物理选修3-3人教版8.1气体的等温变化（共39张ppt）

(共39张PPT)
第八章
气体
第一节
气体的等温变化
乒乓球内的气体受热，温度升高，压强增大，
体积变大。
车胎内的气体温度升高，压强增大,体积膨胀。
一
问题的引入
问题1
夏天给自行车车胎打气，应注意什么？为什么？
问题2
有什么简便的方法将瘪了的乒乓球恢复原状？这样做的原因？
问题3
以上实例说明描述气体的那几个状态参量存在一定的关系？
1、描述气体的三个状态参量
压强（
p
）
体积（V）
温度（
T
）
（力学性质）
（几何性质）
（热学性质）
2
、控制变量法
二、等温变化（
m不变；T不变）
猜想：
温度不变时，气体的压强和体积之间有什么关系？
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。我们把这种变化叫做等温变化。
三、实验探究
注射器下端的开口有橡胶套，它和柱塞一起把一段空气柱封闭在玻璃管中。这段空气柱是我们研究的对象，实验过程中它的质量不会变化；
实验中如果空气柱体积的变化不太快，它的温度大致等于环境温度，也不会有明显的变化。
我们的研究对象是什么?
怎样保证气体质量不变?
怎样保证实验过程温度不变?
实验需要测量的物理量?
注射器内一定质量的气体.
压强、体积
变化过程十分缓慢
容器透热
环境恒温
柱塞上涂上润滑油
三、实验探究
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
p/10
Pa
5
1/V
1
2
3
0
0.2
0.4
0.6
0.8
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
1/体积
0.77
0.63
0.50
0.37
0.25
探究结论：
在温度不变时，压强p和体积V的倒数成正比。
p/10
Pa
5
V
1
2
3
0
1
2
3
4
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
如果把实验数据输入计算机，利用数据处理软件的强大功能，在得到代表各状态的
p、V值的若干数据点之后，由计算机去尝试拟合这些数据点，于是就能很快知道
p、V之间可能的函数关系。
一定质量的某种气体，在温度不变的情
况下，压强P跟体积V成反比
四、玻意耳定律
1、内容：
2、表达式：
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
玻意耳—马略特
3、图像：
p
1/V
0
过原点的一条直线
V
p
·
0
1
·
2
双曲线的一支
由于它描述的是温度不变时的
p
-V关系，因此称它为等温线。
思考与讨论
同一气体，不同温度下等温线是不同的，你能判断那条等温线是表示温度较高的情形吗？你是根据什么理由作出判断的？
V
p
T1
T2
0
1.
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
2.一定质量气体的体积是20L时，压强为1×105Pa。当气体的体积减小到16L时，压强为多大？设气体的温度保持不变。
答案：
1.25×10
5Pa
利用玻意耳定律解题的基本思路
（1）明确研究对象；
（2）分析过程特点，判断为等温过程；
（3）列出初、末状态的p、V值；
（4）根据p1V1=p2V2列式求解；
（5）讨论结果。
3.汽车轮胎的容积是2.5×10-2m3，轮胎原有1.0×105Pa的空气．向轮胎内缓慢打气，直至压强增加到8.0×105Pa为止，若此过程中温度不变，应向轮胎里打进多大体积1.0×105Pa的空气？
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?
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??????????????
你在得出结论时考虑到了什么前提？实际打气时的情况能够满足你的前提吗？
h
1
h
下列各图装置均处于静止状态。设大气压强为P0，用水银封闭一定量的气体在玻璃管中，求封闭气体的压强P
P
=ρgh
P
=?
cmHg（柱）
P—帕
h—米
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
一、平衡态下液体封闭气体压强的计算
h
③
P
=P0
1atm
=1.0×105
Pa
=
76cmHg
h
④
h
⑤
h
⑥
连通器原理：同种液体在同一水平面上的压强相等
P
=P0+ρgh
P
=P0-
ρgh
P
=P0-
ρgh
2.
水银气压计中混入了一个气泡，上升到水银柱的上方，使水银柱上方不再是真空。当实际大气压相当于768
mm
高的水银柱产生的压强时，这个水银气压计的读数只有
750
mm，此时管中的水银面到管顶的距离为
80
mm。当这个气压计的读数为740
mm水银柱时，实际的大气压相当于多高水银柱产生的压强？设温度保持不变。
二、平衡态下活塞、气缸密闭气体压强的计算
求用活塞封闭在静止容器内的气体压强，应对活塞进行受力分析。然后根据平衡条件求解。
S
m
⑧
m
S
⑦
练习：
气体对面的压力与面垂直:
F=PS
G
P0S
PS
PS
=
P0S+mg
G
PS
P0S′
N
S′
PS
=mg
+P0S＇cosθ
PS
=
mg+P0S
M
m
S
⑨
M
m
S
⑩
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
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
求封闭气体的压强：
例1
方法总结：取研究对象
受力分析
列平衡式
求出气体压强
其实，生活中许多现象都表明，气体的压强，体积，温度三个状态量之间一定存在某种关系？究竟是什么关系呢？我们怎么来研究?
研究的方法-----控制变量法
本节课我们就来研究控制一定质量的某种气体，温度不变的情况下，压强与体积的变化关系。我们称之为等温变化
玻意耳定律：
一定质量的某种气体在温度不变的情况下,压强跟体积成反比.即pV=C(常量)或
p1V1=p2V2。
（1）成立条件：质量一定，温度不变，且压强不太大，温度不太低。
（2）pV=C。其中常量C?与气体的质量、温度有关。
p
V
0
气体等温变化的p-v图像
t1
t2
压强
(×105Pa)
0.3
0.6
0.9
1.2
1.5
体积
(h0×S)
16
8
5.3
4
3.2
图像：
o
p
P
O
V
（1）一定质量的某种气体在等温变化过程中压强p跟体积V的反比关系，在p-V
直角坐标系中表示出来的图线叫等温线。
等温线
P
O
V
（3）等温线的物理意义：图线上的一点表示气体的一个确定的状态。同一条等温线上各状态的温度相同，p与V
的乘积相同。不同温度下的等温线，离原点越远，温度越高。
（2）一定质量的气体等温线的p-V图是双曲线的一支。
一定质量气体的体积是5ml时，压强为1000Pa。当气体的体积减小3mL时，压强为多大？
前提是打气过程中温度保持不变，实际大气过程中，气体的温度升高
课后练习一：
某容器的容积是5L。里面所装的气体压强为1×106
Pa，温度不变，把容器的开关打开以后，容器里剩下的气体是原来的百分之几?
课后变式1
课后练习二:
课后变式2
如图所示
水银柱的长度为19cm
大气压为1×10^5pa
相当于76cm高的水银柱产生的压强，玻璃管是粗细均匀的
玻璃管开口向上竖直放置时
被封闭的气柱长15cm
当开口竖直向下放置时水银没有溢出管口被封闭的气柱长度为多少？
容器内装有10×105Pa的气体5kg,
当放出一部分气体后,
容器内的气体压强减小到2×105Pa,
求容器中剩余气体的质量.
(设温度不变)
某种气体在状态A时的压强为2×105Pa体积为1m3，温度为200K。
（1）它经等温过程由状态A变为状态B，体积变为2m3。求状态B的压强。
（2）若经等容过程由状态B变为状态C，温度变为300K，求状态C的压强。
谢
谢
大
家
!