2.1温度和温标 2.2气体的等温变化—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修三课件22张PPT

物理选择性必修3
第二章
气体液体和固体
温度和温标
1
pA、TA
pB、TB
B
A
K
打开K，容器与外界没有能量交换，一段时间后，容器内的气体会是什么状态？
一 状态参量与平衡态
是指研究对象的整体，在热力学中叫热力学系统。系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称外界。
描述系统状态的物理量，叫做系统的状态参量。
在没有外界影响的情况下，只要经过足够长的时间，系统内各部分的状态参量能够达到稳定状态。这种状态叫作平衡态，否则就是非平衡态。
3.平衡态：
压强P：
体积V：
温度T：
1.系统和外界：
2.状态参量：
力学性质
几何性质
热学性质
二 热平衡与温度
如果两个系统相互接触而传热，它们的状态参量将改变。但是经过一段时间后，状态参量不再变化了，此时的状态叫平衡态，我们说两系统达到了热平衡。
1.热平衡：
如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡，这个结论称为热平衡定律。
2.热平衡定律：
两个系统处于热平衡时，它们必定具有某个共同的热学性质，我们就把表征这一“共同的热学性质”的物理量叫作温度。温度是决定一个系统是否达到热平衡的物理量。达到热平衡的系统具有相同的温度。
3.温度：
热力学第零定律
三 温度计与温标
1.温度计的测温原理
1）水银温度计: 根据物体的热胀冷缩的性质来测量温度。
2）金属电阻温度计: 根据金属的电阻随温度的变化来测量温度。
3）气体温度计: 根据气体压强与温度的关系来测量温度。
根据不同导体因温差产生的电动势大小来测量温度。
4）电偶温度计:
2.温标：定量描述温度的方法叫做温标
1）摄氏温标：符号t 单位℃
2）热力 学温标：符号T 单位K(开尔文，简称开)
规定标准大气压下冰水混合物的温度为零度，沸水的温度为100度，在0和100之间分成100等份，每一等份就是1℃，这种表示温度的方法就是摄氏温标，表示的温度叫摄氏温度，用t表示。
规定摄氏温度-273.15℃为零值，它的一度也等于摄氏温度的一度，这种表示温度的方法就是开尔文温标，也叫热力学温标。表示的温度叫热力学温度，用T表示
热力学温标与摄氏温标的关系：T=t+273.15 K
课堂小结
一、状态参量与平衡态
二、热平衡与温度
三、温度计与温标
热平衡定律
热力学温标与摄氏温标的关系：T=t+273.15 K
压强P：力学性质
体积V：几何性质
温度T：热学性质
物理选择性必修3
第二章
气体液体和固体
气体的等温变化
2
第一章 分子动理论
第二章 气体液体和固体
热现象的微观理论，对宏观热现象进行微观解释
热现象的宏观理论，研究热现象的一般规律
为什么夏天轮胎容易爆？
描述气体状态的三个参量：
压强
体积
温度
一 等温变化实验
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。
1.实验目的：
先选定一个热力学系统，比如一定质量的空气，在温度不变的情况下，测量气体在不同体积时的压强，再分析气体压强与体积的关系。
2.实验原理：
3.实验器材：
如图所示
4.采集数据
管侧刻度尺读出空气柱长度l，再乘以横截面积S，V=lS。
压强：
体积：
实验中用手把柱塞缓慢向下压或向上拉，读出体积与压强的机组数据。
压力表读数P
5.数据处理
一定质量的气体，在温度不变的条件下，其压强与体积的倒数成正比，即压强与体积成反比。
结论：
7.注意事项
(1)为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是在注射器活塞上涂润滑油。
(2)为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是移动活塞要缓慢以及不能用手握住注射器封闭气体部分。
6.误差分析
(1)漏气造成空气柱质量变化。
(2)空气柱温度不恒定造成误差。
(3)空气柱体积和气压测量不准确。
二 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 p与体积V 成反比。
1.内容：
英国科学家玻意耳（1627-1691）和法国科学家马略特（1620-1684）各自通过实验发现，玻意耳定律又叫玻-马定律。
2.公式：
pV=C
p1V1=p2V2
（C为常数）
压强不太大（与大气压强相比），温度不太低（与室温相比）。
3.条件：
4.图像
O
p
T1
T2
O
p
T1
T2
V
p-V图像
1）图像是双曲线的一支
2）图像上每一点表示一个状态
3）图像上从一个状态过渡到另一个状态的过程是等温过程，所以该曲线也叫等温线.
p-1/V 图像
图像延长线过坐标原点
T1因为是比例式，计算中只需使同一物理量的单位统一即可，不一定用国际单位制中的单位。
5．利用玻意耳定律解题的基本思路
(1)明确研究对象：
(2)明确初、末状态：
有时列方程求解会得到两个结果，应通过合理性的检验决定取舍。
根据题意，确定所研究的气体。
找出气体变化前后的初、末状态，并确定初、末状态的p、V 值。
(3)列方程求解：
(4)检验结果：
课堂小结
一、描述气体状态的三个参量
二、玻意耳定律
内容
公式
适用条件
图像
压强
体积
温度
课堂练习
1.一个足球的容积是2.5L。用打气筒给这个足球打气，每一次都把体积为125mL、压强与大气压强相同的气体打进球内。如果在打气前足球就已经是球形并且里面的压强与大气压强相同，打了20次后，足球内部空气的压强是大气压强的多少倍？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？
解：
p1=p0
p2=？
V1=2.5L+20×125mL=5L
V2=2.5L
p1V1=p2V2
根据玻意耳定律
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768mm高的水银柱产生的压强时，这个水银气压计的读数只有750mm，此时管中的水银面到管顶的距离为80mm。当这个气压计的读数为740mm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。
根据 p1V1=p2V2
(768-750)×80=(p0-740)×90
p0=756mmHg
解：以水银柱上方空气为研究对象
p1=768-750mmHg
p2=p0-740mmHg
V1=S?80mm
V2=S?90mm
3.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
D
4.如图所示，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，将玻璃管稍向下插一些，下列说法中正确的是(　 　)
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
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