--氣體的等溫變化

1、在炎熱的夏天給自行車(chē)打氣應(yīng)注意什么？在炎熱的夏天給自行車(chē)打氣應(yīng)注意什么？對(duì)對(duì)氣體氣體來(lái)說(shuō)，來(lái)說(shuō)，壓強(qiáng)、體積、溫度壓強(qiáng)、體積、溫度之間存在著一定的關(guān)系。之間存在著一定的關(guān)系?？刂谱兞糠刂谱兞糠ㄉ钪械奈锢砩钪械奈锢碛檬裁捶椒梢允拱及T的乒乓球恢復(fù)原狀？用什么方法可以使凹癟的乒乓球恢復(fù)原狀？ 第一課時(shí)第一課時(shí) 一定質(zhì)量一定質(zhì)量的氣體，在的氣體，在溫度不變溫度不變時(shí)發(fā)生時(shí)發(fā)生的狀態(tài)變化過(guò)程，叫做氣體的等溫變化。的狀態(tài)變化過(guò)程，叫做氣體的等溫變化。一、等溫變化一、等溫變化 溫度不變時(shí)，氣體的壓強(qiáng)和體積溫度不變時(shí)，氣體的壓強(qiáng)和體積之間有什么關(guān)系？之間有什么關(guān)系？想一想：想一想： 用注射器用注射器密閉

2、一定質(zhì)量的空氣密閉一定質(zhì)量的空氣，緩慢地推緩慢地推動(dòng)動(dòng)和和拔出拔出活塞，體會(huì)活塞中空氣體積變化活塞，體會(huì)活塞中空氣體積變化時(shí)壓強(qiáng)如何變化？時(shí)壓強(qiáng)如何變化？做一做做一做：壓強(qiáng)壓強(qiáng)增大增大體積體積減小時(shí)減小時(shí)，體積體積增大時(shí)增大時(shí)，壓強(qiáng)壓強(qiáng)減小減小溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)與體積成反比溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)與體積成反比猜想：猜想：1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、?shí)驗(yàn)?zāi)康模涸跍囟缺３植蛔儠r(shí)，研究一在溫度保持不變時(shí)，研究一定質(zhì)量氣體的壓強(qiáng)和體積的關(guān)系定質(zhì)量氣體的壓強(qiáng)和體積的關(guān)系實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如何確定氣體的狀態(tài)參量呢？如何確定氣體的狀態(tài)參量呢？溫度（溫度（ T ）-溫度計(jì)溫度計(jì)體積（體積（ V ）-容器的容積容器的容積壓強(qiáng)（壓強(qiáng)（

3、p ）-氣壓計(jì)氣壓計(jì)1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、?shí)驗(yàn)?zāi)康模涸跍囟缺３植蛔儠r(shí)，研究一在溫度保持不變時(shí)，研究一定質(zhì)量氣體的壓強(qiáng)和體積的關(guān)系定質(zhì)量氣體的壓強(qiáng)和體積的關(guān)系實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)器材：實(shí)驗(yàn)器材：鐵架臺(tái)鐵架臺(tái)、注射器注射器、刻度尺刻度尺、壓力表壓力表(壓強(qiáng)表壓強(qiáng)表)等等，注射器下端用橡膠塞密封，上注射器下端用橡膠塞密封，上端用柱塞封閉一段氣體，這段端用柱塞封閉一段氣體，這段氣體氣體就是我們的研究對(duì)象。就是我們的研究對(duì)象。（1）實(shí)驗(yàn)中的研究對(duì)象是什么？）實(shí)驗(yàn)中的研究對(duì)象是什么？（3）如何控制氣體的溫度）如何控制氣體的溫度T不變不變？（4）如何測(cè)量壓強(qiáng)）如何測(cè)量壓強(qiáng)P、體積、體積V？注射器內(nèi)一定質(zhì)量的氣體注

4、射器內(nèi)一定質(zhì)量的氣體.實(shí)驗(yàn)前在柱塞上涂上油（凡士林）以密封活塞防止漏氣。實(shí)驗(yàn)前在柱塞上涂上油（凡士林）以密封活塞防止漏氣。使容器透熱、環(huán)境恒溫；緩慢推、拉活塞且手不要握住使容器透熱、環(huán)境恒溫；緩慢推、拉活塞且手不要握住注射器的外管。這樣氣體溫度就始終等于環(huán)境溫度。注射器的外管。這樣氣體溫度就始終等于環(huán)境溫度?？諝庵膲簭?qiáng)空氣柱的壓強(qiáng) p 可以從可以從壓力表壓力表上讀出，空氣柱的長(zhǎng)度上讀出，空氣柱的長(zhǎng)度L可可以從注射器兩側(cè)的以從注射器兩側(cè)的刻度尺刻度尺上讀出，則空氣柱的體積為長(zhǎng)上讀出，則空氣柱的體積為長(zhǎng)度度L與橫截面積與橫截面積S的乘積，即的乘積，即VLS.（2）如何控制氣體的質(zhì)量）如何控制氣體

5、的質(zhì)量m不變不變？3、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量及分析、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量及分析 次次 數(shù)數(shù)1 12 23 34 45 5壓強(qiáng)（壓強(qiáng)（105）3.02.52.01.51.0體積體積1.31.62.02.74.0室內(nèi)溫度：室內(nèi)溫度：_0C作作P，V圖像，觀察結(jié)果圖像，觀察結(jié)果1p p/10 Pa/10 Pa5V V1 12 23 30 01 12 23 34 4作作P，V圖像，觀察結(jié)果圖像，觀察結(jié)果1作作P，1/V圖像，觀察結(jié)果圖像，觀察結(jié)果2p p/10 Pa/10 Pa51/1/V V1 12 23 30 00.20.20.40.40.60.60.80.86、實(shí)驗(yàn)結(jié)論、實(shí)驗(yàn)結(jié)論7、誤差分析：、誤差分析：(1

6、)測(cè)量體積時(shí)的誤差。測(cè)量體積時(shí)的誤差。(2)漏氣。漏氣。產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：注射器下端開(kāi)口處部分空氣體積沒(méi)有考慮注射器下端開(kāi)口處部分空氣體積沒(méi)有考慮應(yīng)用容積較大的注射器，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中氣體應(yīng)用容積較大的注射器，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中氣體體積不宜壓得太小。體積不宜壓得太小。2、公式表述：、公式表述：pV = 常數(shù)常數(shù) 或或 p1 V1= p2 V23、圖像表述：、圖像表述：1、文字表述：、文字表述：一定質(zhì)量某種氣體，在溫度不變一定質(zhì)量某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)的情況下，壓強(qiáng) p 與體積與體積 V 成反比。成反比。 一、玻意耳定律一、玻意耳定律p1/V0Vp0AAP5、適用范圍：溫度不太低，壓強(qiáng)不太大4

7、4、條件、條件: :氣體質(zhì)量一定且溫度不變氣體質(zhì)量一定且溫度不變 第二課時(shí)第二課時(shí)(2)溫度越高溫度越高,其等溫線離原點(diǎn)越遠(yuǎn)其等溫線離原點(diǎn)越遠(yuǎn).pVt1t2t30t3t2t1(1)雙曲線的一支。雙曲線的一支。1pV 圖象二、氣體等溫變化圖象二、氣體等溫變化圖象特點(diǎn)：圖線為過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，且溫度圖線為過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，且溫度t1t2.2p1/V圖象圖象3 3、圖象意義、圖象意義(1)(1)物理意義物理意義: :反映壓強(qiáng)隨體積的變化關(guān)系反映壓強(qiáng)隨體積的變化關(guān)系(2)(2)點(diǎn)的意義點(diǎn)的意義: :每一組數(shù)據(jù)反映一個(gè)狀態(tài)每一組數(shù)據(jù)反映一個(gè)狀態(tài)小試牛刀小試牛刀一定質(zhì)量氣體的體積是一定質(zhì)量氣體的體積是20

8、L20L時(shí)，壓強(qiáng)為時(shí)，壓強(qiáng)為1 110105 5PaPa。當(dāng)氣體的體積減小到當(dāng)氣體的體積減小到16L16L時(shí)，壓強(qiáng)為多大？設(shè)氣時(shí)，壓強(qiáng)為多大？設(shè)氣體的溫度保持不變。體的溫度保持不變。2211VpVp解：以氣體為研究對(duì)象，解：以氣體為研究對(duì)象， 由由 得得PaVVpp521121025. 1例例1.1. 某個(gè)容器的容積是某個(gè)容器的容積是10L10L，所裝氣體的壓強(qiáng)是，所裝氣體的壓強(qiáng)是202010105 5PaPa。如果溫度保持不變，把容器的開(kāi)關(guān)打開(kāi)以后，容器里剩下的如果溫度保持不變，把容器的開(kāi)關(guān)打開(kāi)以后，容器里剩下的氣體是原來(lái)的百分之幾？設(shè)大氣壓是氣體是原來(lái)的百分之幾？設(shè)大氣壓是1.01.010

9、105 5PaPa。解解 設(shè)容器原裝氣體為研究對(duì)象。設(shè)容器原裝氣體為研究對(duì)象。初態(tài)初態(tài)：p p1 1=20=2010105 5Pa VPa V1 1=10L T=10L T1 1=T=T末態(tài)末態(tài)： p p2 2=1.0=1.0105Pa V105Pa V2 2= =？L TL T2 2=T=T由玻意耳定律由玻意耳定律 p p1 1V V1 1=p=p2 2V V2 2得得即剩下的氣體為原來(lái)的即剩下的氣體為原來(lái)的5 5。【注注】 就容器而言，里面氣體質(zhì)量變了，似乎是就容器而言，里面氣體質(zhì)量變了，似乎是變質(zhì)量問(wèn)題變質(zhì)量問(wèn)題了，了，但若但若視容器中氣體出而不走視容器中氣體出而不走，就，就又是質(zhì)量不變

10、了又是質(zhì)量不變了。用氣體定律解題的步驟用氣體定律解題的步驟1 1根據(jù)題意確定所研究的根據(jù)題意確定所研究的封閉封閉氣體，氣體， ( (滿足質(zhì)量不變的滿足質(zhì)量不變的條件條件) )變質(zhì)量問(wèn)題可視容器中氣體出而不走變質(zhì)量問(wèn)題可視容器中氣體出而不走把變質(zhì)量轉(zhuǎn)化把變質(zhì)量轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量。為定質(zhì)量。2 2找出氣體的初、末始參量找出氣體的初、末始參量: : ( (p p1 1 、V V1 1 、T T1 1 ， p p2 2 、V V2 2 、T T2 2) )；3 3根據(jù)氣體根據(jù)氣體狀態(tài)變化過(guò)程的特點(diǎn)狀態(tài)變化過(guò)程的特點(diǎn)，選用定律列方程，選用定律列方程( (本本節(jié)課中就是玻意耳定律公式節(jié)課中就是玻意耳定律公式)

11、)；4 4解方程并對(duì)結(jié)果的物理意義進(jìn)行討論解方程并對(duì)結(jié)果的物理意義進(jìn)行討論 一個(gè)足球的體積是一個(gè)足球的體積是2.5L。用打氣筒給這個(gè)足球。用打氣筒給這個(gè)足球打氣，每一次都把體積為打氣，每一次都把體積為125mL,壓強(qiáng)與大氣壓壓強(qiáng)與大氣壓相同的氣體打進(jìn)球內(nèi)。如果在打氣前足球已經(jīng)相同的氣體打進(jìn)球內(nèi)。如果在打氣前足球已經(jīng)是球形并且里面的壓強(qiáng)與大氣壓相同，打了是球形并且里面的壓強(qiáng)與大氣壓相同，打了20次后，足球內(nèi)部空氣的壓強(qiáng)是大氣壓的多少倍？次后，足球內(nèi)部空氣的壓強(qiáng)是大氣壓的多少倍？你在得出結(jié)論時(shí)考慮到了什么前提？實(shí)際打氣你在得出結(jié)論時(shí)考慮到了什么前提？實(shí)際打氣時(shí)能滿足你的前提嗎？時(shí)能滿足你的前提嗎？

12、 例題例題2 如圖所示，如圖所示，汽缸內(nèi)封閉著一定溫度的氣體，氣體汽缸內(nèi)封閉著一定溫度的氣體，氣體長(zhǎng)度為長(zhǎng)度為12cm?；钊|(zhì)量為?；钊|(zhì)量為20kg，橫截面積為，橫截面積為100cm。已知大氣壓強(qiáng)為已知大氣壓強(qiáng)為1 110105 5PaPa。求求：汽缸開(kāi)口向上時(shí)，氣體的長(zhǎng)度。汽缸開(kāi)口向上時(shí)，氣體的長(zhǎng)度。大展身手大展身手2211LpLp解解：以缸內(nèi)封閉氣體為研究對(duì)象，以缸內(nèi)封閉氣體為研究對(duì)象，,101501PappSLV11初態(tài)：初態(tài)：cmpLpL102112,102 . 1502PaSmgppSLV222211VpVp由玻意耳定律由玻意耳定律 得得mgSpSp02末態(tài)：末態(tài)：由活塞受力平衡得

13、：由活塞受力平衡得：如圖所示，如圖所示，汽缸內(nèi)封閉著一定溫度的氣體，氣體汽缸內(nèi)封閉著一定溫度的氣體，氣體長(zhǎng)度為長(zhǎng)度為12cm?；钊|(zhì)量為。活塞質(zhì)量為20kg，橫截面積為，橫截面積為100cm。已知大氣壓強(qiáng)為已知大氣壓強(qiáng)為1 1105Pa105Pa。求求：汽缸汽缸開(kāi)口向下開(kāi)口向下時(shí)，氣體的長(zhǎng)度。時(shí)，氣體的長(zhǎng)度。舉一反三舉一反三例題例題5 第三課時(shí)第三課時(shí)一、計(jì)算的主要依據(jù)一、計(jì)算的主要依據(jù)(1)液面下液面下h深處的壓強(qiáng)為深處的壓強(qiáng)為p= gh(2)液面與外界大氣相接觸。則液面下液面與外界大氣相接觸。則液面下h深深處的壓強(qiáng)為處的壓強(qiáng)為 p= p0+ gh（h表示豎直高度而不是傾斜長(zhǎng)度）。表示豎直高

14、度而不是傾斜長(zhǎng)度）。(3)帕斯卡定律：加在密閉靜止液體（或氣體）上的壓帕斯卡定律：加在密閉靜止液體（或氣體）上的壓強(qiáng)能夠大小不變地由液體（或氣體）向各個(gè)方向傳強(qiáng)能夠大小不變地由液體（或氣體）向各個(gè)方向傳遞（適用于密閉靜止的液體或氣體）遞（適用于密閉靜止的液體或氣體）(4)連通器原理連通器原理：在連通器中，同一種液體（中間液體在連通器中，同一種液體（中間液體不間斷）的同一水平面上的壓強(qiáng)是相等的。不間斷）的同一水平面上的壓強(qiáng)是相等的。氣體壓強(qiáng)的計(jì)算方法氣體壓強(qiáng)的計(jì)算方法二、平衡二、平衡態(tài)態(tài)氣體壓強(qiáng)的計(jì)算方法：氣體壓強(qiáng)的計(jì)算方法：1.液體密封氣體液體密封氣體 一般以液柱一般以液柱為研究對(duì)象建立為研究

15、對(duì)象建立力力的平衡方程的平衡方程，求得，求得氣體壓強(qiáng)氣體壓強(qiáng)。123 4h（F合合=0）已知大氣壓已知大氣壓P0 ，水銀柱長(zhǎng)均為，水銀柱長(zhǎng)均為h 2、固體（如活塞等）封閉、固體（如活塞等）封閉氣體氣體5m SM6Mm S7Mm S 對(duì)固體（如活塞等）進(jìn)行受力分析。然后根據(jù)平衡條件求解。對(duì)固體（如活塞等）進(jìn)行受力分析。然后根據(jù)平衡條件求解。例題例題6非平衡態(tài)非平衡態(tài)氣體壓強(qiáng)的計(jì)算方法氣體壓強(qiáng)的計(jì)算方法- 一般選擇與氣體相關(guān)的液柱、活塞等為研究對(duì)象一般選擇與氣體相關(guān)的液柱、活塞等為研究對(duì)象對(duì)其進(jìn)行正確的受力分析，然后應(yīng)用牛頓第二定對(duì)其進(jìn)行正確的受力分析，然后應(yīng)用牛頓第二定律列方程求解封閉氣體壓強(qiáng)。

16、律列方程求解封閉氣體壓強(qiáng)。已知大氣壓已知大氣壓P0，水銀柱長(zhǎng)均為，水銀柱長(zhǎng)均為h F合合=ma計(jì)一切不摩擦計(jì)一切不摩擦89 FM SM加速下滑加速下滑加速運(yùn)動(dòng)加速運(yùn)動(dòng)類型類型1.液體密封氣體液體密封氣體2.容器密封氣體容器密封氣體3.氣缸密封氣體氣缸密封氣體氣體壓強(qiáng)計(jì)算氣體壓強(qiáng)計(jì)算: :思路思路方法方法步驟步驟1.定對(duì)象定對(duì)象2.分析力分析力3.用規(guī)律用規(guī)律整體整體部分部分缸體缸體活塞活塞密封氣體密封氣體平衡態(tài)平衡態(tài)F合合=0非平衡態(tài)非平衡態(tài)F合合=ma例例7 將一端封閉的均勻直玻璃管開(kāi)口將一端封閉的均勻直玻璃管開(kāi)口向下，豎直插入水銀中，當(dāng)管頂距槽向下，豎直插入水銀中，當(dāng)管頂距槽中水銀面中水銀

17、面8cm時(shí)，管內(nèi)水銀面比管外時(shí)，管內(nèi)水銀面比管外水銀面低水銀面低2cm要使管內(nèi)水銀面比管要使管內(nèi)水銀面比管外水銀面高外水銀面高2cm，應(yīng)將玻璃管豎直向，應(yīng)將玻璃管豎直向上提起多少厘米？已知大氣壓強(qiáng)上提起多少厘米？已知大氣壓強(qiáng)p0支支持持76cmHg，設(shè)溫度不變，設(shè)溫度不變解：根據(jù)題意，由圖知解：根據(jù)題意，由圖知P1=P0+2cmHg=78cmHgV1=(8+2)S=10S，p2=p0-2cmHg=74cmHg，V2=(8+x)-2S=(6+x)S根據(jù)玻意耳定律：根據(jù)玻意耳定律：P1V1=P2V2 代入數(shù)據(jù)解得玻璃管提升高度：代入數(shù)據(jù)解得玻璃管提升高度：x=4.54cm 畫(huà)好始末狀態(tài)的圖形，對(duì)解

18、題會(huì)有很大用本題的關(guān)鍵畫(huà)好始末狀態(tài)的圖形，對(duì)解題會(huì)有很大用本題的關(guān)鍵就是怎樣去畫(huà)始末狀態(tài)的圖形以找到幾何關(guān)系，來(lái)確定就是怎樣去畫(huà)始末狀態(tài)的圖形以找到幾何關(guān)系，來(lái)確定狀態(tài)參量狀態(tài)參量例例8 均勻均勻U形玻璃管豎直放置，用水銀將一些空形玻璃管豎直放置，用水銀將一些空氣封在氣封在A管內(nèi)，當(dāng)管內(nèi)，當(dāng)A、B兩管水銀面相平時(shí)，大兩管水銀面相平時(shí)，大氣壓強(qiáng)為氣壓強(qiáng)為72cmHgA管內(nèi)空氣柱長(zhǎng)度為管內(nèi)空氣柱長(zhǎng)度為10cm，現(xiàn)往現(xiàn)往B管中注入水銀，當(dāng)兩管水銀面高度差為管中注入水銀，當(dāng)兩管水銀面高度差為18 cm時(shí)，時(shí)，A管中空氣柱長(zhǎng)度是多少？注入水銀柱管中空氣柱長(zhǎng)度是多少？注入水銀柱長(zhǎng)度是多少？長(zhǎng)度是多少？分析：如圖所示，由于水銀是不可壓縮的，所以分析：如圖所示，由于水銀是不可壓縮的，所以A管管水銀面上升高度水銀面上升高度x時(shí)，時(shí)，B管原水銀面下降同樣高度