人教版高中物理选修3-3　第八章第1节《气体的等温变化》（共33张PPT）

(共33张PPT)
第八章 气 体



1.气体的等温变化
1、温度
2、体积
3、压强
热力学温度T ：开尔文
T = t ＋ 273 K
体积 V
单位：有L、mL等
压强 p
单位：Pa（帕斯卡）
气体的状态参量
复习
1.产生原因――碰撞
大量的气体对器壁的频繁撞击，产生一个均匀的，持续的压力（举例：雨伞），这个压力就产生了压强。
2.说明：压强与深度无关，在各处都相 等，向各个方向都有压强
3.单位：Pa
容器内气体压强
1 Pa＝1 N/m2
1. 理论依据
液体压强的计算公式 p = ?gh。
液面与外界大气相接触。则液面下h处的压强为 p = p0 + ?gh
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。
一、平衡态下液体封闭气体压强的计算
下列各图装置均处于静止状态。设大气压强为P0，用水银（或活塞）封闭一定量的气体在玻璃管（或气缸）中，求封闭气体的压强P
练习：
P =P0+ρgh
P =P0- ρgh
②
当压强单位取帕斯卡（帕）时
当压强单位取cmHg时
P =P0+h
P =P0- h
（1）连通器原理：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，求A侧封闭气体的压强同一液面C、D处压强相等，
pA＝p0＋ph
2.计算方法
（3）受力平衡法：选与封闭气体接触的液柱为研究对象进行受力分析，由F合＝0列式求气体压强．
③
P =P0
连通器原理：同种液体在同一高度压强相等
P =P0+ρgh
P =P0- ρgh
P =P0- ρgh
玻璃管与水银封闭两部分气体A和B。
设大气压强为P0=76cmHg柱， h1=10cm，h2=15cm。求封闭气体A、B的压强PA=? 、 PB =?
例题：
1atm = 76cmHg =1.0×105 Pa
求用固体（如活塞等）封闭在静止容器内的气体压强，应对固体（如活塞等）进行受力分析。然后根据平衡条件求解。
二、平衡态下活塞、气缸密闭气体压强的计算
气体对面的压力与面垂直: F=PS
PS = P0S+mg
S′
PS =mg +P0S＇cosθ
PS = mg+P0S
以活塞为研究对象
以气缸为研究对象
mg+PS = P0S
Mg+PS = P0S
例2、如图所示，活塞质量为m，缸套质量为M，通过弹簧吊在天花板上，气缸内封住了一定质量的空气，而活塞与缸套间无摩擦,活塞面积为S，大气压强为P0，则下列说法正确的是( )
A、内外空气对缸套的总作用力方向向上，大小为Mg
B、内外空气对缸套的总作用力方向向下，大小为mg
C、气缸内空气压强为P0-Mg/S
D、气缸内空气压强为P0+mg/S
AC
问题
引入
一定质量的气体，它的温度、体积和压强三个量之间变化是相互对应的。我们如何确定三个量之间的关系呢？
当有多个物理量需要研究时，我们一般怎么做？
控制变量法
引言
引入
今天，我们便开始研究气体的三个状态参量T、V、P之间的关系。
首先，我们来研究：当温度（ T ）保持不变时——（理想）气体的等温变化过程，体积（ V ）和压强（ p ）之间的关系
实验
2、实验研究
（1）实验目的：
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
（2）实验装置1 实验装置2
（3）实验数据的测量及分析
演示实验1
(看课本）
实验
（1）研究的是哪一部分气体?
（2）怎样保证 T 不变?
（4）如何测 V ?
（3）如何改变 p ?
——根据高度差
注射器内一定质量的气体.
压强、体积（体积的变化与空气柱的长度有关）
变化过程十分缓慢
容器透热
环境恒温
确保密封性，柱塞上涂上凡士林
实验数据的处理
实验
次数 1 2 3 4 5
压强（×105Pa) 3.0 2.5 2.0
1.5 1.0
体积(L) 1.3 1.6 2.0 2.7 4.0
V
1
2
3
0
1
2
3
4
实验
1/V
1
2
3
0
0.2
0.4
0.6
0.8
实验
在温度不变时，压强p和体积V成反比。
结论
实验结论
2、公式表述：pV = C 或p1V1=p2V2
3、图像表述：
1、文字表述：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。
三 、实验结论---玻意耳(玻意耳—马里奥特)定律
需要注意的问题
研究对象:一定质量的气体

适用条件:温度保持不变化

适用范围：温度不太低，压强不太大
说明
结论:t3>t2>t1
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
【跟踪发散】：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
三 、实验结论---玻意耳(玻意耳—马里奥特)定律
1、文字表述：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。
2、公式表述：pV=常数 或p1V1=p2V2
3、条件:一定质量气体且温度不变
4、适用范围：温度不太低，压强不太大
练习1.一根一端封闭的玻璃管开口向下插入水银槽中,内封一定质量的气体,管内水银面低于管外,在温度不变时,将玻璃管稍向下插入一些,下列说法正确的是,如图所示. ( )
A.玻璃管内气体体积减小;
B.玻璃管内气体体积增大;
C.管内外水银面高度差减小;
D.管内外水银面高度差增大.
AD
如图所示， 长为1m，开口竖直向上的玻璃管内，封闭着长为15cm的水银柱，封闭气体的长度为20cm，已知大气压强为75cmHg，求：
（1）玻璃管水平放置时，
管内气体的长度。
（2）玻璃管开口竖直向下时，
水银是否会流出？
练习2
解：(1)以管内气体为研究对象，管口竖直向上为初态:
设管横截面积为S，则
P1=75＋15＝90cmHg V1=20S
水平放置为末态，P2=75cmHg
由玻意耳定律P1V1=P2V 2得：
V2=P1V1／P2=（90×20S）／75=24S
所以，管内气体长24cm

(2)以管口竖直向上为初态，管口竖直向下为末态
P2=75－15＝60cmHg
由玻意耳定律得：V2= P1V1／P2＝30S
所以，管内气体长30cm
因为30cm＋15cm＜100cm，所以水银不会流出
一个篮球的容积是2.5L,用打气筒给这个足球打气,每打一次都把体积为125mL、压强与大气压强相同的空气打进去,如果足球在打气前就已是球形，内部空气压强与大气压相同,那么打了20次以后,足球内部空气的压强是大气压的多少倍?（设足球内部的温度保持不变）
练习3
就篮球而言，外面的气体打到球里，似乎是变质量问题，但是若我们把“球里和球外的气体”作为研究对象，那么质量就不变了。
解：设大气压强为p0，选取球内原来的气体和20次打进的气体的整体为研究对象，
初态： P1= P0 V1=（2.5+20×0.125）L，
末态： P2=? V2=2.5L
根据玻意耳定律： ???P1V1=P2V2???????????????可解得：P2=2P0??????????????