气体的等温变化课件-高二下学期物理人教版选择性

第二章

气体、固体和液体2.2气体的等温变化----选修三学习目标1、通过实验探究玻意耳定律。2、掌握定律的内容、公式及适用条件。3、理解等温变化的图像，并利用图像分析实际问题。情景引入

在庆典活动中放飞的气球，会飞到我们看不见的地方。随着气球的升空，大气压在减小，温度在降低，气球在膨胀......看来，一定质量的气体的压强、体积和温度三个状态参量之间是有联系的。那么，它们会有怎样的联系呢？首先我们研究一种特殊的情况：

一定质量的气体，在温度不变的条件下其压强与体积的变化。我们把这种变化叫做等温变化。探究气体等温变化的规律一1、实验思路针对气体的研究，可以先选定一个热力学系统。比如一定质量的空气，在温度不变的情况下，测量气体在不同体积时的压强，再分析气体压强与体积的关系。

为此，我们需要一个既能改变气体体积，又能测出与体积相对应的气体压强的封闭容器。P1、V1P2、V22、实验器材

带铁夹的铁架台、注射器、柱塞(与压力表密封连接)、压力表、橡胶套、刻度尺。利用注射器选取一段空气柱为研究对象，注射器下端的开口有橡胶套，它和柱塞一起把一段空气柱封闭。2、实验器材

带铁夹的铁架台、注射器、柱塞(与压力表密封连接)、压力表、橡胶套、刻度尺。

把柱塞缓慢地向下压或向上拉，读取空气柱的长度与压强的几组数据。3、测量的物理量（1）空气柱的长度l可以通过刻度尺读取，空气柱的长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V。（2）空气柱的压强p可以从与注射器内空气柱相连的压力表读取。4、数据分析实验次数VPP·V初始状态2.01.02.011.51.31.9521.02.02.032.50.82.0结论：V与P的乘积在误差允许的范围内为一个恒量利用数据在坐标纸上描点，绘出等温曲线化曲为直实验结论：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，其压强与体积的倒数成正比，即压强与体积成反比。5、注意（1）实验过程中，不要用手接触注射器的玻璃管，以防止玻璃

管从手上吸收热量，引起内部气体温度变化。（2）改变气体体积时，要缓慢进行，等稳定后再读出气体压强，

以防止气体体积变化太快，气体的温度发生变化。（3）实验中应保持气体的质量不变，故实验前应在柱塞上涂

好润滑油，以免漏气。（4）在这个实验中，由于气体体积与长度成正比，因此研究气

体的体积与压强的关系时，不需要测量空气柱的横截面积。例题：在“探究气体等温变化的规律”的实验中，实验装置如图所示。利用注射器选取一段空气柱为研究对象。下列改变空气柱体积的操作正确的是(

)A.把柱塞快速地向下压B.把柱塞缓慢地向上拉C.在橡胶套处接另一注射器，快速推动该注射器柱塞D.在橡胶套处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞B气体等温变化的规律二

英国科学家玻意耳和马略特各自通过实验发现：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比

玻意耳马略特玻意耳定律1.内容：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比。2.条件：质量一定，温度不变。3.表达式：pV＝C(常量)或p1V1＝p2V2。常量C不是一个普适恒量，它与气体的种类、质量、温度有关

在一个恒温池中，气泡由池底慢慢升到水面，观察气泡的变化，并利用所学知识解释这一现象。思考与讨论由玻意耳定律pV＝C可知，压强变小，气体的体积增大上升过程中，气泡内气体的压强变小（p=ρgh）气体等温变化的图像（p-V图像）温度不变的情况下P与V成反比，因此P-V图像的形状为双曲线的一支。面积：S=PV=CVp0T每条等温线上气体各状态温度相同气体等温变化的图像（p-V图像）温度不变的情况下P与V成反比，因此P-V图像的形状为双曲线的一支。Vp0T1T2温度越高等温线离坐标轴或原点越远（T1<T2）一定质量的气体，不同温度下的等温线是不同的。

斜率越大，PV乘积越大，温度越高。T1T2p1/V0斜率：K=P/(1/V)=PV=CT1<T2例题：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A变化到状态B的过程中，气体分子平均速率的变化情况是(

)A．一直保持不变B．一直增大C．先减小后增大D．先增大后减小D压强的计算三压强：描述气体力学特征的宏观参量1.气体的压强：气体作用在器壁单位面积上的压力

（1）产生原因：大量气体分子对器壁频繁碰撞而产生的（2）影响气体压强的因素：

微观上：分子的平均动能和分子的密集程度

宏观上：气体的温度和体积压强与压力的关系：F=PS（P=F/S）符号：P（容器中各处的压强相等）单位：帕斯卡(Pa)

1Pa=1N/m2

1atm=1.013×105Pa=76cmHg≈10m水柱

（注：表示压强，要么都用Pa，要么都用汞柱Hg）2.液体压强（1）产生原因：

重力产生的，同种液体，在同一深度，压强向各个方向且大小相等

（2）大小：注意h是液面间的竖直高度，不一定是液柱长度.液体封闭气体压强(1)连通器原理：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(等高处等压).（2）液面与外界大气相接触，则液面下h处的压强为:

p=p0+gh下列各图装置均处于静止状态。设大气压强为P0，用水银封闭一定量的气体在玻璃管中，求封闭气体的压强PhhP=P0+ρghP=P0＋PhP=P0-ρghP

=P0-Ph

hhhP=P0+ρghP=P0-ρghP=P0-ρghP

=P0-Ph

P=P0＋PhP

=P0-Ph

下列各图装置均处于静止状态。设大气压强为P0，用水银封闭一定量的气体在玻璃管中，求封闭气体的压强P活塞(或汽缸)封闭气体压强(1)对活塞(或汽缸)进行受力分析，画出受力示意图；(2)列出活塞(或汽缸)的平衡方程，求出未知量。注意：不要忘记汽缸底部和活塞外面的大气压强。若已知大气压强为p0，图中装置处于静止状态，求被封闭气体的压强。(重力加速度为g，活塞的质量为m，活塞的横截面积为S)以活塞为研究对象，由平衡条件得：pS=mg+p0S得p=p0+mg/S例题：如图所示，活塞的质量为m，缸套的质量为M，通过弹簧吊在天花板上，汽缸内封住一定质量的空气，缸套与活塞无摩擦，活塞横截面积为S，大气压强为p0，重力加速度为g，则（

）C.内、外空气对缸套的作用力为(M＋m)gD.内、外空气对活塞的作用力为mgA课堂检测四1.一定质量的气体，压强为3atm，保持温度不变，当压强减小了2atm时，体积变化了4L，则该气体原来的体积为(

)B2.如图，竖直放置、开口向下的试管内用水银柱封闭一段气体，若试管自由下落，管内气体(

)A.压强增大，体积增大

B.压强增大，体积减小C.压强减小，体积增大

D.压强减小，体积减小B3.如图所示，一汽缸开口向下竖直吊在天花板上，汽缸内质量为M、横截面积为S的水平活塞与汽缸内壁紧密接触并且可以在缸内无摩擦地自由滑动，活塞下通过轻绳吊一质量为m的重物，此时活塞上表面到缸底的距离为d，现去掉重物。已知大气压强恒为p0，重力加速度大小为g，环境温度保持不变，汽缸的导热性能良好。求：(1)去掉重物前系统平衡时，汽缸内气体的压强p；(2)去掉重物后系统重新平衡时，活塞上表面到缸底