人教版(2019)新教材高中物理选择性必修3 2.2 气体的等温变化课件(共22张PPT)

(共22张PPT)
气体的等温变化
打足气的自行车在烈日下暴晒，常常会爆胎，为什么？
车胎内的气体因温度升高而压强增大，体积膨胀。
一定质量的气体，在温度不变的条件下其压强与体积变化时的关系。
热力学温度T (K)
体积 V(L、mL)
压强 p(Pa)
生活中许多现象都表明：
之间存在着一定的联系。
控制变量法：
【气体的等温变化】
实验：探究气体等温变化的规律
注射器下端的开口有橡胶套，它与柱塞一起把一段空气柱封闭在玻璃管中。
研究对象：
空气柱
实验过程中空气柱的质量不会变化。
实验中如果空气柱体积变化不太快，它的温度大致等于环境温度，也不会发生明显的变化。
等温过程：
实验：探究气体等温变化的规律
2、实验数据的收集方法
空气柱的压强P：
压力表读出
空气柱的长度L：
玻璃管侧刻度尺上读出
空气柱的体积V：
空气柱长度L X 空气柱的横截面积S
用手把柱塞向下压或向上拉，读出体积与压强的几组数据
3、实验数据的处理
气体状态参量 1 2 3 4 5
气体体积V/cm3
气体的压强p/Kpa
12
149.2
16
122.6
28
101.0
20
85.8
24
74.6
容易发现：空气柱的体积越小，压强就越大。
猜想：空气柱的压强是否跟体积成反比的？
双曲线
P ∝ 1/V
P V =C
过原点的直线
实验：探究气体等温变化的规律
3、要考虑的问题
1）在这个实验中，为了找到体积与压强的关系，是否一定要测量空气柱的横截面积？
2）用刻度尺检查可以发现，玻璃管外侧的刻度尽管是均匀的，但并非准确的等于1cm,2cm,3cm……这对实验结果的可靠性是否有影响？
V1:V2 = SL1:SL2 =L1:L2
无影响。因为刻度均匀，所以 L1: L2即长度比就等于刻度标识的读数比，不受影响
由于注射器是圆柱形的，横截面积不变，所以只需测出空气柱的长度即可
实验：探究气体等温变化的规律
3) 实验中如何保证气体温度不变？
①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．
②实验过程中，不用手接触注射器的圆筒以防止圆筒从手上吸收热量，引起内部气体温度变化.
用传感器和计算机探究气体等温变化的规律
同学们容易体会到，传感器和计算机可以使许多物理实验做的更准确，更迅速，
可见信息技术对于科学进步的重要意义。
玻意耳定律 (又名：玻马定律)
英国物理学家玻意耳和法国物理学家马略特各自通过实验发现：
一定质量某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比。
公式表述：pV = C（C是常数） 或 p1V1 = p2V2
其中P1，V1和P2，V2分别表示气体在1，2两个状态下的压强和体积
条件:一定质量气体且温度不变
适用范围：气体温度不太低，压强不太大
在不同温度下，对不同的气体做等温变化探究实验，
实验表明：
C与气体的种类、质量、温度有关。
对一定质量的某种气体：温度不变，C不变；
对一定质量的某种气体：温度越高，C越大．
P V = C
对一定质量的某种气体，温度不变,C不变；温度越高，C越大．
p
1/V
0
P V = C
S（面积）= C
V
p
0
等温线
P / (1/V) = C
K（斜率）= C
等温线
一定质量气体，不同温度下的等温线是不同的。
V
p
0
T1
T2
1/V
p
0
T3
T4
判断 T1______T2
判断 T3______T4
V
p
0
T1
T2
判断 T1______T2
P V = C
V
p
0
S（面积）= C
P V = C
对一定质量的某种气体，温度不变,C不变；温度越高，C越大．
<
1/V
p
0
T3
T4
判断 T3______T4
p
1/V
0
P / (1/V) = C
K（斜率）= C
等温线
>
P V = C
对一定质量的某种气体，温度不变,C不变；温度越高，C越大．
例：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
由图象可知，pAVA＝pBVB，所以A、B两状态的温度相等，在同一等温线上．
D
温度越高，该恒量C越大．
分子平均速率
分子平均动能
温度
先升后降
先大后小
先大后小
例：如图所示为某压缩式喷雾器储液桶，其容量是5.7×10－3m3，往桶内倒入4.2×10－3 m3的药液后开始打气，假设打气过程中药液不会向外喷出．如果每次能打进2.5×10－4m3的空气，
（1）要使喷雾器内空气的压强达到4atm，应打气几次？
（2）这个压强能否使喷雾器内的药液全部喷完？
(设标准大气压为1 atm，打气过程中不考虑温度的变化)
（1）要使喷雾器内空气的压强达到4atm，应打气几次？
(设标准大气压为1 atm，打气过程中不考虑温度的变化)
4.2×10－3 m3
V
5.7×10－3m3
2.5×10－4m3
2.5×10－4m3
2.5×10－4m3
2.5×10－4m3
2.5×10－4m3
………………
变质量问题
一定质量气体的等温变化
p0
p0
p0
p0
p0
p0
4p0
由玻意耳定律得:
p0V ＋ p0×N×(2.5×10－4 m3) ＝ 4p0 V
V＝5.7×10－3 m3－4.2×10－3 m3＝1.5×10－3 m3
N＝18
一定质量气体的等温变化
（2）这个压强能否使喷雾器内的药液全部喷完？
假设空气完全充满药桶后（即液体全部喷完）
如果空气压强P仍然大于大气压，则药液可以全部喷出，否则不能完全喷出．
4.2×10－3 m3
V
5.7×10－3m3
5.7×10－3m3
4p0V＝p×5.7×10－3
p＝1.053p0＞p0
所以药液可以全部喷出．
4p0
p
＝1.5×10－3 m3
由玻意耳定律得:
例：容积V＝20 L的钢瓶充满氧气后，压强p＝30 atm，打开钢瓶阀门，让氧气分装到容积为V′＝5 L的小瓶中去，小瓶子已抽成真空．分装完成后，每个小钢瓶的压强p′＝2 atm.在分装过程中无漏气现象，且温度保持不变，那么最多可能装的瓶数是(　　)
A．4瓶　　　　　　　　　
B．50瓶
C．56瓶
D．60瓶
p＝30 atm
V＝20 L
。。。。。
V′＝5 L
V′＝5 L
V′＝5 L
变质量的问题
。。。。。
V′＝5 L
V′＝5 L
V′＝5 L
p′＝2 atm
p′＝2 atm
p′＝2 atm
p′＝2 atm
V＝20 L
一定质量气体的等温变化
p V ＝p′V ＋ p′ nV′
由玻意耳定律得:
分装过程中无漏气现象，且温度保持不变，那么最多可能装的瓶数是(　　)
A．4瓶　　　　　
B．50瓶
C．56瓶
D．60瓶
C
一定质量气体的等温变化
1．(多选)如图所示，在一端封闭的玻璃管中，用一段水银将管内气体与外界隔绝，管口向下放置，若将管倾斜，待稳定后呈现的物理现象是(　　)
A．封闭端内气体的压强增大
B．封闭端内气体的压强减小
C．封闭端内气体的压强不变
D．封闭端内气体的体积减小
2．（单选）一个气泡由湖面下20 m深处上升到湖面下10 m深处，它的体积约变为原来体积的(温度不变)(　　)
A．3倍　　　　　　　　 B．2倍C．1.5倍 D．0.7倍
3．用打气筒将压强为1 atm的空气打进自行车胎内，如果打气筒容积ΔV＝500 cm3，轮胎容积V＝3 L，原来压强p＝1.5 atm.现要使轮胎内压强变为p′＝4 atm，问用这个打气筒要打气几次(设打气过程中空气的温度不变)(　　)
A．5 B．10C．15 D．20
家庭作业
4.如图所示，两端开口、粗细均匀的玻璃管竖直插入水银槽中，管中有一段水银柱高为h1，将一定质量的气体封闭在管内，此时管下端开口处内、外水银面高度差为h2.若保持环境温度不变，当外界大气压强增大时，下列分析中正确的是(　　)
A．h2变长
B．h2变短
C．水银柱上升
D．水银柱下降
5．给某包装袋充入氮气后密封，在室温下，袋中气体压强为1个标准大气压、体积为1 L．将其缓慢压缩到压强为2个标准大气压时，气体的体积变为0.45 L．请通过计算判断该包装袋是否漏气．