物理选修3-3_8.1气体的等温变化1

1、8.18.1气体的等温变化气体的等温变化 第八章第八章气体气体 一 问题的引入 T升高，P增大，V变大 2 2、控制变量法、控制变量法 1、描述气体的三个状态参量、描述气体的三个状态参量 压强（压强（p，力学性质）、，力学性质）、 体积（体积（V，几何性质），几何性质）、 温度（温度（T，热学性质热学性质） 一定质量一定质量的气体，在的气体，在温度不变温度不变时发生的状态时发生的状态 变化过程，叫做气体的等温变化。变化过程，叫做气体的等温变化。 二、等温变化（二、等温变化（ m不变不变；T不变不变） 温度不变时，气体的压强和体积之间有什温度不变时，气体的压强和体积之间有什 么关系？么关系？ 猜

2、想：猜想： 三、实验探究三、实验探究 实验探究实验探究 1、研究对象是什么？、研究对象是什么？ 2、如何控制气体的质量、如何控制气体的质量m、 温度温度T保持不变保持不变 3、如何改变压强、如何改变压强P、 体积体积 V 4、如何测量压强、如何测量压强P、体积、体积V？ 采用仪器采用仪器 移动注射移动注射 器，气体器，气体 压强传感压强传感 器器 三、实验探究气体等温变化的规律三、实验探究气体等温变化的规律 设计实验设计实验 数据处理数据处理 （测量哪些物理量）（测量哪些物理量） （猜想）（猜想） 如何测如何测 体积、压强体积、压强 图像法图像法 乘积一定乘积一定 注意事项注意事项 （质量一定

3、，质量一定，温度不变）温度不变） 气气 体体 定定 律律 演演 示示 仪仪 数据采集 P增大，V减小，P,V间到底什么关系？猜想！ 思考与讨论思考与讨论 数据处理算一下算一下P,V乘积。乘积。 1 作作P，V图像，观察结果图像，观察结果 2 作作P，1/V图像，观察结果图像，观察结果 3 气体的等温变化气体的等温变化 V/mlP/Kpa1/V 110101.10 28124.80 36159.40 41284.90 51472.80 四 、试验结论-玻意耳定律 文字表述文字表述 1 一定质量某种气体，在温度不变的一定质量某种气体，在温度不变的 情况下，压强情况下，压强p与体积与体积V成反比。成

4、反比。 公式表示公式表示 2 pV=常数常数 或或p1V1=p2V2 图像表述图像表述 3 p 1/V 0V p 0 A A 使用范围使用范围 4 温度不太低，压强不太大温度不太低，压强不太大 使用条件使用条件 5 质量一定，温度不变质量一定，温度不变 五、五、p-V图像（等温线）图像（等温线） 过原点的直线过原点的直线 双曲线的一支双曲线的一支 物理意义：等温线上的某点表示气体的一个确物理意义：等温线上的某点表示气体的一个确 定状态。同一条等温线上的各点温度相同，即定状态。同一条等温线上的各点温度相同，即p p与与 V V乘积相同。乘积相同。 p 1/V 0 V p 0 A B 同一气体，不

5、同温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？ 思考与讨论思考与讨论 V p 1 2 3 0 结论结论: :t3t2t1 不同温度下的等温线，离原点越远，温度越高。不同温度下的等温线，离原点越远，温度越高。 小试牛刀小试牛刀 一定质量气体的体积是一定质量气体的体积是20L20L时，压强为时，压强为1 110105 5PaPa。 当气体的体积减小到当气体的体积减小到16L16L时，压强为多大？设气时，压强为多大？设气 体的温度保持不变。体的温度保持不变。 2211 VpVp 解：以气体为研究对象，解：以气体为研究对象， 由由 得得 Pa V V

6、p p 5 2 11 2 1025.1 （1 1）明确研究对象（气体）；）明确研究对象（气体）； （2 2）分析过程特点，判断为等温过程；）分析过程特点，判断为等温过程； （3 3）列出初、末状态的）列出初、末状态的p p、V V值；值； （4 4）根据）根据p p1 1V V1 1=p=p2 2V V2 2列式求解；列式求解； 利用玻意耳定律的解题思路利用玻意耳定律的解题思路 一、玻意耳定律一、玻意耳定律 1 1、内容、内容: :一定质量某种气体，在温度不变的一定质量某种气体，在温度不变的 情况下，压强情况下，压强p p与体积与体积V V成反比。成反比。 2 2、公式：、公式： pVpV=

7、=C C( (常数常数) ) 或或p p1 1V V1 1=p=p2 2V V2 2 3.3.条件条件: : 一定质量气体且温度不变一定质量气体且温度不变 4 4、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 复习回顾 二二. .等温变化图象等温变化图象 1 1、特点、特点: : (1)(1)等温线是双曲线的一支。等温线是双曲线的一支。 (2)(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. . 2 2、图象意义、图象意义: : (1)(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 2) )图像上每点的意义图像上每

8、点的意义: : 每一组数据每一组数据-反映某一状态反映某一状态 例例. . 某个容器的容积是某个容器的容积是10L10L，所装气体的压强是，所装气体的压强是 202010105 5PaPa。如果温度保持不变，把容器的开关打开。如果温度保持不变，把容器的开关打开 以后，容器里剩下的气体是原来的百分之几？设大气以后，容器里剩下的气体是原来的百分之几？设大气 压是压是1.01.010105 5PaPa。 解解 选容器原装气体为研究对象。选容器原装气体为研究对象。 初态初态 p p1 1=20=2010105 5Pa VPa V1 1=10L T=10L T1 1=T=T 末态末态 p p2 2=1.

9、0=1.010105 5Pa VPa V2 2= =？L TL T2 2=T=T 由玻意耳定律由玻意耳定律 p p1 1V V1 1=p=p2 2V V2 2得得 即剩下的气体为原来的即剩下的气体为原来的5 5。 就容器而言，里面气体质量变了，似乎是变质量问题了，但就容器而言，里面气体质量变了，似乎是变质量问题了，但 若视容器中气体出而不走，就又是质量不变了。若视容器中气体出而不走，就又是质量不变了。 变式拓展：（课本习题变式拓展：（课本习题1）一个足球的容积是一个足球的容积是2.5L。用。用 打气筒给这个足球打气，每打一次都把体积为打气筒给这个足球打气，每打一次都把体积为125mL、 压强与

10、大气压强相同的气体打进球内。如果在打气前足压强与大气压强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强相同。打了球就已经是球形并且里面的压强与大气压强相同。打了 20次后，足球内部空气的压强是大气压的多少倍？你在次后，足球内部空气的压强是大气压的多少倍？你在 得出结论时考虑到了什么前提？实际打气时的情况能够得出结论时考虑到了什么前提？实际打气时的情况能够 满足你的前提吗？满足你的前提吗？ 解：研究对象:打完20次气后足球内的气体，假设气体的 温度和球的体积均不发生变化，设大气压强为p0，则 初态：压强p1=p0， V1=2.5+0.12520=5L 末态：压强p p

11、2 2= =？ 体积为体积为打气后V2=2.5L， 据玻意耳定律有：p p1 1V V1 1=p=p2 2V V2 2 得： p05=p22.5解得：p2=2p0 例：计算图例：计算图2 2中各种情况下，被封闭气体的压强。中各种情况下，被封闭气体的压强。 （标准大气压强（标准大气压强p p0 0=76cmHg=76cmHg，图中液体为水银），图中液体为水银） 76cmHgcmHg 51cmHgcmHg63.5cmHgcmHg 51cmHgcmHg 101cmHgcmHg s mg PP+ += = 0 课本习题课本习题2：水银气压计中混入一个气泡，上升到水银水银气压计中混入一个气泡，上升到水银

12、 柱的上方，使水银柱上方不再是真空。当实际大气压相柱的上方，使水银柱上方不再是真空。当实际大气压相 当于当于768mm高的水银柱产生的压强时，这个水银气压高的水银柱产生的压强时，这个水银气压 计的读数只有计的读数只有750mm，此时管中的水银面到管顶的距，此时管中的水银面到管顶的距 离为离为80mm。当这个气压计的读数为。当这个气压计的读数为740mm水银柱时，水银柱时， 实际的大气压相当于多高的水银柱产生的压强？设温度实际的大气压相当于多高的水银柱产生的压强？设温度 保持不变。保持不变。 解：情景示意图如图（解：情景示意图如图（1）再分析）再分析 可知气压计变成可知气压计变成740mm水银柱

13、是水银柱是 由大气压发生变化而引起的。如图由大气压发生变化而引起的。如图 （2）要求出此时大气压的值，须）要求出此时大气压的值，须 研究水银柱上方的气体的压强。研究水银柱上方的气体的压强。 以水银柱上方的气体为研究对象，根据以水银柱上方的气体为研究对象，根据P1V1=P2V2可得：可得： （768-750） 80s=（h-740） 90s，解得：h=756mm AC 例例2如图所示如图所示,一根一端封闭的玻璃管开口向下插入水银一根一端封闭的玻璃管开口向下插入水银 槽中槽中,内封一定质量的气体内封一定质量的气体,管内水银面低于管外管内水银面低于管外,在温度不在温度不 变时变时,将玻璃管稍向下插入

14、一些将玻璃管稍向下插入一些,下列说法正确的是下列说法正确的是( ) A.玻璃管内气体体积减小玻璃管内气体体积减小; B.玻璃管内气体体积增大玻璃管内气体体积增大 C.管内外水银面高度差减小管内外水银面高度差减小; D.管内外水银面高度差增大管内外水银面高度差增大. AD 练习练习 如图所示，注有水银的如图所示，注有水银的U型管，型管，A管上端封闭，管上端封闭， A、B两管用橡皮管相通开始时两管液面相平，现将两管用橡皮管相通开始时两管液面相平，现将 B管缓慢降低，在这一过程中，管缓慢降低，在这一过程中，A管内气体体积管内气体体积_， B管比管比A管液面管液面_ 强调思路，由强调思路，由V的变化的

15、变化压强变化压强变化借助借助p的计算判的计算判 断液面的高低断液面的高低 增大增大 低低 如图所示，如图所示，汽缸内封闭着一定温度的气体，气体汽缸内封闭着一定温度的气体，气体 长度为长度为12cm。活塞质量为。活塞质量为20kg，横截面积为，横截面积为 100cm。已知大气压强为已知大气压强为1 110105 5PaPa。 求求：汽缸开口向上时，气体的长度。汽缸开口向上时，气体的长度。 大展身手大展身手 2211 LpLp 解解：以缸内封闭气体为研究对象，以缸内封闭气体为研究对象， ,101 5 01 PappSLV 11 初态：初态： cm p Lp L10 2 11 2 ,102 .1 5 02 Pa S mg pp SLV 22 末态：末态： 2211 VpVp由玻意耳定律由玻意耳定律 得得 mgSpSp 02 由活塞受力平衡得：由活塞受力平衡得： 如图所示，如图所示，汽缸内封闭着一定温度的气体，气体汽缸内封闭着一定温度的气体，气体 长度为长度为12cm。活塞质量为。活塞质量为20kg，横截面积为，横截面积为 100cm。已知大气压强为已知大气压强为1 110105 5PaPa。 求求：汽缸汽缸开口向下开口向下时，气体的长度。时，气体的长度。 举一反三举一反三 小结：小结： 1、玻意耳定律、玻意耳定律 2、p-V图像（等温线）图像（等温线） 解后反思：