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文档简介
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2 2、控制变量法、控制变量法压强(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)1、描述气体的三个状态参量、描述气体的三个状态参量知识准备知识准备生活中的相关知识生活中的相关知识烈日下自行车爆胎烈日下自行车爆胎热气球热气球第八章第八章气体气体 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。一、等温变化(一、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
2、时,气体的压强和体积之间有什么关系?么关系?猜想:猜想:8.1 气体的等温变化气体的等温变化 用注射器密闭一定质量的空气,缓慢地用注射器密闭一定质量的空气,缓慢地推推动动和和拔出拔出活塞,观察活塞中空气体积和压活塞,观察活塞中空气体积和压强的变化?强的变化?做一做:做一做:压强压强p增大增大体积体积V减小时减小时,体积体积增大时增大时,压强压强减小减小猜想猜想温度不变时,压强温度不变时,压强p与体积与体积V成反比成反比实验:探究气体等温变化的规律实验: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
3、法图像法乘积一定乘积一定注意事项注意事项(质量一定,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主要步骤:主要步骤:1、密封一定质量的气体。、密封一定质量的气体。2、改变气体的体积,记录气体长度和该、改变气体的体积,记录气体长度和该状态下压强的大小。状态下压强的大小。3、数据处理。、数据处理。注意事项:注意事项:1、尽量避免漏气。、尽量避免漏气。2、不要用手握住玻璃管。、不要用手握住玻璃管。3、移动活塞要缓慢。、移动活塞要缓慢。实验数据实验数据次数次数12345压强压强/105Pa3.02.52.01.51.0体积体积/L1.31.62.02.74.0p p/10 Pa/10 P
4、a5 51/V V1 12 23 3O O0.20.20.40.40.60.60.80.813.0 1.322.5 1.632.0 2.041.5 2.751.0 4.0次数次数压强压强体积体积p=C1/V探究结论:探究结论:误差分析:误差分析:1、读数误差。、读数误差。2、漏气。、漏气。1 1、文字表述:、文字表述:一定质量某种气体,在温一定质量某种气体,在温度不变的情况下,压强度不变的情况下,压强p与体积与体积V成反比。成反比。 2 2、公式表述:、公式表述:pV=C(常数)(常数), , 或或 p=C1/V, 或或p1V1=p2V24 4、适用范围:、适用范围:温度不太低,压强不太大温度
5、不太低,压强不太大一、玻意耳定律一、玻意耳定律3 3、条件、条件: :气体气体质量一定质量一定且且温度不变温度不变(玻意耳玻意耳马略特定律马略特定律)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。2211VpVp解:以气体为研究对象,解:以气体为研究对象, 由由 得得PaVVpp521121025.1(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
6、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2211LpLp解解:以缸内封闭气体为研究对象,以缸内封闭气
7、体为研究对象,,101501PappSLV11初态:初态:cmpLpL102112,102 .1502PaSmgppSLV22末态:末态:2211VpVp由玻意耳定律由玻意耳定律 得得mgSpSp02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。举一反三举一反三二、二、p-V图像(等温线)图像(等温线) 过原点的直线
8、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。p1/V0Vp0ABp pV V0 0t1t2 思考:思考:同一气体同一气体,不同温度下的等温线是不同,不同温度下的等温线是不同的,请的,请判断出下图中哪条等温线的温度高判断出下图中哪条等温线的温度高?理由理由是是什么什么?12tt 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。 例题:例题:一定质量的气体由状态一定质量的气
9、体由状态A A变到状变到状态态B B的过程如图所示,的过程如图所示,A A、B B位于同一双位于同一双曲线上,则此变化过程中,温度(曲线上,则此变化过程中,温度( ) A A、一直下降、一直下降 B B、先上升后下降、先上升后下降 C C、先下降后上升、先下降后上升 D D、一直上升、一直上升 B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)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
10、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=1.0=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
11、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
12、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:选打完20次气后足球内的气体为研究对象,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,压强为p0的气体体积为V1=2.5+0.12520=5L ;末态:压强 p p2 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
13、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。 分析说明:水银气压计是一种常见测定大气压的仪器。分析说明:水银气压计是一种常见测定大气压的仪器。本题是立意于水银气压计测定大气原理之上的误差修正。本题是立意于水银气压计测
14、定大气原理之上的误差修正。标准水银气压计上方是真空时,根据受力平衡可知水银标准水银气压计上方是真空时,根据受力平衡可知水银柱产生的压强就等于大气压强的数值。若水银柱上方进柱产生的压强就等于大气压强的数值。若水银柱上方进入了空气不是真空,此时入了空气不是真空,此时 气压计的读数与实际大气压的气压计的读数与实际大气压的读数会存在一定的误差。根据确定气体压强的方法可知读数会存在一定的误差。根据确定气体压强的方法可知大气压的真实读数应该是水银柱上方气体压强与大气压的真实读数应该是水银柱上方气体压强与 水银柱水银柱产生的压强之和。产生的压强之和。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
15、银气压计中混入一个气泡,上升到水银柱的上方,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。 分析求解:本题文字理解有些困分析求解:本题文字理解有些困难,为了降低难度根据题意画出本难,为了降低难度根据题意画出本题的情景示意图如图(题的情景示意图如图(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,须知道此时水银柱上方的气体的压强。知道此时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解
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