《气体实验定律》演示幻灯片

1、1、温度 2、体积 3、压强 热力学温度T ：开尔文 T = t 273 K 体积 V 单位：有L、mL等 压强 p 单位：Pa（帕斯卡） 气体的状态参量气体的状态参量 复习复习 方法研究方法研究 在物理学中，当需要研究三个物理量之间的在物理学中，当需要研究三个物理量之间的 关系时，往往采用关系时，往往采用“保持一个量不变，研究保持一个量不变，研究 其它两个量之间的关系，然后综合起来得出其它两个量之间的关系，然后综合起来得出 所要研究的几个量之间的关系所要研究的几个量之间的关系”. 控制变量的方法 思考：思考：一定质量的气体，它的温度、体积和压强三个量之间一定质量的气体，它的温度、体积和压强三

2、个量之间 变化是相互对应的变化是相互对应的. .我们如何确定三个量之间的关系呢？我们如何确定三个量之间的关系呢？ 1.等温变化：气体在温度不变的状态下，发生的变化等温变化：气体在温度不变的状态下，发生的变化. 2.在等温变化中，气体的压强与体积可能存在着什么关系？在等温变化中，气体的压强与体积可能存在着什么关系？ 实验实验 3.实验研究 定性关系 猜想： p、V 结论：V减小，p增大 实验视频实验视频 实验数据的处理实验数据的处理 V 1 2 3 01234 p-V 图象图象 5 /10 Pap 该图象是否可以说明该图象是否可以说明p与与V成成 反比？反比？ 思考思考 如何确定如何确定p与与V

3、的关系呢的关系呢 ？ 1/1/V 1 2 3 00.20.40.60.8 5 /10 Pap p-1/V 图象图象 结论结论 在温度不变时，压强在温度不变时，压强p和体积和体积V 成反比成反比. 一、玻意耳定律一、玻意耳定律 2、公式表述：、公式表述：pV=C(常数常数 ) 或或p1V1=p2V2 1、文字表述：一定质量、文字表述：一定质量某种气体，在某种气体，在温度不变温度不变的情况的情况 下，压强下，压强p与体积与体积V成反比成反比. P 1/V P V 3、适用范围：、适用范围：温度不太低，压强不太大温度不太低，压强不太大 4、图像：、图像： V P 1 V C P 1.一定质量气体的体

4、积是一定质量气体的体积是20L时，压强为时，压强为1105Pa。 当气体的体积减小到当气体的体积减小到16L时，压强为多大？设气体的时，压强为多大？设气体的 温度保持不变温度保持不变. p1V1=p2V2 答案答案:1.2510 5Pa 用气体定律解题的步骤用气体定律解题的步骤 1确定研究对象被封闭的气体确定研究对象被封闭的气体(满足质量不变的条件满足质量不变的条件)； 2用一定的数字或表达式写出气体状态的初始条件用一定的数字或表达式写出气体状态的初始条件(p1， V1，T1，p2，V2，T2)； 3根据气体状态变化过程的特点，列出相应的气体公式根据气体状态变化过程的特点，列出相应的气体公式(

5、 本节课中就是玻意耳定律公式本节课中就是玻意耳定律公式)； 4将各初始条件代入气体公式中，求解未知量；将各初始条件代入气体公式中，求解未知量； 5对结果的物理意义进行讨论对结果的物理意义进行讨论 2.如图，一上端开口,下端封闭的细长玻璃管，下部有长l1=66 cm 的水银柱，中间封有长l2=6.6 cm的空气柱，上部有长l3=44 cm的水银柱，此时水银面恰好与管口平齐.已知大气压强为 p0=76 cmHg.如果使玻璃管绕底端在竖直平面内缓慢地转动一周 ，求在开口向下和转回到原来位置时管中空气柱的长度.封入的 气体可视为理想气体，在转动过程中没有发生漏气. 玻璃管开口向上时玻璃管开口向上时 玻

6、璃管开口向下时，玻璃管开口向下时， 从开始转动一周后，从开始转动一周后， 由玻意耳定律有由玻意耳定律有 p1l2S=p2hS p1l2S=p3hS 解得解得 h=12 cm h=9.2 cm p0+gl3 p1 p1=p0+gl3 则则p2=gl1，p0=p2+gx p2 p0+gx x p3 p0+gx 则则p3=p0+gx p p/10 Pa/10 Pa 5 5 V V 1 1 2 2 3 3 0 01 12 23 34 4 二、等温变化图象二、等温变化图象 (2)温度越高温度越高,其等温线离原点越远其等温线离原点越远. 同一气体，不同温度下等温线是不同的，你能判断那条等温同一气体，不同温

7、度下等温线是不同的，你能判断那条等温 线是表示温度较高的情形吗？你是根据什么理由作出判断的线是表示温度较高的情形吗？你是根据什么理由作出判断的 ？ V p 1 2 3 0 结论结论:t3t2t1 1、特点、特点: (1)等温线是双曲线的一支等温线是双曲线的一支. 1、特点、特点: (1)物理意义物理意义:反映压强随体积的变化关系反映压强随体积的变化关系 (2)点意义点意义:每一组数据每一组数据-反映某一状态反映某一状态 (3)结论结论:体积缩小到原来的几分之一体积缩小到原来的几分之一,压强增大到原来的几倍压强增大到原来的几倍 .体积增大到原来的几倍体积增大到原来的几倍,它的压强就减小为原来的几

8、分之一它的压强就减小为原来的几分之一. 二、等温变化图象二、等温变化图象2、物理意义、物理意义 3.如图所示，是一定质量的某种气体状态变化的如图所示，是一定质量的某种气体状态变化的 p-V图象，气体由状态图象，气体由状态A变化到状态变化到状态B的过程中，的过程中， 气体分子平均速率的变化情况是气体分子平均速率的变化情况是( ) A.一直保持不变一直保持不变 B.一直增大一直增大 C.先减小后增大先减小后增大 D.先增大后减小先增大后减小 由温度决定由温度决定 pAVA=pBVB pV先增大后减小先增大后减小 T先增大后减小先增大后减小 D等温线等温线 等容变化：一定质量的某种气体，在体积不变时

9、，压强随等容变化：一定质量的某种气体，在体积不变时，压强随 温度的变化温度的变化. . 猜想猜想 在等容变化中，气体的压强与温度可能存在着什么关系？在等容变化中，气体的压强与温度可能存在着什么关系？ 三、等容变化三、等容变化 查理是法国物理学家查理是法国物理学家.1746年年11月月12日诞生于法国卢日诞生于法国卢 瓦雷的贝奥京西瓦雷的贝奥京西. 大约在大约在1787年，年，查理查理着手研究气体的膨胀性质，发着手研究气体的膨胀性质，发 现在压力一定的时候现在压力一定的时候,气体体积的改变和温度的改变气体体积的改变和温度的改变 成正比成正比.他进一步发现，对于一定质量的气体，当体他进一步发现，对

10、于一定质量的气体，当体 积不变的时候，温度每升高积不变的时候，温度每升高l，压力就增加它在，压力就增加它在0 时候压力的时候压力的1273.查理还用它作根据，推算出气体查理还用它作根据，推算出气体 在恒定压力下的膨胀速率是个常数在恒定压力下的膨胀速率是个常数.这个预言后这个预言后来由来由 盖盖吕萨克和道尔顿（吕萨克和道尔顿（1766一一1844）的实验）的实验完全证实完全证实. 查理（Jacques- Alexandre-Csar Charles，1746 l823） 1.查理生平介绍查理生平介绍三、等容变化三、等容变化 2.实验视频实验视频三、等容变化三、等容变化 0 P t/0C A B

11、0 P T/K A B 273.15 气体等容变化图像气体等容变化图像 3.等容变化的图象等容变化的图象三、等容变化三、等容变化 (1)等容线：一定质量的某种气体在等容变化过程中，压强等容线：一定质量的某种气体在等容变化过程中，压强 p跟热力学温度跟热力学温度T的正比关系的正比关系pT在直角坐标系中的图象在直角坐标系中的图象 叫做等容线叫做等容线 3.等容变化的图象等容变化的图象等容线等容线 (2)一定质量气体的等容线pT图象，其延长线经过坐标原 点，斜率反映体积大小 三、等容变化三、等容变化 (3)一定质量气体的等容线的物理意义一定质量气体的等容线的物理意义 3.等容变化的图象等容变化的图象

12、等容线等容线 图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一根等容线上各 状态的体积相同 不同体积下的等容线，斜率越大，体积越小（同一温度下，压 强大的体积小）如图所示，V2V1 三、等容变化三、等容变化 p=CT p C T 或2、公式表述：、公式表述： 1、文字表述：一定质量、文字表述：一定质量的某种气体的某种气体,在在体积不变体积不变的情况下的情况下,压强压强p与与 热力学温度热力学温度T成正比成正比. 12 12 pp TT 或 压强p与热力学温度T成正比可以表示为另外形式 11 22 pT pT 4.查理定律查理定律三、等容变化三、等容变化 （1）查理定律是实验定律，由法国科学家查理通过

13、实验）查理定律是实验定律，由法国科学家查理通过实验 发现的发现的 5. 查理定律的说明查理定律的说明 （3）在p/T=C中的C与气体的种类、质量、体积有关 （2）适用条件：气体质量一定，体积不变）适用条件：气体质量一定，体积不变 （4）一定质量的气体在等容时，升高（或降低）相同的 温度，所增加（或减小）的压强是相同的 （5）解题时前后两状态压强的单位要统一 注意：p与热力学温度T成正比,不与摄氏温度成正比， 但压强的变化p与摄氏温度t的变化成正比 三、等容变化三、等容变化 高压锅内的食物易熟高压锅内的食物易熟 6.应用应用三、等容变化三、等容变化 打足了气的车胎在阳光下曝晒 会胀破 4. 汽车

14、行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故，太低又汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故，太低又 会造成耗油量上升会造成耗油量上升.已知某型号轮胎能在已知某型号轮胎能在400C-900C正常工正常工 作作, 为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过3.5 atm，最低胎压不低于，最低胎压不低于1.6 atm，那么，那么, 在在t200C时给该轮时给该轮 胎充气，充气后的胎压在什么范围内比较合适（设轮胎的胎充气，充气后的胎压在什么范围内比较合适（设轮胎的 体积不变）体积不变）等容变化等容变化查理定律查理定律 12 12 pp TT t 400C时，即时

15、，即T=233K时的胎压等于时的胎压等于1.6atm t900C时，即时，即T=363K时的胎压等于时的胎压等于3.5atm m in 1.6 233(27320)K p K m ax 3.5 363(27320)K p K pmin=2.01atm pmax2.83atm 等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变 时，体积随温度的变化时，体积随温度的变化. . 猜想猜想 在等压变化中，气体的体积与温度可能存在着在等压变化中，气体的体积与温度可能存在着 什么关系？什么关系？ 四、等压变化四、等压变化 盖盖吕萨克（吕萨克（UosephLollis Gayl

16、ussac，17781850 年）法国化学家、物理学年）法国化学家、物理学 家家. 1.盖盖吕萨克生平介绍吕萨克生平介绍 盖盖吕萨克吕萨克1778年年9月月6日生于圣日生于圣莱昂特莱昂特.1800年年 毕业于巴黎理工学校毕业于巴黎理工学校. 1850年年5月月9日，病逝于日，病逝于 巴黎，享年巴黎，享年72岁岁. 1802年，盖年，盖吕萨克发现吕萨克发现气体热膨胀定律气体热膨胀定律(即盖即盖 吕萨克定律吕萨克定律)压强不变时，一定质量气体的体积压强不变时，一定质量气体的体积 跟热力学温度成正比跟热力学温度成正比.即即V1/T1=V2/T2=C恒恒 量量. 其实查理早就发现压强与温度的关系，只是

17、其实查理早就发现压强与温度的关系，只是 当时未发表，也未被人注意当时未发表，也未被人注意.直到盖直到盖-吕萨克吕萨克 重新提出后，才受到重视重新提出后，才受到重视.早年都称早年都称“查理查理 定律定律”，但为表彰盖，但为表彰盖-吕萨克的贡献而称为吕萨克的贡献而称为 “查理查理-盖吕萨克定律盖吕萨克定律”. 四、等压变化四、等压变化 2.实验视频实验视频四、等压变化四、等压变化 0 V T 气体等压变化图像气体等压变化图像 3.等压变化的图象等压变化的图象四、等压变化四、等压变化 （1）等压线：一定质量的某种气体在等压变化过程中）等压线：一定质量的某种气体在等压变化过程中,体积体积 V与热力学温

18、度与热力学温度T的正比关系在的正比关系在VT直角坐标系中的图象直角坐标系中的图象. 3.等压变化的图象等压变化的图象等压线等压线 （2）一定质量气体的等压线的VT图象，其延长线经过坐 标原点，斜率反映压强大小 四、等压变化四、等压变化 （3）一定质量气体的等压线的物理意义）一定质量气体的等压线的物理意义 3.等压变化的图象等压变化的图象等压线等压线 图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一根等 压线上各状态的压强相同 不同压强下的等压线，斜率越大，压强越小（同一温 度下，体积大的压强小）如图所示p2 练一练练一练 6.如图所示，气缸内封闭有一定质量的理想气体，当时温度为0，大气压 为1atm(设其值为105Pa)、气缸横截面积为500cm2，活塞重为5000N。则： (1)气缸内气体压强为多少？