2.2氣體的等溫變化課件-高二下學(xué)期物理人教版選擇性

第二章氣體、固體和液體第2節(jié)氣體的等溫變化

聯(lián)系生活實(shí)際思考【思考】1.你能說(shuō)一下乒乓球內(nèi)氣體狀態(tài)參量p、v、T是怎樣變化的嗎？2.在剛才的實(shí)驗(yàn)中三個(gè)狀態(tài)參量都發(fā)生了變化，如果我們要研究某兩個(gè)狀態(tài)參量的關(guān)系，我們應(yīng)該如何做呢？比如只研究p與v的直接的關(guān)系。

一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的條件下，其壓強(qiáng)與體積變化時(shí)的關(guān)系，叫做氣體的等溫變化。

一、探究氣體等溫變化的規(guī)律1.實(shí)驗(yàn)思路：

利用注射器選取一段空氣柱為研究對(duì)象，如圖，注射器下端的開(kāi)口有橡膠套，它和柱塞一起把一段空氣柱封閉。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，利用控制變量法，保持溫度不變，探究壓強(qiáng)和體積的關(guān)系。2.物理量的測(cè)量：

需要測(cè)量空氣柱的體積V和空氣柱的壓強(qiáng)p。空氣柱的長(zhǎng)度l可以通過(guò)刻度尺讀取，空氣柱的長(zhǎng)度l與橫截面積S的乘積就是它的體積V?？諝庵膲簭?qiáng)p可以從與注射器內(nèi)空氣柱相連的壓力表讀取。

思考與討論：

①

研究的是哪一部分氣體?

②

怎樣保證T不變?管內(nèi)的氣體，可用涂有潤(rùn)滑油的塞子封閉住。不能用手觸摸玻璃管或改變氣體體積過(guò)程要緩慢進(jìn)行。3.實(shí)驗(yàn)過(guò)程演示：4.數(shù)據(jù)處理：5.結(jié)

論：一定質(zhì)量的某種氣體在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)P與體積V成反比。6.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)①氣體體積的改變要緩慢進(jìn)行,保證溫度不變②柱塞事先要涂好潤(rùn)滑油，保證裝置的氣密性③實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不要用手接觸注射器的圓筒,保證溫度不變④在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，由于氣體體積與長(zhǎng)度成正比，因此研究氣體的體積與壓強(qiáng)的關(guān)系時(shí)，不需要測(cè)量空氣柱的橫截面積.

二、玻意耳定律1.內(nèi)容：

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。2.公式：pV=C(常數(shù))或

p1V1

=

p2V2

C與氣體的種類(lèi)、質(zhì)量、溫度有關(guān)。

對(duì)一定質(zhì)量的某種氣體：溫度不變，C不變

對(duì)一定質(zhì)量的某種氣體：溫度越高，C越大

相當(dāng)于大氣壓幾倍的壓強(qiáng)都可以算作“壓強(qiáng)不太大”

零下幾十?dāng)z氏度的溫度也可以算作“溫度不太低”

多了解一點(diǎn)：

PV

=

C

=

nRT

n為氣體物質(zhì)的量R為氣體常數(shù)(定值)3.公式應(yīng)用注意事項(xiàng)：①

研究對(duì)象:一定質(zhì)量的氣體②

適用條件:溫度保持恒定③

適用范圍:溫度不太低（與室溫相比），壓強(qiáng)不太大（與大氣壓相比）面積

S表示什么？4.圖像（等溫線）：①P-V圖像s面積

S=PV

=

C

=

nRT

T1T2同一條等溫線上的各點(diǎn)溫度相同，即p與V乘積相同.等溫線上的某點(diǎn)表示氣體的一個(gè)確定狀態(tài).一定質(zhì)量的氣體，溫度越高，氣體壓強(qiáng)與體積的乘積越大，等溫線離原點(diǎn)越遠(yuǎn)。（圖中T1<T2）【思考】一定質(zhì)量的氣體在T1、T2時(shí)的等溫線如圖，請(qǐng)比較T1、T2大小關(guān)系。②p－1/V圖像【特點(diǎn)】（1）斜率越大，PV乘積越大，溫度越高。（2）一定質(zhì)量氣體，不同溫度下的等溫線是不同的。斜率：K=P/(

1/V

)

=

PV

=

C

【思考】一定質(zhì)量的氣體在T1、T2時(shí)的等溫線如圖，請(qǐng)比較T1、T2大小關(guān)系。T1<T2氣體體積一定時(shí)，分子的數(shù)密度一定，溫度越高，分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈，氣體壓強(qiáng)越大。所以T1<T2。

三、封閉氣體壓強(qiáng)的分析與計(jì)算1.靜止或勻速運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中壓強(qiáng)的計(jì)算方法(1)力平衡法：選取與封閉氣體接觸的液柱(或活塞、汽缸)為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，由F合＝0列式求氣體壓強(qiáng)。(2)連通器原理：在連通器中，同一種液體(中間液體不間斷)的同一水平液面上的壓強(qiáng)相等，如圖中同一液面C、D處壓強(qiáng)相等，pA＝p0＋ph。2.

容器變速運(yùn)動(dòng)時(shí)封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算

當(dāng)容器加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，通常選與氣體相關(guān)聯(lián)的液柱、汽缸或活塞為研究對(duì)象，并對(duì)其進(jìn)行受力分析，然后由牛頓第二定律列方程，求出封閉氣體的壓強(qiáng)。

例：當(dāng)豎直放置的玻璃管向上加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)液柱受力分析有：

pS-p0S-mg＝ma

【例1】一定質(zhì)量的氣體由狀態(tài)A變到狀態(tài)B的過(guò)程如圖所示，A、B位于同一雙曲線上，則此變化過(guò)程中，溫度（

B

）

A、一直下降B、先上升后下降

C、先下降后上升D、一直上升【例2】某同學(xué)用如圖所示裝置探究氣體等溫變化的規(guī)律。關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的操作，下列說(shuō)法正確的是（

B

）A．柱塞上涂油的目的是為了減小摩擦，便于推拉柱塞B．柱塞與注射器之間的摩擦不影響壓強(qiáng)的測(cè)量C．為了方便推拉柱塞，應(yīng)用手握緊注射器再推拉柱塞D．實(shí)驗(yàn)中，為找到體積與壓強(qiáng)的關(guān)系，需要測(cè)量柱塞的橫截面積【例3】一定質(zhì)量的氣體在溫度保持不變時(shí)，壓強(qiáng)增大到原來(lái)的4倍，則氣體的體積變?yōu)樵瓉?lái)的（

D）A．4 B．2 C．1/2

D．1/4【例4】如圖，開(kāi)口向上且足夠長(zhǎng)的玻璃管豎直放置，管內(nèi)長(zhǎng)為5cm的水銀柱封閉了一段長(zhǎng)為6cm的氣柱。保持溫度不變，將管緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)至水平位置，氣柱長(zhǎng)度變?yōu)椋ù髿鈮簭?qiáng)為75cmHg）（

C）A．5.6cm B．6.0cm C．6.4cm D．7.1cm【例5】氣缸倒掛在天花板上，用光滑的活塞密封一定量的氣體，活塞下懸掛一個(gè)沙漏，保持溫度不變，在沙緩慢漏出的過(guò)程中，氣體的（

B）A．壓強(qiáng)變大，體積變大B．壓強(qiáng)變大，體積變小C．壓強(qiáng)變小，體積變大D．壓強(qiáng)變小，體積變小【例6】在一個(gè)溫度可視為不變的水池中，一個(gè)氣泡從水底緩慢向上浮起，則在氣泡上升的過(guò)程中，氣