--气体的等温变化

1、在炎热的夏天给自行车打气应注意什么？在炎热的夏天给自行车打气应注意什么？对对气体气体来说，来说，压强、体积、温度压强、体积、温度之间存在着一定的关系。之间存在着一定的关系。控制变量法控制变量法生活中的物理生活中的物理用什么方法可以使凹瘪的乒乓球恢复原状？用什么方法可以使凹瘪的乒乓球恢复原状？ 第一课时第一课时 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时发生的状态变化过程，叫做气体的等温变化。的状态变化过程，叫做气体的等温变化。一、等温变化一、等温变化 温度不变时，气体的压强和体积温度不变时，气体的压强和体积之间有什么关系？之间有什么关系？想一想：想一想： 用注射器用注射器密闭

2、一定质量的空气密闭一定质量的空气，缓慢地推缓慢地推动动和和拔出拔出活塞，体会活塞中空气体积变化活塞，体会活塞中空气体积变化时压强如何变化？时压强如何变化？做一做做一做：压强压强增大增大体积体积减小时减小时，体积体积增大时增大时，压强压强减小减小温度不变时，压强与体积成反比温度不变时，压强与体积成反比猜想：猜想：1、实验目的：、实验目的：在温度保持不变时，研究一在温度保持不变时，研究一定质量气体的压强和体积的关系定质量气体的压强和体积的关系实验设计实验设计如何确定气体的状态参量呢？如何确定气体的状态参量呢？温度（温度（ T ）-温度计温度计体积（体积（ V ）-容器的容积容器的容积压强（压强（

3、p ）-气压计气压计1、实验目的：、实验目的：在温度保持不变时，研究一在温度保持不变时，研究一定质量气体的压强和体积的关系定质量气体的压强和体积的关系实验装置实验装置实验器材：实验器材：铁架台铁架台、注射器注射器、刻度尺刻度尺、压力表压力表(压强表压强表)等等，注射器下端用橡胶塞密封，上注射器下端用橡胶塞密封，上端用柱塞封闭一段气体，这段端用柱塞封闭一段气体，这段气体气体就是我们的研究对象。就是我们的研究对象。（1）实验中的研究对象是什么？）实验中的研究对象是什么？（3）如何控制气体的温度）如何控制气体的温度T不变不变？（4）如何测量压强）如何测量压强P、体积、体积V？注射器内一定质量的气体注

4、射器内一定质量的气体.实验前在柱塞上涂上油（凡士林）以密封活塞防止漏气。实验前在柱塞上涂上油（凡士林）以密封活塞防止漏气。使容器透热、环境恒温；缓慢推、拉活塞且手不要握住使容器透热、环境恒温；缓慢推、拉活塞且手不要握住注射器的外管。这样气体温度就始终等于环境温度。注射器的外管。这样气体温度就始终等于环境温度。空气柱的压强空气柱的压强 p 可以从可以从压力表压力表上读出，空气柱的长度上读出，空气柱的长度L可可以从注射器两侧的以从注射器两侧的刻度尺刻度尺上读出，则空气柱的体积为长上读出，则空气柱的体积为长度度L与横截面积与横截面积S的乘积，即的乘积，即VLS.（2）如何控制气体的质量）如何控制气体

5、的质量m不变不变？3、实验数据的测量及分析、实验数据的测量及分析 次次 数数1 12 23 34 45 5压强（压强（105）3.02.52.01.51.0体积体积1.31.62.02.74.0室内温度：室内温度：_0C作作P，V图像，观察结果图像，观察结果1p p/10 Pa/10 Pa5V V1 12 23 30 01 12 23 34 4作作P，V图像，观察结果图像，观察结果1作作P，1/V图像，观察结果图像，观察结果2p p/10 Pa/10 Pa51/1/V V1 12 23 30 00.20.20.40.40.60.60.80.86、实验结论、实验结论7、误差分析：、误差分析：(1

6、)测量体积时的误差。测量体积时的误差。(2)漏气。漏气。产生原因：产生原因：注射器下端开口处部分空气体积没有考虑注射器下端开口处部分空气体积没有考虑应用容积较大的注射器，实验过程中气体应用容积较大的注射器，实验过程中气体体积不宜压得太小。体积不宜压得太小。2、公式表述：、公式表述：pV = 常数常数 或或 p1 V1= p2 V23、图像表述：、图像表述：1、文字表述：、文字表述：一定质量某种气体，在温度不变一定质量某种气体，在温度不变的情况下，压强的情况下，压强 p 与体积与体积 V 成反比。成反比。 一、玻意耳定律一、玻意耳定律p1/V0Vp0AAP5、适用范围：温度不太低，压强不太大4

7、4、条件、条件: :气体质量一定且温度不变气体质量一定且温度不变 第二课时第二课时(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.pVt1t2t30t3t2t1(1)双曲线的一支。双曲线的一支。1pV 图象二、气体等温变化图象二、气体等温变化图象特点：图线为过原点的倾斜直线，且温度图线为过原点的倾斜直线，且温度t1t2.2p1/V图象图象3 3、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)点的意义点的意义: :每一组数据反映一个状态每一组数据反映一个状态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20

8、L20L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例例1.1. 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，把容器的开关打开以后，容器里剩下的如果温度保持不变，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？设大气压是气体是原来的百分之几？设大气压是1.01.010

9、105 5PaPa。解解 设容器原装气体为研究对象。设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=1.0105Pa V105Pa 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。【注注】 就容器而言，里面气体质量变了，似乎是就容器而言，里面气体质量变了，似乎是变质量问题变质量问题了，了，但若但若视容器中气体出而不走视容器中气体出而不走，就，就又是质量不变

10、了又是质量不变了。用气体定律解题的步骤用气体定律解题的步骤1 1根据题意确定所研究的根据题意确定所研究的封闭封闭气体，气体， ( (满足质量不变的满足质量不变的条件条件) )变质量问题可视容器中气体出而不走变质量问题可视容器中气体出而不走把变质量转化把变质量转化为定质量。为定质量。2 2找出气体的初、末始参量找出气体的初、末始参量: : ( (p p1 1 、V V1 1 、T T1 1 ， p p2 2 、V V2 2 、T T2 2) )；3 3根据气体根据气体状态变化过程的特点状态变化过程的特点，选用定律列方程，选用定律列方程( (本本节课中就是玻意耳定律公式节课中就是玻意耳定律公式)

11、)；4 4解方程并对结果的物理意义进行讨论解方程并对结果的物理意义进行讨论 一个足球的体积是一个足球的体积是2.5L。用打气筒给这个足球。用打气筒给这个足球打气，每一次都把体积为打气，每一次都把体积为125mL,压强与大气压压强与大气压相同的气体打进球内。如果在打气前足球已经相同的气体打进球内。如果在打气前足球已经是球形并且里面的压强与大气压相同，打了是球形并且里面的压强与大气压相同，打了20次后，足球内部空气的压强是大气压的多少倍？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？实际打气你在得出结论时考虑到了什么前提？实际打气时能满足你的前提吗？时能满足你的前提吗？

12、 例题例题2 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，以缸内封闭气体为研究对象，,101501PappSLV11初态：初态：cmpLpL102112,102 . 1502PaSmgppSLV222211VpVp由玻意耳定律由玻意耳定律 得得mgSpSp02末态：末态：由活塞受力平衡得

13、：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 1105Pa105Pa。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。举一反三举一反三例题例题5 第三课时第三课时一、计算的主要依据一、计算的主要依据(1)液面下液面下h深处的压强为深处的压强为p= gh(2)液面与外界大气相接触。则液面下液面与外界大气相接触。则液面下h深深处的压强为处的压强为 p= p0+ gh（h表示竖直高度而不是倾斜长度）。表示竖直高

14、度而不是倾斜长度）。(3)帕斯卡定律：加在密闭静止液体（或气体）上的压帕斯卡定律：加在密闭静止液体（或气体）上的压强能够大小不变地由液体（或气体）向各个方向传强能够大小不变地由液体（或气体）向各个方向传递（适用于密闭静止的液体或气体）递（适用于密闭静止的液体或气体）(4)连通器原理连通器原理：在连通器中，同一种液体（中间液体在连通器中，同一种液体（中间液体不间断）的同一水平面上的压强是相等的。不间断）的同一水平面上的压强是相等的。气体压强的计算方法气体压强的计算方法二、平衡二、平衡态态气体压强的计算方法：气体压强的计算方法：1.液体密封气体液体密封气体 一般以液柱一般以液柱为研究对象建立为研究

15、对象建立力力的平衡方程的平衡方程，求得，求得气体压强气体压强。123 4h（F合合=0）已知大气压已知大气压P0 ，水银柱长均为，水银柱长均为h 2、固体（如活塞等）封闭、固体（如活塞等）封闭气体气体5m SM6Mm S7Mm S 对固体（如活塞等）进行受力分析。然后根据平衡条件求解。对固体（如活塞等）进行受力分析。然后根据平衡条件求解。例题例题6非平衡态非平衡态气体压强的计算方法气体压强的计算方法- 一般选择与气体相关的液柱、活塞等为研究对象一般选择与气体相关的液柱、活塞等为研究对象对其进行正确的受力分析，然后应用牛顿第二定对其进行正确的受力分析，然后应用牛顿第二定律列方程求解封闭气体压强。

16、律列方程求解封闭气体压强。已知大气压已知大气压P0，水银柱长均为，水银柱长均为h F合合=ma计一切不摩擦计一切不摩擦89 FM SM加速下滑加速下滑加速运动加速运动类型类型1.液体密封气体液体密封气体2.容器密封气体容器密封气体3.气缸密封气体气缸密封气体气体压强计算气体压强计算: :思路思路方法方法步骤步骤1.定对象定对象2.分析力分析力3.用规律用规律整体整体部分部分缸体缸体活塞活塞密封气体密封气体平衡态平衡态F合合=0非平衡态非平衡态F合合=ma例例7 将一端封闭的均匀直玻璃管开口将一端封闭的均匀直玻璃管开口向下，竖直插入水银中，当管顶距槽向下，竖直插入水银中，当管顶距槽中水银面中水银

17、面8cm时，管内水银面比管外时，管内水银面比管外水银面低水银面低2cm要使管内水银面比管要使管内水银面比管外水银面高外水银面高2cm，应将玻璃管竖直向，应将玻璃管竖直向上提起多少厘米？已知大气压强上提起多少厘米？已知大气压强p0支支持持76cmHg，设温度不变，设温度不变解：根据题意，由图知解：根据题意，由图知P1=P0+2cmHg=78cmHgV1=(8+2)S=10S，p2=p0-2cmHg=74cmHg，V2=(8+x)-2S=(6+x)S根据玻意耳定律：根据玻意耳定律：P1V1=P2V2 代入数据解得玻璃管提升高度：代入数据解得玻璃管提升高度：x=4.54cm 画好始末状态的图形，对解

18、题会有很大用本题的关键画好始末状态的图形，对解题会有很大用本题的关键就是怎样去画始末状态的图形以找到几何关系，来确定就是怎样去画始末状态的图形以找到几何关系，来确定状态参量状态参量例例8 均匀均匀U形玻璃管竖直放置，用水银将一些空形玻璃管竖直放置，用水银将一些空气封在气封在A管内，当管内，当A、B两管水银面相平时，大两管水银面相平时，大气压强为气压强为72cmHgA管内空气柱长度为管内空气柱长度为10cm，现往现往B管中注入水银，当两管水银面高度差为管中注入水银，当两管水银面高度差为18 cm时，时，A管中空气柱长度是多少？注入水银柱管中空气柱长度是多少？注入水银柱长度是多少？长度是多少？分析：如图所示，由于水银是不可压缩的，所以分析：如图所示，由于水银是不可压缩的，所以A管管水银面上升高度水银面上升高度x时，时，B管原水银面下降同样高度