2.2 第2课时 气体的等温变化 课件（20张PPT）

(共20张PPT)
第2课时 气体的等温变化
第二章 气体、固体和液体
1、知道玻意耳定律是实验定律；掌握玻意耳定律的内容和公式；知道定律的适用条件。
2、理解气体等温变化的 p-V 图象的物理意义；
3、会用玻意耳定律计算有关的问题。
学习目标
知识点1 玻意耳定律
(2)研究对象：一定质量的气体，且这一部分气体保持温度不变。
(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，即pV＝常量，或p1V1＝p2V2。其中p1、V1和p2、V2分别表示气体在1、2两个不同状态下的压强和体积。
新知探究
(3)适用条件：①压强不太大(与大气压相比)，温度不太低(与室温相比)。②被研究的气体质量不变，温度不变。
(4)数学表达式 或p1V1＝p2V2，或pV＝C(常量)。
知识点2 气体等温变化的p-V图象
在p-V坐标系上，每一个点表示气体的一个状态，一定质量的气体在温度不变时，其压强随体积的变化而变化的规律，在pV直角坐标系上，是一条被称为等温线的曲线(如图甲所示)。
若将横坐标改为，则在p-直角坐标系中，表示等温变化的图线变为通过坐标原点的斜直线(如图乙所示)。
(1)在pV图中，等温线是以两坐标轴为渐近线的一簇双曲线(反比例函数)，每一条双曲线表示一个等温变化过程，由定质量理想气体状态方程pV＝C(常量)可知：过等温线上任意一点作两坐标轴的平行线围成的“矩形面积”，表示该状态下的pV值，“面积”越大，pV值就越大，对应的T值也越大，在图甲所示中，＞。
(2)等温线是通过原点的直线，由于气体的体积不能无穷大，所以靠近原点附近处应用虚线表示，该直线的斜率k＝p/＝pV∝T，即斜率越大，气体做等温变化的温度越高。
1.玻意耳定律的理解
①玻意耳定律＝是个实验定律，阐述的是在温度不变的情况下，一定质量的气体的变化规律，其中、和、分别表示气体在1、2两个不同状态下的压强和体积。
②此定律中的常量C不是一个普适常量，它与气体所处的温度高低有关，温度越高，常量C越大。
③由于经常使用＝或这两种形式，故对单位要求使用统一单位即可。
名师指点
2.利用玻意耳定律解题的一般步骤
(1)确定研究对象，即被封闭的质量一定的某种气体。
(2)分析状态变化过程，明确初、末状态，确认在状态变化过程中气体的质量和温度保持不变。
(3)分别找出初、末两状态的压强和体积。
(4)根据玻意耳定律列方程求解。
(5)分析所求结果是否合理。
知识点3 气体压强的求法
1.液柱封闭气体
取等压面法：同种液体在同一深度液体的压强相等，在连通器中，灵活选取等压面，利用两侧压强相等求解气体压强.如图甲所示，同一液面C、D两处压强相等，故pA＝p0＋ph；如图乙所示，M、N两处压强相等。故有pA＋ph2＝pB，从右侧管看，有pB＝p0＋ph1。
2.活塞封闭气体
选与封闭气体接触的液柱或活塞为研究对象，进行受力分析，再利用平衡条件求压强。如图甲所示，汽缸截面积为S，活塞质量为M。在活塞上放置质量为m的铁块，设大气压强为p0，试求封闭气体的压强。
以活塞为研究对象，受力分析如图乙所示。由平衡条件得：
Mg＋mg＋p0S＝pS，即：p＝p0＋ 。
汞柱移动问题的解法
当被封闭气体的状态发生变化时，将引起与之关联的汞柱、活塞发生移动，是否移动以及如何移动的问题可以通过假设推理法来解决。
名师指点
(1)假设推理法：根据题设条件，假设发生某种特殊的物理现象或物理过程，运用相应的物理规律及有关知识进行严谨的推理，得出正确的答案。巧用假设推理法可以化繁为简，化难为易，快捷解题。
(2)极限法：极限法是将物理过程推向极限情况进行分析，很容易得出结论。下题中就可以认为水银槽足够深，将玻璃管全部插入进行分析。
(3)温度不变情况下的液柱移动问题的特点是：在保持温度不变的情况下改变其他题设条件，从而引起封闭气体的液柱的移动(或液面的升降，或气体体积的增减)。解决这类问题通常假设液柱不移动或液面不升降，或气柱体积不变，然后从此假设出发，运用玻意耳定律等有关知识进行推论，求得正确解答。也可用极限法分析推理。
例 有一段12 cm长的水银柱，在均匀玻璃管中封住一定质量的气体，若开口向上将玻璃管放置在倾角为30°的光滑斜面上，求在下滑过程中被封气体的压强。(大气压强＝76 cmHg)
解析：对水银柱受力分析如图所示。
由牛顿第二定律得：p0S＋Mgsin θ－pS＝Ma；①
取玻璃管和水银柱组成的系统研究，整体应用牛顿第二定律可得：
M总gsin θ＝M总a，②
由②得：a＝gsin θ。
将a＝gsin θ代入①得：p＝p0＝76 cmHg。
1.如图所示为两端开口的U形直管，右侧直管中有一部分空气被一段水银柱与外界隔开，若在右侧直管中再注入一些水银，则平衡后(外界温度恒定)（ ）
A. 两侧水银面A、B高度差h减小
B .两侧水银面A、B高度差h增大
C .右侧封闭气柱体积变大
D .两侧水银面A、B高度差h不变
B
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2.(多选)如图所示为一定质量的气体在不同温度下的两条p-图线。由图可知 (　　)
C.T1>T2
B.T1A.一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成正比
D.一定质量的气体在发生等温变化时其p- 图线的延长线经过坐标原点
BD
3.(多选)如图所示是医院给病人输液的部分装置示意图，在输液过程中(外界环境温度保持恒定)(　　)
A . A瓶中的药液先用完
B . B瓶中的药液先用完
C .随着液面下降，A瓶内C处气体压强逐渐增大
D .随着液面下降，A瓶内C处气体压强保持不变
AC
4. 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气体，缸套和活塞间无摩擦，活塞面积为S，大气压强为p0，则封闭气体的压强为(　　)
C
5.如图所示，竖直放置的U形管，左端开口，右端封闭，管内有a、b两段水银柱，将A、B两段空气柱封闭在管内.已知水银柱a长h1为10 cm，水银柱b两个液面间的高度差h2为5 cm，大气压强为75 cmHg，求空气柱A、B的压强分别是多少？
解析　设管的截面积为S，选a的下端面为参考液面，它受向下的压力为(pA＋ph1)S，受向上的大气压力为p0S，由于系统处于静止状态，则(pA＋ph1)S＝p0S，
所以pA＝p0－ph1＝(75－10)cmHg＝65 cmHg，
再选b的左下端面为参考液面，由连通器原理知：
液柱h2的上表面处的压强等于pB，
则(pB＋ph2)S＝pAS，所以pB＝pA－ph2＝(65－5)cmHg＝60 cmHg.
答案　65 cmHg　60 cmHg
T
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