(共26张PPT)
【2012 精品课件】沪科版物理选修3-3 2．4 理想气体状态方程
2．4 理想气体状态方程
课标定位
学习目标：1.知道什么是理想气体，理解理想气体的状态方程，掌握用理想气体实验定律进行定性分析的方法．
2．理解理想气体状态方程的推导过程，掌握用理想气体状态方程进行定量计算的方法．
重点难点：理想气体状态方程的应用．
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
2.4
理想气体状态方程
课前自主学案
课前自主学案
一、理想气体状态方程
1．一定质量的某种理想气体在从一个状态1变化到另一个状态2时，尽管其p、V、T都可能变化，但是压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持
______.也就是说__________或_______ (C为恒量)
上面两式都叫做一定质量的理想气体状态方程．
不变
盖－吕萨克定律
玻意耳定律
查理定律
8.31
nRT
思考感悟
实际气体在什么情况下看做理想气体？
提示：实际气体可视为理想气体的条件：在温度不低于零下几十摄氏度、压强不超过大气压的几倍时实际气体可当成理想气体来处理．
核心要点突破
一、对理想气体的理解
1．理解
(1)理想气体是为了研究问题方便提出的一种理想模型，是实际气体的一种近似，实际上并不存在，就像力学中质点、电学中点电荷模型一样．
(2)从宏观上讲，实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下，可视为理想气体．而在微观意义上，理想气体是指分子本身大小与分子间的距离相比可以忽略不计且分子间不存在相互作用的引力和斥力的气体．
2．特点
(1)严格遵守气体实验定律及理想气体状态方程．
(2)理想气体分子本身的大小与分子间的距离相比可以忽略不计，分子可视为质点．
(3)理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力，故无分子势能，理想气体的内能等于所有分子热运动动能之和，一定质量的理想气体内能只与温度有关．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
1．关于理想气体，下列说法正确的是( )
A．理想气体能严格地遵守气体实验定律
B．实际气体在温度不太高、压强不太小的情况下，可看成理想气体
C．实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下，可看成理想气体
D．所有的实际气体在任何情况下，都可以看成理想气体
解析：选AC.理想气体是在任何温度、任何压强下都能遵守气体实验定律的气体，A项正确；它是实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下的抽象，故C正确，B、D是错误的，故选A、C.
3．应用状态方程解题的一般步骤
(1)明确研究对象，即某一定质量的理想气体．
(2)确定气体在始末状态的参量p1、V1、T1及p2、V2、T2；
(3)由状态方程列式求解．
(4)讨论结果的合理性．
4．理想气体状态方程和克拉珀龙方程的比较
(1)理想气体状态方程是克拉珀龙方程在气体质量不变情况下的一种特例．
(2)克拉珀龙方程可以处理气体质量发生变化的情况．
用钉子固定的活塞把容器分成A、B两部分，其容积之比VA∶VB＝2∶1，如图2－4－1所示，起初A中空气温度为127 ℃、压强为1.8×105 Pa，B中空气温度为27 ℃，压强为1.2×105 Pa. 拔去钉子，使活塞可以无摩擦地移动但不漏气，由于容器壁缓慢导热，最后都变成室温27 ℃，活塞也停住，求最后A、B中气体的压强．
课堂互动讲练
理想气体状态方程的应用
例1
图2－4－1
【答案】 均为1.3×105 Pa
房间的容积为20 m3，在温度为7 ℃、大气压强为9.8×104 Pa时，室内空气质量是25 kg.当温度升高到27 ℃，大气压强变为1.0×105 Pa时，室内空气的质量是多少？
【思路点拨】 由于气体的质量发生变化，可以用克拉珀龙方程来求解．
用克拉珀龙方程解决变质量问题
例2
【答案】 见自主解答
变式训练 一只显像管容积为2 dm3，在20 ℃温度下用真空泵把它内部抽成真空，要使管内压强减小到2.66×10－3 Pa，试计算此时管内气体分子数．(阿伏伽德罗常量NA＝6.02×1023mol－1)
答案：1.32×1015(共28张PPT)
【2012精品课件】沪科版 物理：选修3-2第2章本章优化总结
本章优化总结
专题归纳整合
章末综合检测
第2章
知识网络构建
知识网络构建
专题归纳整合
气体压强的计算
1．连通器原理：在连通器中，同一液体(中间液体不间断)的同一水平液面上的压强是相等的．
2．在考虑与气体接触的液柱所产生的附加压强p＝ρgh时，应特别注意h是表示液面间竖直高度，不一定是液柱长度．
3．求由液体封闭的气体压强，应选择最低液面列平衡方程．
4．求由固体封闭(如汽缸和活塞封闭)气体的压强，应对此固体(如活塞或汽缸)进行受力分析，列力的平衡方程．
如图2－1甲所示，汽缸质量为m1，活塞质量为m2，不计缸内气体的质量及一切摩擦，当用一水平外力F拉活塞时，活塞和汽缸最终以共同的加速度运动．求此时缸内气体的压强．(已知大气压为p0，活塞横截面积为S)
图2－1
例1
用图像表示气体状态变化的过程及变化规律具有形象、直观、物理意义明朗等优点．利用图像对气体状态、状态变化及规律进行分析，会给解答带来很大的方便.
气体状态变化的图像问题
图像上的一个点表示一定质量气体的一个平衡状态，它对应着三个状态参量；图像上的某一条直线或曲线表示一定质量气体状态变化的一个过程．
而理想气体状态方程实质上是三个实验定律的推广与拓展，它们可以由三个实验定律中的任意两个而得到．反之，我们也可以把状态方程分三种情况进行讨论．
1．一定质量气体的等温变化图像(如图2－2所示)
图2－2
2．一定质量气体的等容变化图像(如图2－3所示)
图2－3
3．一定质量气体的等压变化图像(如图2－4所示)
图2－4
(2011年咸阳高二检测)如图2－5所示为一定质量的理想气体的p－V图线，其中AC为一段双曲线．根据图线分析并计算：
图2－5
(1)气体状态从A→B，从B→C，从C→A各是什么变化过程．
(2)若tA＝527 ℃，那么tB为多少？并画出p－T图．
例2
【答案】 (1)等容变化 等压变化 等温变化
(2)－73 ℃ 如图2－6所示
图2－6
变质量问题分析
分析变质量问题时，可以通过巧妙地选择合适的研究对象，使这类问题转化为一定质量的气体问题，用理想气体状态方程求解．
2．抽气问题
从容器内抽气的过程中，容器内的气体质量不断减小，这属于变质量问题．分析时，将每次抽气过程中抽出的气体和剩余气体作为研究对象，质量不变，故抽气过程中看成是等温膨胀过程．
3．分装问题
将一个大容器里的气体分装到多个小容器中的问题也是一个典型的变质量问题．分析这类问题时，可以把大容器中的气体和多个小容器中的气体看成整体来作为研究对象，可将变质量问题转化为定质量问题，用状态方程的分态式求解．
4．漏气问题
容器漏气过程中气体的质量不断发生变化，属于变质量问题，不能用理想气体状态方程求解．如果选容器内剩余气体为研究对象，便可使问题变成一定质量的气体状态变化，可用理想气体状态方程求解．
一只两用活塞气筒的原理如图2－7所示(打气时如图甲，抽气时如图乙)，其筒内体积为V0，现将它与另一只容积为V的容器相连接，容器内的空气压强为p0，当分别作为打气筒和抽气筒时，活塞工作n次后，在上述两种情况下，容器内的气体压强分别为(假定温度不变)( )
图2－7
例3
抽气时，活塞每拉动一次，把容器中的气体的体积从V膨胀为V＋V0，而容器的气体压强就要减小，活塞推动时，将抽气筒中的V0气体排出．而再次拉动活塞时，将容器中剩余的气体从V又膨胀到V＋V0，容器内的压强继续减小，根据玻意耳定律得：
【答案】 D(共32张PPT)
【2012 精品课件】沪科版物理选修3-3 2．5 空气湿度与人类生活
2．5 空气湿度与人类生活
课标定位
学习目标：1.知道饱和汽、未饱和汽、饱和汽压的概念．
2．理解饱和汽与饱和汽压，能从分子动理论的角度解释有关现象．
3．了解绝对湿度和相对湿度的物理意义．
重点难点：饱和汽与未饱和汽，相对湿度．
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
2.5
空气湿度与人类生活
课前自主学案
课前自主学案
一、未饱和汽与饱和汽
1．根据分子动理论，液体中的分子都在不停地运动着，一些处在液体表面附近的动能足够大的分子,能挣脱周围分子的______，飞离液体，形成蒸汽，这就是______．
引力
蒸发
2．以水的蒸发为例分析分子的运动情况．当相同时间内回到水中的分子数等于从水面飞出去的分子数时，水蒸气的______不再增大， ________也不再减少，液体与气体之间达到了平衡状态，蒸发停止，这种平衡是一种______平衡．
3．与液体处于动态平衡的______叫做饱和汽，而没有达到饱和状态的蒸汽叫做_________．
密度
液体水
动态
蒸汽
未饱和汽
二、饱和汽压
1．在一定温度下,饱和汽的分子数密度是______的，因而饱和汽的______也是一定的，这个压强叫做这种液体的饱和汽压．未饱和汽的压强______饱和汽压．
2．饱和汽压随______而变，温度升高时，液体分子的___________增大，单位时间内从液面飞出的分子数增多，原来的动态平衡被破坏,液体继续______，蒸汽的压强继续______，直至达到新的动态平衡．
一定
压强
小于
温度
平均动能
蒸发
增大
三、绝对湿度与相对湿度
1．空气的潮湿程度显然跟空气中的____________有关，但直接测量它较为困难，所以通常用水蒸气的______来间接反映水蒸气密度，这称为绝对湿度．
2．若空气中的水蒸气密度远小于饱和汽的密度，即离饱和状态很远,则物体中的水分会蒸发得______，人们感觉到空气______；反之，若空气中的水蒸气密度接近饱和汽密度，那离饱和状态较近，则物体中的水分很难蒸发，人们就感觉到空气______．
水蒸气密度
压强
越快
干燥
潮湿
3．某温度时空气的___________跟同一温度下水的___________的百分比，叫做这时空气的相对湿度．如果用p表示空气的绝对湿度，用ps表示同一温度下的饱和汽压，用B表示相对湿度，则有B＝ ___________
绝对湿度
饱和汽压
思考感悟
阴雨连绵的夏天，人们会感到气闷；寒冷的冬季，人们会感到口腔和鼻腔难受，说一说，为什么？
提示：空气的潮湿程度对生活和生产有很大的影响.空气太潮湿，使人感到气闷，物体也容易发霉，空气太干燥，口腔和鼻腔会感到难受,植物容易枯萎．
核心要点突破
一、对饱和汽和饱和汽压的理解
1．动态平衡
要理解这个问题，要抓住“动态”这个核心，也就是达到平衡时，各量之间还是变化的，只不过变化的速度相同而已，只是从外观上看达到了平衡状态．如果把两个过程分别称为正过程和逆过程的话,当达到动态平衡时正过程速率应等于逆过程速率．
(1)处于动态平衡时，液体的蒸发仍不断在进行；
(2)处于动态平衡时的蒸汽密度与温度有关，温度越高，达到动态平衡时的蒸汽密度越大；
(3)在密闭容器中的液体，最后必定与上方的蒸汽处于动态平衡状态中．
2．饱和汽和饱和汽压
与液体处于动态平衡的蒸汽叫做饱和汽，而没有达到饱和状态的蒸汽叫做未饱和汽．在一定温度下，饱和汽的分子数密度是一定的，因而饱和汽的压强也是一定的，这个压强叫做这种液体的饱和汽压．未饱和汽的压强小于饱和汽压．
3．影响饱和汽压的的因素
(1)饱和汽压跟液体的种类有关
实验表明，在相同的温度下，不同液体的饱和汽压一般是不同的．挥发性大的液体，饱和汽压大．例如20 ℃时，乙醚的饱和汽压为5.87×104 Pa，水为2.34×104 Pa；水银的饱和汽压很小，20 ℃时仅为1.60×10－1 Pa，所以水银气压计水银柱上方的空间可以认为是真空．
(2)饱和汽压跟温度有关
微观解释：饱和汽压随温度的升高而增大．这是因为温度升高时，液体里能量较大的分子增多，单位时间内从液面飞出的分子也增多，致使饱和汽的密度增大，同时汽分子热运动的平均动能也增大，这也导致饱和汽压增大．
(3)饱和汽压跟体积无关
微观解释：在温度不变的情况下，饱和汽的压强不随体积而变化．其原因是，当体积增大时，容器中
的蒸汽的密度减小，原来的饱和汽变成了未饱和汽，于是液体继续蒸发．直到未饱和汽成为饱和汽为止，由于温度没有改变，饱和汽的密度跟原来的一样，蒸汽分子热运动的平均动能也跟原来一样，所以压强不改变，体积减小时，容器中蒸汽的密度增大，回到液体中的分子数多于从液面飞出的分子数，于是，一部分饱和汽变成液体，直到蒸汽的密度减小到等于该温
度下饱和汽的密度为止．由于温度跟原来相同，饱和汽密度不变，蒸汽分子热运动的平均速率也跟原来相同，所以压强也不改变．
饱和汽压随温度的升高而增大，饱和汽压与蒸汽所占的体积无关，液体沸腾的条件就是饱和汽压和外部压强相等．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
1．水蒸气达到饱和时，水蒸气的压强不再变化，这时( )
A．水不再蒸发
B．水不再凝结
C．蒸发和凝结达到动态平衡
D．以上都不对
解析：选C.饱和汽时处于动态平衡，蒸发和凝结仍在进行．
二、对空气湿度的理解
1．绝对湿度和相对湿度
(1)绝对湿度
空气的湿度可以用空气中所含水蒸气的压强p来表示，这样表示的湿度叫做空气的绝对湿度．但是，影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素，不是空气中水蒸气的密度，而是空气中水蒸气的压强p与同一温度下水的饱和汽压ps的差距．
2．影响相对湿度的因素
相对湿度与绝对湿度和温度都有关系，在绝对湿度不变的情况下，温度越高，相对湿度越小，人感觉越干燥；温度越低，相对湿度越大，人感觉越潮湿．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
2．(2011年高考海南物理卷)关于空气湿度，下列说法正确的是( )
A．当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大
B．当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小
C．空气的绝对湿度用空气中所含水蒸气的压强表示
D．空气的相对湿度定义为水的饱和蒸汽压与相同温度时空气中所含水蒸气的压强之比
解析：选BC.人们对干燥、潮湿的感受由相对湿度来决定；相对湿度越大，感觉越潮湿，相对湿度越小，感觉越干燥，故A错，B正确．用空气中所含水蒸气的压强表示的湿度为绝对湿度；空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比描述的湿度为相对湿度，故C正确，D错误．综上所述，正确选项为B、C.
如图2－5－1所示的容器，用活塞封闭着刚好饱和的一些水蒸气，测得水蒸气的压强为p，体积为V.当保持温度不变，且( )
课堂互动讲练
饱和汽和饱和汽压
例1
图2－5－1
【答案】 AC
【方法总结】 由于饱和汽的压强只与温度有关，与体积没有关系，因此前面得出的理想气体定律对饱和汽完全不适用，而未饱和汽则近似地遵循关于理想气体的那三条实验定律．
气温为10 ℃时，测得空气的绝对湿度p＝800 Pa，则此时的相对湿度为多少？如果绝对湿度不变，气温升至20 ℃，相对湿度又为多少？(已知10 ℃的水汽的饱和汽压为p1＝1.228×103 Pa,20 ℃时水汽的饱和汽压为p2＝2.338×103 Pa)
绝对湿度和相对湿度问题
例2
【答案】 65.1% 34.2
变式训练 在某温度时，水蒸气的绝对气压为p＝200 mmHg，此时的相对湿度为50%，则此时的绝对湿度为多少？饱和汽压为多大？
答案：200 mmHg 400 mmHg(共36张PPT)
【2012 精品课件】沪科版物理选修3-3 2．3 查理定律和盖－吕萨克定律
2．3 查理定律和盖－吕萨克定律
课标定位
学习目标：1.理解查理定律和盖一吕萨克定律及其微观解释，并学会解决相关实际问题．
2．理解p－T图上等容变化的图线及其物理意义，知道p－T图上不同体积的等容线．
3. 理解V－T图上等压线变化的图线及其物理意义，知道V－T图上不同压强的等压线．
重点难点：查理定律和盖－吕萨克定律的应用；等容线、等压线的理解应用．
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
2.3
查理定律和盖－吕萨克定律
课前自主学案
课前自主学案
一、探究等容过程的规律——查理定律
1．内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成____比．
2．公式：设一定质量的某种气体，由压强p1、温度T1的某一状态，保持体积不变的情况下变化到压强p2、温度T2的另一状态，
则有________或者________.
正
3．气体在体积不变的情况下发生的状态变化过程,叫做等容过程．表示该过程的p－T图像称为________．一定质量的气体的等容线是_______ _________．一定质量的某种气体在不同体积下的几条等容线如图2－3－1所示，其体积的大小关系是___________.
图2－3－1
等容线
过原点
的直线
V3>V2>V1
4．微观解释：一定质量的气体保持______不变时，分子的密度也保持不变．温度升高后，分子的_________增加，根据压强产生的微观机理可知，气体的压强就会增大．
二、探究等压过程的规律——盖－吕萨克定律
1．内容：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积V与热力学温度T成____比．
体积
平均动能
正
3．气体在压强不变的情况下发生的状态变化过程,叫做等压过程．表示该变化过程的V－T图像称为________．一定质量的某种气体的等压线是_______________．如图2－3－2所示．
压强不变时体积与温度的关系
图2－3－2
等压线
过原点的直线
4．微观解释：一定质量的气体温度_____时，分子的平均动能增加，为了保持其_____不变，必须相应地增大气体的_____，使分子的密度_____．
升高
压强
体积
减小
思考感悟
如图2－3－3所示，一种测温装置，玻璃泡A封有一定质量的空气，与A相连的B管插在水银槽中，管内外液面高度差h与温度成线性函数关系，然后，在细管上标上刻度就得到了一个温度计．(B管中的气体体积与A泡的体积相比可忽略)你知道其中的道理吗？
图2－3－3
提示：对一定质量的气体,在体积不变的情况下，当温度升高时，气体的压强会增大，当温度降低时，压强会减小，在这个温度计里，由于“B管中的体积与A泡中的体积相比可忽略”，因此认为气体的体积不变．然后，利用温度与压强的函数关系，就可读出温度了．
核心要点突破
2．等容过程的p－T图像和p－t图像：
(1)p－T图像：一定质量的某种气体,在等容过程中，气体的压强p和热力学温度T的关系图线是过原点的倾斜直线，如图2－3－4甲所示，且V1＜V2，即体积越大，斜率越小.
图2－3－4
(2)p－t图像：一定质量的某种气体,在等容过程中，压强p与摄氏温度t是一次函数关系，不是简单的正比例关系，如图2－3－4乙所示，等容线是一条延长线通过横轴－273.15 ℃的点的倾斜直线，且斜率越大，体积越小．图像纵轴的截距p0是气体在0 ℃时的压强．
注意：(1)通过对一定质量某种气体等容变化的p－t线“外推”所得到气体压强为零时对应的温度(－273.15 ℃)称为热力学温标的零度(0 K)．这种获得热力学温度的方法称为“外推法” .“外推法”是科学研究的一种方法，“外推”并不表示定律适用范围的扩展．
(2)等容线在p－T图像中是一条经过原点的直线，而在p－t图像中不过原点，其延长线与横轴的交点为－273.15 ℃.
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
1．对于一定质量的气体，在体积不变时，压强增大到原来的二倍，则气体温度的变化情况是( )
A．气体的摄氏温度升高到原来的二倍
B．气体的热力学温度升高到原来的二倍
C．气体的摄氏温度降为原来的一半
D．气体的热力学温度降为原来的一半
解析：选B.由查理定律可知，对一定质量的气体，在体积不变的情况下，压强和热力学温度成正比．
2．等压过程的V－T图像和V－t图像
(1)V－T图像：一定质量的某种气体,在等压过程中，气体的体积V与热力学温度T的图线是过原点的倾斜直线，如图2－3－5甲所示,且p1＜p2，即压强越大，斜率越小．
图2－3－5
(2)V－t图像：一定质量的某种气体,在等压过程中，体积V与摄氏温度t是一次线性函数关系，不是简单的正比例关系，如图2－3－5乙所示，图像纵轴的截距V0是气体在0 ℃时的体积，等压线是一条延长线通过横轴上－273.15 ℃的点的倾斜直线,且斜率越大，压强越小．
注意：等压变化中的V－T图线是过原点的一条直线,而V－t图线不过原点，其反向延长线与横轴的交点为－273.15 ℃.
用易拉罐盛装碳酸饮料非常卫生和方便，但如果剧烈碰撞或严重受热会导致爆炸．我们通常用的可乐易拉罐容积V＝355 mL.假设在室温(17 ℃)罐内装有0.9V的饮料，剩余空间充满CO2气体，气体压强为1 atm.若易拉罐承受的压强为1.2 atm，则保存温度不能超过多少？
课堂互动讲练
查理定律的应用
例1
【答案】 75 ℃
【方法总结】 (1)给出的温度是摄氏温度，必须换算为热力学温度；(2)计算中压强的单位只要统一即可，没必要用国际单位．
如图2－3－6所示，汽缸A中封闭有一定质量的气体，活塞B与A的接触是光滑且不漏气的,B上放一重物C，B与C的总重为G，大气压为p0.当汽缸内气体温度是20 ℃时，活塞与汽缸底部距离为h1；求当汽缸内气体温度是100 ℃时，活塞与汽缸底部的距离是多少？
盖－吕萨克定律的应用
例2
图2－3－6
【答案】 1.3h1
【方法总结】 盖－吕萨克定律的应用中，应首先确定研究对象，找准系统初末状态参量，确定不变量，然后利用公式或分态式进行求解．
图像的分析及应用
例3
如图2－3－7甲是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的V－T图像．已知气体在状态A时的压强是1.5×105 Pa.
图2－3－7
(1)说出A→B过程中压强变化的情形，并根据图像提供的信息，计算图中TA的温度值．
(2)请在图乙坐标系中，作出由状态A经过状态B变为状态C的p－T图像,并在图线相应位置上标出字母A、B、C.如果需要计算才能确定有关坐标值，请写出计算过程．
【思路点拨】 根据图像可知A→B为等压过程，B→C为等容过程,抓住各量的变化是解题的关键．
图2－3－8
【答案】 见自主解答
变式训练 如图2－3－9所示为0.3 mol的某种气体的压强和温度关系的p－t图线,p0表示1个标准大气压．则在状态B时气体的体积为( )
图2－3－9
A．5.6 L B．3.2 L
C．1.2 L D．8.4 L(共42张PPT)
【2012 精品课件】沪科版物理选修3-3 2．1 气体的状态和2．2 玻意耳定律
2．1 气体的状态
2．2 玻意耳定律
课标定位
学习目标：1.理解气体的状态和状态参量的意义．会进行热力学温度跟摄氏温度之间的换算．
2．会计算气体的压强，知道压强的不同单位，必要时会进行换算．
3．掌握玻意耳定律，并能应用它解决气体的等温变化问题．
4．知道气体等温变化的p－V图像，即等温线．
重点难点：1.气体压强的计算及气体状态的描述．
2．玻意耳定律，p－V图像．
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
2.2
玻意耳定律
课前自主学案
课前自主学案
一、描述气体状态的状态参量
1．在物理学中，可以用温度T、体积V、_______来描述一定质量气体的宏观状态，这三个物理量叫做气体的状态参量．
2．在国际单位制中，用热力学温标表示的温度，叫做_______温度．用符号T表示，它的单位是_______，简称____，符号是____.它与摄氏温度的关系是T＝ __________.
压强p
热力学
开尔文
开
K
t＋273.15
3．体积：气体的体积是指气体分子能达到的空间．在国际单位制中，其单位是________，符号m3.体积的单位还有升(L)、毫升(mL).1 L＝10－3m3,1 mL＝10－6m3.
4．压强：气体作用在器壁单位面积上的压力叫_______．在国际单位制中，压强的单位是帕，符号Pa.1 Pa＝1 N/m2，常用的单位还有标准大气压(atm)，1 atm＝1.01×105 Pa＝76 cmHg.
立方米
压强
二、怎样研究气体的状态变化
一定质量的理想气体，如果其状态参量中有两个或者三个发生了变化，我们就说气体的状态发生了变化，只有一个参量发生变化而其他参量不变的情形是不会发生的．
1．在物理学上，忽略分子本身体积和分子间_____ _____的气体叫做理想气体．
实验指出，当温度________，压强_______时，所有的气体都可以看做理想气体．
相互
作用
不太低
不太大
2．在研究气体的状态变化时 ，我们采用了_________法，即先保持一个参量不变，研究其他两个参量之间的关系，进而确定三个参量的变化规律．
3．使一定质量的气体在温度保持不变的情况下发生的状态变化过程，叫做______过程，相应地，还有等容过程和等压过程．
控制变量
等温
三、探究气体等温变化规律
1．实验装置如图2－1－1所示．以厚壁玻璃管内一定质量的空气作为研究对象．通过脚踏泵对管内的空气施加不同的压强，使管内空气的______发生相应的变化．然后在_______和_______上读出气体的压强和相应的体积．
体积
压强计
刻度尺
图2－1－1
一定质量
p1V1＝p2V2
反比
四、玻意耳定律的微观解释
一定质量的气体，温度保持不变时，分子的平均动能是_____的，压强的大小完全由_________决定．当体积减小为原来的一半时，分子密度增大为原来的2倍，因此压强也______为原来的2倍，即气体的压强与体积的乘积______，或者说气体的压强与体积成反比．
一定
分子密度
增大
不变
思考感悟
在研究气体的等温变化规律时，压强增大，体积减小，气体的内能如何变化？
提示：内能不变．理想气体不考虑分子势能，故内能由气体温度体现．
核心要点突破
一、气体压强的计算
1．静止或匀速运动系统中压强的计算方法
图2－1－2
(1)参考液片法：选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程消去面积，得到液片两侧压强相等．进而求得气体压强．
例如，图2－1－2中粗细均匀的U形管中封闭了一定质量的气体A，在其最低处取一液片B，由其两侧受力平衡可知
(pA＋ph0)S＝(p0＋ph＋ph0)S.
即pA＝p0＋ph.
(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．
(3)连通器原理：在连通器中，同一种液体(中间液体不间断)的同一水平液面上的压强相等，如图2－1－2中同一液面C、D处压强相等pA＝p0＋ph.
2．容器加速运动时封闭气体压强的计算
当容器加速运动时，通常选与气体相关联的液柱、汽缸或活塞为研究对象进行受力分析，然后由牛顿第二定律列方程，求出封闭的压强．
如图2－1－3所示,当竖直放置的玻璃管向上加速时，对液柱有：
图2－1－3
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
1.如图2－1－4所示，一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置，金属圆板的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为θ，圆板的质量为M，不计圆板与容器内壁的摩擦．若大气压强为p0,则被圆板封闭在容器中的气体压强等于( )
图2－1－4
二、玻意耳定律的理解及应用
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＝C(恒量)．
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．
3．两种等温变化图像的比较
4.应用玻意耳定律解题的一般步骤
(1)确定研究对象，并判断是否满足玻意耳定律的条件．
(2)确定始、末状态及状态参量(p1、V1、p2、V2)．
(3)根据玻意耳定律列方程求解(注意统一单位)．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
2．一定质量的气体在温度保持不变时，气体的压强增大到原来的4倍，则气体的体积变为原来的( )
在竖直放置的U形管内由密度为ρ的两部分液体封闭着两段空气柱．大气压强为p0，各部分尺寸如图2－1－5所示．求A、B气体的压强．
图2－1－5
课堂互动讲练
气体压强的求解
例1
【精讲精析】 法一：平衡法．
选与气体接触的液柱为研究对象. 进行受力分析，利用平衡条件求解．
求pA：取液柱h1为研究对象，设管横截面积为S，大气压力和液柱重力方向向下，A气体产生的压力方向向上，液柱h1静止，则p0S＋ρgh1S＝pAS，pA＝p0＋ρgh1.
求pB：取液柱h2为研究对象，由于h2的下端以下液体的对称性，下端液体产生的压强可以不予考虑，A气体压强由液体传递后对h2的压力方向向上，B气体压力、液体h2重力方向向下，液柱受力平衡，则pBS＋ρgh2S＝pAS，得pB＝p0＋ρgh1－ρgh2.
法二：取等压面法．
根据同种液体在同一液面处压强相等，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．求pB时从A气体下端选取等压面，则有pB＋ρgh2＝pA＝p0＋ρgh1，所以pA＝p0＋ρgh1，pB＝p0＋ρg(h1－h2)．
【答案】 p0＋ρgh1 p0＋ρg(h1－h2)
【方法总结】 对于封闭气体压强的计算要分清是平衡状态还是加速状态，合理选取平衡方程还是牛顿第二定律方程求解．
如图2－1－6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( )
图2－1－6
等温线的理解及应用
例2
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
【精讲精析】 由等温线的物理意义可知，A、B正确；对于一定质量的气体，温度越高，等温线的位置就越高，C错、D对．
【答案】 ABD
玻意耳定律的应用
例3
(2011年济南高二检测)农村常用来喷射农药的压缩喷雾器的结构如图2－1－7所示，A的容积为7.5 L，装入药液后，药液上方体积为1.5 L，关闭阀门K，用打气筒B每次打进105 Pa的空气250 cm3.求：
图2－1－7
(1)要使药液上方气体的压强为4×105 Pa，打气筒活塞应打几次？
(2)当A中有4×105 Pa 的空气后，打开阀门K可喷射药液，直到不能喷射时，喷雾器剩余多少体积的药液？
【思路点拨】 以被打入的所有气体和喷雾器内的原有气体整体为研究对象,打入的过程是等温压缩，喷雾过程是等温膨胀，根据两过程中气体的初、末状态列方程求解．
【答案】 (1)18 (2)1.5 L
变式训练 粗细均匀的玻璃管，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取10 m/s2)
答案：2 m
