氣體實(shí)驗(yàn)定律

氣體實(shí)驗(yàn)定律第1頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月方法研究在物理學(xué)中，當(dāng)需要研究三個(gè)物理量之間的關(guān)系時(shí)，往往采用“保持一個(gè)量不變，研究其它兩個(gè)量之間的關(guān)系，然后綜合起來得出所要研究的幾個(gè)量之間的關(guān)系”.

☆控制變量的方法思考：一定質(zhì)量的氣體，它的溫度、體積和壓強(qiáng)三個(gè)量之間變化是相互對應(yīng)的.我們?nèi)绾未_定三個(gè)量之間的關(guān)系呢？第2頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月1.等溫變化：氣體在溫度不變的狀態(tài)下，發(fā)生的變化.2.在等溫變化中，氣體的壓強(qiáng)與體積可能存在著什么關(guān)系？實(shí)驗(yàn)3.實(shí)驗(yàn)研究定性關(guān)系猜想：p、V結(jié)論：V減小，p增大第3頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)視頻視頻演示視頻演示第4頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理第5頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月V12301234p-V圖象該圖象是否可以說明p與V成反比？思考如何確定p與V的關(guān)系呢？第6頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月1/V12300.20.40.60.8p-1/V圖象第7頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)論在溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)p和體積V成反比.第8頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月一、玻意耳定律2、公式表述：pV=C(常數(shù))或p1V1=p2V21、文字表述：一定質(zhì)量某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)p與體積V成反比.

P1/VPV3、適用范圍：溫度不太低，壓強(qiáng)不太大4、圖像：第9頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月1.一定質(zhì)量氣體的體積是20L時(shí)，壓強(qiáng)為1×105Pa。當(dāng)氣體的體積減小到16L時(shí)，壓強(qiáng)為多大？設(shè)氣體的溫度保持不變.

p1V1=p2V2答案:1.25×105Pa第10頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月用氣體定律解題的步驟1．確定研究對象．被封閉的氣體(滿足質(zhì)量不變的條件)；2．用一定的數(shù)字或表達(dá)式寫出氣體狀態(tài)的初始條件(p1，V1，T1，p2，V2，T2)；3．根據(jù)氣體狀態(tài)變化過程的特點(diǎn)，列出相應(yīng)的氣體公式(本節(jié)課中就是玻意耳定律公式)；4．將各初始條件代入氣體公式中，求解未知量；5．對結(jié)果的物理意義進(jìn)行討論．第11頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月2.如圖，一上端開口,下端封閉的細(xì)長玻璃管，下部有長l1=66cm的水銀柱，中間封有長l2=6.6cm的空氣柱，上部有長l3=44cm的水銀柱，此時(shí)水銀面恰好與管口平齊.已知大氣壓強(qiáng)為p0=76cmHg.如果使玻璃管繞底端在豎直平面內(nèi)緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)一周，求在開口向下和轉(zhuǎn)回到原來位置時(shí)管中空氣柱的長度.封入的氣體可視為理想氣體，在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中沒有發(fā)生漏氣.玻璃管開口向上時(shí)玻璃管開口向下時(shí)，從開始轉(zhuǎn)動(dòng)一周后，由玻意耳定律有p1l2S=p2hS

p1l2S=p3h′S解得h=12cmh′=9.2cmp0+ρgl3p1p1=p0+ρgl3

則p2=ρgl1，p0=p2+ρgx

p2p0+ρgxxp3p0+ρgx則p3=p0+ρgx

第12頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第13頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月p/10Pa5V12301234第14頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月二、等溫變化圖象(2)溫度越高,其等溫線離原點(diǎn)越遠(yuǎn).同一氣體，不同溫度下等溫線是不同的，你能判斷那條等溫線是表示溫度較高的情形嗎？你是根據(jù)什么理由作出判斷的？Vp1230結(jié)論:t3>t2>t11、特點(diǎn):(1)等溫線是雙曲線的一支.1、特點(diǎn):第15頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)物理意義:反映壓強(qiáng)隨體積的變化關(guān)系(2)點(diǎn)意義:每一組數(shù)據(jù)---反映某一狀態(tài)

(3)結(jié)論:體積縮小到原來的幾分之一,壓強(qiáng)增大到原來的幾倍.體積增大到原來的幾倍,它的壓強(qiáng)就減小為原來的幾分之一.二、等溫變化圖象2、物理意義第16頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月3.如圖所示，是一定質(zhì)量的某種氣體狀態(tài)變化的p-V圖象，氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中，氣體分子平均速率的變化情況是()A.一直保持不變B.一直增大C.先減小后增大D.先增大后減小由溫度決定pAVA=pBVBpV先增大后減小T先增大后減小D等溫線第17頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月等容變化：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變時(shí)，壓強(qiáng)隨溫度的變化.猜想在等容變化中，氣體的壓強(qiáng)與溫度可能存在著什么關(guān)系？三、等容變化第18頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月查理是法國物理學(xué)家.1746年11月12日誕生于法國盧瓦雷的貝奧京西.大約在1787年，查理著手研究氣體的膨脹性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)在壓力一定的時(shí)候,氣體體積的改變和溫度的改變成正比.他進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，對于一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)體積不變的時(shí)候，溫度每升高l℃，壓力就增加它在0℃時(shí)候壓力的1／273.查理還用它作根據(jù)，推算出氣體在恒定壓力下的膨脹速率是個(gè)常數(shù).這個(gè)預(yù)言后來由蓋·呂薩克和道爾頓（1766一1844）的實(shí)驗(yàn)完全證實(shí).查理（Jacques-Alexandre-CésarCharles，1746－l823）1.查理生平介紹三、等容變化第19頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月2.實(shí)驗(yàn)視頻視頻演示視頻演示三、等容變化第20頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月0Pt/0CAB0PT/KAB273.15氣體等容變化圖像3.等容變化的圖象三、等容變化第21頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)等容線：一定質(zhì)量的某種氣體在等容變化過程中，壓強(qiáng)p跟熱力學(xué)溫度T的正比關(guān)系p－T在直角坐標(biāo)系中的圖象叫做等容線．3.等容變化的圖象——等容線

(2)一定質(zhì)量氣體的等容線p－T圖象，其延長線經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)，斜率反映體積大?。⒌热葑兓?2頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)一定質(zhì)量氣體的等容線的物理意義．3.等容變化的圖象——等容線

①圖線上每一個(gè)點(diǎn)表示氣體一個(gè)確定的狀態(tài)，同一根等容線上各

狀態(tài)的體積相同②不同體積下的等容線，斜率越大，體積越?。ㄍ粶囟认?，壓強(qiáng)大的體積?。┤鐖D所示，V2<V1．三、等容變化第23頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月p=CT或2、公式表述：1、文字表述：一定質(zhì)量的某種氣體,在體積不變的情況下,壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T成正比.

或

壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T成正比可以表示為另外形式4.查理定律三、等容變化第24頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）查理定律是實(shí)驗(yàn)定律，由法國科學(xué)家查理通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的．5.查理定律的說明（3）在p/T=C中的C與氣體的種類、質(zhì)量、體積有關(guān)．（2）適用條件：氣體質(zhì)量一定，體積不變．（4）一定質(zhì)量的氣體在等容時(shí)，升高（或降低）相同的溫度，所增加（或減?。┑膲簭?qiáng)是相同的．（5）解題時(shí)前后兩狀態(tài)壓強(qiáng)的單位要統(tǒng)一．

注意：p與熱力學(xué)溫度T成正比,不與攝氏溫度成正比，但壓強(qiáng)的變化p與攝氏溫度t的變化成正比．三、等容變化第25頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月高壓鍋內(nèi)的食物易熟6.應(yīng)用三、等容變化打足了氣的車胎在陽光下曝曬會(huì)脹破第26頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月4.

汽車行駛時(shí)輪胎的胎壓太高容易造成爆胎事故，太低又會(huì)造成耗油量上升.已知某型號(hào)輪胎能在－400C-900C正常工作,為使輪胎在此溫度范圍內(nèi)工作時(shí)的最高胎壓不超過3.5atm，最低胎壓不低于1.6atm，那么,在t＝200C時(shí)給該輪胎充氣，充氣后的胎壓在什么范圍內(nèi)比較合適（設(shè)輪胎的體積不變）等容變化查理定律t＝－400C時(shí)，即T=233K時(shí)的胎壓等于1.6atmt＝900C時(shí)，即T=363K時(shí)的胎壓等于3.5atmpmin=2.01atmpmax＝2.83atm第27頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月等壓變化：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變時(shí)，體積隨溫度的變化.猜想在等壓變化中，氣體的體積與溫度可能存在著什么關(guān)系？四、等壓變化第28頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月蓋·呂薩克（UosephLollisGay—lussac，1778—1850年）法國化學(xué)家、物理學(xué)家.1.蓋·呂薩克生平介紹蓋·呂薩克1778年9月6日生于圣·萊昂特.1800年畢業(yè)于巴黎理工學(xué)校.

1850年5月9日，病逝于巴黎，享年72歲.1802年，蓋·呂薩克發(fā)現(xiàn)氣體熱膨脹定律(即蓋·呂薩克定律)壓強(qiáng)不變時(shí)，一定質(zhì)量氣體的體積跟熱力學(xué)溫度成正比.即V1/T1=V2/T2=……=C恒量.其實(shí)查理早就發(fā)現(xiàn)壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系，只是當(dāng)時(shí)未發(fā)表，也未被人注意.直到蓋-呂薩克重新提出后，才受到重視.早年都稱“查理定律”，但為表彰蓋-呂薩克的貢獻(xiàn)而稱為“查理-蓋呂薩克定律”.四、等壓變化第29頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月2.實(shí)驗(yàn)視頻四、等壓變化第30頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月0VT氣體等壓變化圖像3.等壓變化的圖象四、等壓變化第31頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）等壓線：一定質(zhì)量的某種氣體在等壓變化過程中,體積V與熱力學(xué)溫度T的正比關(guān)系在V－T直角坐標(biāo)系中的圖象.3.等壓變化的圖象——等壓線

（2）一定質(zhì)量氣體的等壓線的V－T圖象，其延長線經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)，斜率反映壓強(qiáng)大?。?、等壓變化第32頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）一定質(zhì)量氣體的等壓線的物理意義3.等壓變化的圖象——等壓線

①圖線上每一個(gè)點(diǎn)表示氣體一個(gè)確定的狀態(tài)，同一根等壓線上各狀態(tài)的壓強(qiáng)相同．②不同壓強(qiáng)下的等壓線，斜率越大，壓強(qiáng)越小（同一溫度下，體積大的壓強(qiáng)?。┤鐖D所示p2<p1．四、等壓變化第33頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月V=CT或2、公式表述：1、文字表述：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，體積V與熱力學(xué)溫度T成正比.

或

體積V與熱力學(xué)溫度T成正比可以表示為另外形式4.蓋?呂薩克定律四、等壓變化第34頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月5.蓋?呂薩克定律說明（1）蓋·呂薩克定律是實(shí)驗(yàn)定律，由法國科學(xué)家蓋·呂薩克通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的．（3）在V/Ｔ=C中的C與氣體的種類、質(zhì)量、壓強(qiáng)有關(guān)．（2）適用條件：氣體質(zhì)量一定，壓強(qiáng)不變．注意：V正比于T而不正比于t（4）一定質(zhì)量的氣體發(fā)生等壓變化時(shí)，升高（或降低）相同的溫度，增加（或減小）的體積是相同的．（5）解題時(shí)前后兩狀態(tài)的體積單位要統(tǒng)一．四、等壓變化第35頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月ACD5.如圖所示,兩端開口的彎管,左管插入水銀槽中,右管有一段高為h的水銀柱，中間封有一段空氣，則（）A.彎管左管內(nèi)外水銀面的高度差為hB.若把彎管向上移動(dòng)少許,則管內(nèi)氣體體積增大C.若把彎管向下移動(dòng)少許，右管內(nèi)的水銀柱沿管壁上升 D.若環(huán)境溫度升高，右管內(nèi)的水銀柱沿管壁上升hp0+ρghpxpp0+ρgxp0+ρgx=p0+ρgh封閉氣體溫度和壓強(qiáng)不變，體積不變體積增大，則右管內(nèi)的水銀柱沿管壁上升第36頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月小結(jié)：一定質(zhì)量的氣體在等容變化時(shí)，遵守查理定律．可寫成或可寫成或一定質(zhì)量的氣體在等壓變化時(shí)，遵守蓋·呂薩克定律一定質(zhì)量的氣體在等溫變化時(shí)，遵守玻意耳定律．可寫成或第37頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月練一練1.

某個(gè)容器的容積是10L，所裝氣體的壓強(qiáng)是20×105Pa。如果溫度保持不變，把容器的開關(guān)打開以后，容器里剩下的氣體是原來的百分之幾？設(shè)大氣壓是1.0×105Pa.初態(tài)

p1=20×105PaV1=10LT1=T末態(tài)

p2=1.0×105PaV2=？LT2=T由玻意耳定律

p1V1=p2V2得V2=200L剩下的氣體為原來的就容器而言，里面氣體質(zhì)量變了，似乎是變質(zhì)量問題了，但若視容器中氣體出而不走，就又是質(zhì)量不變了.為研究對象第38頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月練一練2.如圖所示為一定質(zhì)量的氣體在不同溫度下的兩條圖線.由圖可知()A.一定質(zhì)量的氣體在發(fā)生等溫變化時(shí)，其壓強(qiáng)與體積成正比B.一定質(zhì)量的氣體在發(fā)生等溫變化時(shí)，其圖線的延長線是經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)的C.T1＞T2D.T1＜T2p與成正比p與V成反比溫度越高,其等溫線離原點(diǎn)越遠(yuǎn).BD1/V第39頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月練一練3.在圖所示的氣缸中封閉著溫度為100℃的空氣,一重物用繩索經(jīng)滑輪與缸中活塞相連接,重物和活塞均處于平衡狀態(tài),這時(shí)活塞離缸底的高度為10cm,如果缸內(nèi)空氣變?yōu)?℃,問:①重物是上升還是下降？②這時(shí)重物將從原處移動(dòng)多少厘米?(設(shè)活塞與氣缸壁間無摩擦)溫度降低壓強(qiáng)減小,