)習(xí)任務(wù)單

《四、氣體》學(xué)習(xí)任務(wù)單【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、能說出氣體的狀態(tài)參量都有啥，還得知道每個參量是咋定義的。2、會用理想氣體狀態(tài)方程解決簡單的實際問題，就像算氣球在不同情況下的體積變化之類的。3、能解釋生活中跟氣體狀態(tài)變化有關(guān)的一些現(xiàn)象，比如說為啥夏天自行車胎容易爆?！緦W(xué)習(xí)任務(wù)一：認(rèn)識氣體的狀態(tài)參量】1、思考我給你們講個事兒啊。有一天我去打氣，那個打氣筒一壓，氣就往輪胎里跑。我就想啊，這個氣的狀態(tài)好像有好多方面可以描述呢。那同學(xué)們也想想，我們要描述氣體的狀態(tài)，都需要考慮哪些東西呢？2、壓強(qiáng)（1）定義：同學(xué)們可以想象一下，氣體分子就像一群調(diào)皮的小蟲子，不停地撞容器壁，這個撞的勁兒就是壓強(qiáng)。那壓強(qiáng)到底咋定義呢？壓強(qiáng)就是單位面積上氣體分子碰撞產(chǎn)生的壓力。就好比一堆人擠在一個小房間里，人越多，大家互相擠的勁兒就越大，這就像壓強(qiáng)越大。（2）單位：常用的壓強(qiáng)單位有帕斯卡（Pa）。那1帕斯卡是個啥概念呢？就像在1平方米的面積上，均勻地施加1牛頓的力，這個壓強(qiáng)就是1帕斯卡。（3）測量：那咋測量氣體壓強(qiáng)呢？我們可以用壓強(qiáng)計。就像我們量身高用尺子一樣，壓強(qiáng)計就是專門量氣體壓強(qiáng)的“尺子”。同學(xué)們想想，還有哪里會用到壓強(qiáng)的測量呢？比如汽車輪胎里的氣，要是壓強(qiáng)不夠或者太大了，開車可就不安全了，這時候就需要壓強(qiáng)計來看看輪胎里的氣到底咋樣了。3、體積（1）定義：這個就比較好理解啦，氣體所占的空間大小就是體積。比如說咱們教室里的空氣，從這個墻角到那個墻角，從地面到天花板，這一大塊空間就是這些空氣的體積。（2）單位：體積的單位有立方米（m3）、升（L）、毫升（mL）等。1立方米可大了，就像一個特別大的箱子；1升呢，大概就是一大瓶飲料那么多；1毫升就很少啦，就像一小滴眼藥水。4、溫度（1）定義：溫度反映了氣體分子熱運動的劇烈程度?？梢韵胂蟪蛇@些氣體分子在開運動會，溫度越高，分子們跑得越歡，互相撞得也越厲害。（2）單位：我們常用的溫度單位有攝氏度（℃）和開爾文（K）。0℃的水會結(jié)冰，100℃的水會沸騰。而開爾文和攝氏度之間還有個小換算呢，T（K）＝t（℃）＋273.15。比如說20℃，換算成開爾文就是20＋273.15＝293.15K。例1：（1）一個氣球里的氣體壓強(qiáng)是2×10?Pa，這個壓強(qiáng)表示啥意思呢？（2）一個瓶子里裝著2L的氣體，這2L描述的是氣體的啥參量呢？（3）如果說氣體的溫度是300K，這又說明了氣體分子怎樣的狀態(tài)呢？【學(xué)習(xí)任務(wù)二：理想氣體狀態(tài)方程】1、理想氣體（1）概念：理想氣體就像是我們想象中的完美氣體。這種氣體的分子間沒有相互作用力，而且分子本身不占體積。就像我們想象中的超級英雄，無所不能又沒有缺點。雖然實際生活中沒有完全符合這個條件的氣體，但是很多時候我們研究的氣體都可以近似看成理想氣體。（2）假設(shè)條件：為啥要假設(shè)這樣的理想氣體呢？這是為了讓我們在研究氣體狀態(tài)變化的時候更方便。就好比我們在做數(shù)學(xué)題的時候，先假設(shè)一些簡單的條件，把復(fù)雜的問題簡單化。2、理想氣體狀態(tài)方程（1）方程：pV＝nRT。這里面p是壓強(qiáng)，V是體積，n是物質(zhì)的量，R是摩爾氣體常量（R＝8.31J/（mol·K)），T是溫度。這個方程就像一把萬能鑰匙，能幫我們解決好多氣體狀態(tài)變化的問題。（2）推導(dǎo)：那這個方程是咋來的呢？我們可以從氣體實驗定律慢慢地推導(dǎo)出來。不過這就像是一場數(shù)學(xué)冒險，我們先不詳細(xì)講推導(dǎo)過程啦，只要大家先記住這個方程就行。3、應(yīng)用（1）簡單計算：例2：有一定量的理想氣體，初始狀態(tài)壓強(qiáng)p?＝1×10?Pa，體積V?＝2L，溫度T?＝300K。如果壓強(qiáng)變?yōu)閜?＝2×10?Pa，溫度變?yōu)門?＝400K，那體積V?是多少呢？首先，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程p?V?＝nRT?，p?V?＝nRT?。因為n和R不變，所以可以得到p?V?/T?＝p?V?/T?。然后把已知的數(shù)值帶進(jìn)去，就是(1×10?×2)／（300)＝（2×10?×V?)／（400)。最后解這個方程就可以算出V?的值啦。（2）實際問題：例3：汽車發(fā)動機(jī)里的氣缸，在吸氣沖程中，吸入了壓強(qiáng)為p?＝1×10?Pa，溫度為T?＝300K，體積為V?＝0.5L的空氣。在壓縮沖程中，體積被壓縮到V?＝0.1L，壓強(qiáng)變?yōu)閜?＝5×10?Pa，那此時空氣的溫度T?是多少呢？還是用理想氣體狀態(tài)方程p?V?/T?＝p?V?/T?，把數(shù)值帶進(jìn)去就可以算出T?啦。互動環(huán)節(jié)：同學(xué)們分成小組，互相討論一下理想氣體狀態(tài)方程在生活中的其他可能應(yīng)用場景。比如說在熱氣球飛行、高壓鍋做飯這些事情里，氣體的狀態(tài)是怎么變化的，能不能用這個方程來解釋。每個小組派一個代表來說說你們小組的討論結(jié)果?！緦W(xué)習(xí)任務(wù)三：氣體狀態(tài)變化與生活現(xiàn)象】1、等壓變化（1）規(guī)律：在壓強(qiáng)不變的情況下，氣體的體積和溫度是成正比的。這就像我們吹氣球，當(dāng)我們慢慢往氣球里吹氣，保持吹氣的勁兒（壓強(qiáng)）不變，氣球的體積會隨著里面氣體溫度的變化而變化。如果把氣球放在熱水里，里面的氣體溫度升高，體積就會變大；放在冷水里，溫度降低，體積就會變小。（2）公式：V?/T?＝V?/T?。（3）生活中的例子：夏天的時候，我們看到路邊的電線桿上的電線會變得比冬天的時候松一些。這是為啥呢？因為夏天溫度高，電線里的金屬是固體，但是也會像氣體一樣有熱脹冷縮的現(xiàn)象。這里就可以類比等壓變化，雖然不是氣體，但是道理是一樣的。2、等容變化（1）規(guī)律：在體積不變的情況下，氣體的壓強(qiáng)和溫度是成正比的。比如說我們把一個密封的瓶子放在火上烤，瓶子里的氣體體積不變，但是溫度升高了，壓強(qiáng)就會增大。（2）公式：p?/T?＝p?/T?。（3）生活中的例子：我再給你們講個事兒啊。我有一次不小心把一個空的礦泉水瓶蓋擰緊了，然后放在太陽下曬。過了一會兒，我去拿瓶子的時候，發(fā)現(xiàn)瓶子變得鼓鼓的。這就是因為瓶子里的氣體在體積不變的情況下，溫度升高，壓強(qiáng)增大了。3、等溫變化（1）規(guī)律：在溫度不變的情況下，氣體的壓強(qiáng)和體積成反比。就像我們用手捏氣球，要是想讓氣球里的氣體溫度不變，我們捏得越緊（壓強(qiáng)越大），氣球的體積就越小。（2）公式：p?V?＝p?V?。（3）生活中的例子：潛水員在水下的時候，他們呼吸的空氣是裝在一個特殊的容器里的。當(dāng)他們下潛得越深，水壓越大，這個時候容器里的氣體壓強(qiáng)也會增大，為了保持溫度不變，氣體的體積就會變小。互動環(huán)節(jié)：同學(xué)們想一想，還有哪些生活中的現(xiàn)象可以用這三種氣體狀態(tài)變化來解釋呢？然后和同桌互相分享一下，看看誰想到的更多。【總結(jié)提升】今天咱們學(xué)習(xí)了氣體的狀態(tài)參量，還有理想氣體狀態(tài)方程，以及氣體狀態(tài)變化和生活現(xiàn)象的聯(lián)系。同學(xué)們來說說自己的收獲吧。是學(xué)會了計算氣體狀態(tài)變化的問題呢，還是對生活中的一些現(xiàn)象有了新的理解呢？【課后探究】大家以小組為單位，探究一下在航空航天領(lǐng)域，氣體狀態(tài)變化是如何被利用和控制的。比如說在火箭發(fā)射的時候，燃料燃燒產(chǎn)生的高溫氣體，它的狀態(tài)是怎么變化的，工程師們是怎么利用這些變化來推動火箭的。最后每個小組要寫一個小報告。習(xí)題答案：例1：（1）表示單位面積上氣體分子碰撞產(chǎn)生的壓力是2×10?牛頓每平方米。（2）描述的是氣體的體積參量。（3）說明氣體分子熱運動的劇烈程度處于一定水平，分子的平均動能與300K對應(yīng)