物理人教版（2019）选择性必修第三册2.2气体的等温变化（共32张ppt）

(共32张PPT)
气体的等温变化
一、玻意耳定律
1．气体状态参量
气体的三个状态参量为 、 、 ．
2．实验探究
(1)实验装置：如图所示，实验的研究对象是 ．
温度
体积
压强
气体
被封闭的
(2)实验数据收集
空气柱的压强p可以从 上读出，空气柱的长度L可以从注射器两侧的 上读出，则空气柱的体积为长度L与横截面积S的乘积，即V＝LS.
用手把柱塞向下压或向上拉，读出若干组
与 的值．
(3)实验数据处理
①猜想：由实验观察及记录数据可知，空气柱的体积越小，其压强就 ，空气柱的压强与体积可能成 ．
压力表
压强p
体积V
越大
反比
刻度
反比
正比
3．玻意耳定律
(1)内容：一定 的气体，在温度保持不变时，它的压强和体积成反比；或者说，压强和体积的乘积保持 ．此即玻意耳定律．
(2)数学表达式：pV＝C(常量)或p1V1＝p2V2.
(3)适用条件：
①气体质量不变、温度不变；
②气体温度不太低、压强不太大．
不变
质量
4．等温变化的图象
(1)p－V图象：一定质量的气体发生等温变化时的p－V图象如图所示，图象为双曲线的一支．
①图线反映了在等温情况下，一定质量的气体的压强与体积成反比的规律．
②图象上的点，代表的是一定质量气体的一个状态．
③一定质量的气体在不同温度下的等温线是不同的．如图所示的两条等温线，分别是一定质量的气体在较低温度T1和较高温度T2时的等温线．气体的温度越高，它的等温线越远离两坐标轴．即T1＜T2.
二、对玻意耳定律的理解
1．成立条件：玻意耳定律p1V1＝p2V2是实验定律．
只有在气体质量一定、温度不变的条件下才成立．
2．恒量的定义：p1V1＝p2V2＝恒量C，该恒量C与气体的种类、质量、温度有关，对一定质量的气体温度越高，该恒量C越大．
1.下列图中，p表示压强，V表示体积，T为热力学温度，各图中正确描述一定质量的气体不是等温变化的是(　　)
D
2.如图所示，为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线，则下列说法正确的是(　　)
A．从等温线可以看出，一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成反比
B．一定质量的气体，在不同温度下的等温线是不同的
C．由图可知T1＞T2
D．由图可知T1＜T2
ABD
3.如图所示是某气体状态变化的p－V图象，则下列说法中正确的是(　　)
A．气体作的是等温变化
B．从A至B气体的压强一直减小
C．从A至B气体的体积一直增大
D．气体的三个状态参量一直都在变
BCD
4．一定质量的气体，在等温变化过程中，下列物理量发生变化的是(　　)
A．分子的平均速率　　　
B．单位体积内的分子数
C．气体的压强
D．分子总数
答案：　BC
5．如图所示，D→A→B→C表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程，则下列说法正确的是(　　)
A．D→A是一个等温过程
B．A→B是一个等温过程
C．A与B的状态参量相同
D．B→C体积减小，压强减小，温度不变
答案：　A
6．(2010·广东卷)如图所示，某种自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量．设温度不变，洗衣缸内水位升高，则细管中被封闭的空气(　　)
A．体积不变，压强变小
B．体积变小，压强变大
C．体积不变，压强变大
D．体积变小，压强变小
答案：　B
7．一定质量的理想气体经历一等温膨胀过程，这一过程可以用p－V图上的曲线来表示，如图所示．由此可知，当气体的体积V1＝5 L时，气体的压强p1＝________Pa；当气体的体积V2＝10 L时，气体的压强p2＝________Pa；当气体的体积V3＝15 L时，气体的压强p3＝________Pa.
一、容器静止或匀速运动时封闭气体压强的求法
1．取等压面法：根据同种液体在同一水平液面处压强相等，在连通器内灵活选取等压面．由两侧压强相等列方程求解压强．
例如图中，同一液面C、D处压强相等
pA＝p0＋ph.
两类压强的计算
pS
p0S
mg
一个标准大气压强 p0＝1.01×105Pa
或76cmHg
水银管压强的求法．
h
p0S
pS
mg
p0S
pS
p0S
pS
mg
p0S
pS
m1g
pAS
pBS
m2g
例题 水银柱长度h为19 cm，大气压p0=为1X105 Pa(相当于 76 cm高的水银柱所产生的压强)，玻璃管的粗细是均匀的。玻璃管开口向上放置时，被封闭的气柱长度L1=15 cm，当开口向下时 (水银没有溢出管外)，被封闭的气柱长度L2是多少 设过程中气体温度保持不变
2．力平衡法：选与封闭气体接触的液柱(或活塞、汽缸)为研究对象进行受力分析，由F合＝0列式求气体压强．
带活塞气缸压强的求法．
气缸开口向上
对活塞：pS＝mg＋p0S
则压强：p＝p0＋——
mg
S
一个标准大气压强 p0＝1.01×105Pa
气缸开口向下
对活塞：p0S＝mg＋pS
则压强：p＝p0 - ——
mg
S
气缸开口水平
对活塞：p0S＝pS
则压强：p＝p0
1.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10 cm，水银柱b两个液面间的高度差为5 cm，大气压强为75 cmHg，求空气柱A、B的压强．
解析：　设气体A、B产生的压强分别为pA、pB，管截面积为S，取a液柱为研究对象进行受力分析如图甲所示，得pAS＋mag＝p0S，而paS＝ρgh1S＝mag，
故pAS＋paS＝p0S
所以pA＝p0－pa＝75 cmHg－10 cmHg
＝65 cmHg
取液柱b为研究对象进行受力分析如图乙所示，同理可得
pBS＋pbS＝pAS
所以pB＝pA－pb＝65 cmHg－5 cmHg＝60 cmHg.
答案：　65 cmHg　60 cmHg
2.一端封闭的玻璃管开口向下插入水银槽内，如图所示，管内水银柱比槽内水银面高h＝5 cm，空气柱长l＝45 cm，要使管内、外水银面相平．求：
(1)应如何移动玻璃管？
(2)此刻管内空气柱长度为多少？(设此时大气压相当于75 cmHg 产生的压强)
答案：　(1)向下　(2)42 cm
3．粗细均匀的玻璃棒，封闭一端长为12 cm.一个人手持玻璃管开口向下潜入水中，当潜到水下某深度时看到水进入玻璃管口2 cm，求人潜入水中的深度．(取水面上大气压强为p0＝1.0×105 Pa，g＝10 m/s2)
解析：　确定研究对象为被封闭的一部分气体，玻璃管下潜的过程中气体的状态变化可视为等温过程．
设潜入水下的深度为h，玻璃管的横截面积为S，气体的初末状态参量分别为
答案：　2 m