氣體的等溫變化 高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊(cè)

2.2氣體的等溫變化1、知道等溫變化；2、理解玻意耳定律的內(nèi)容及其表達(dá)式，會(huì)處理實(shí)際問題；3、理解p-V圖像。學(xué)習(xí)目標(biāo)問題導(dǎo)入

在慶典活動(dòng)中放飛的氣球，會(huì)飛到我們看不見的地方。隨著氣球的升空，大氣壓在減小，溫度在降低，氣球在膨脹…看來，一定質(zhì)量的氣體的壓強(qiáng)、體積和溫度三個(gè)狀態(tài)參量之間是有聯(lián)系的。那么，它們會(huì)有怎樣的聯(lián)系呢?問題一：打足氣的自行車中烈日下暴曬，常常會(huì)爆胎，這是為什么？問題二：給自行車打氣為什么不能打太飽？一、氣體的狀態(tài)參量車胎內(nèi)的氣體隨溫度升高而壓強(qiáng)增大，體積膨脹。將空氣壓縮至車胎內(nèi)，使得氣體體積減小，從而壓強(qiáng)增大，容易撐破車胎。一、氣體的狀態(tài)參量3、溫度（熱學(xué)性質(zhì)）2、體積（幾何性質(zhì)）1、壓強(qiáng)（力學(xué)性質(zhì)）熱力學(xué)溫度T：開爾文

T=t

＋273K體積V單位：有L、mL等壓強(qiáng)p單位：Pa（帕斯卡）控制變量法

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

溫度不變時(shí)，氣體的壓強(qiáng)和體積之間有什么關(guān)系？反比二：氣體的等溫變化想一想：注射器內(nèi)一定質(zhì)量的氣體.氣體的壓強(qiáng)和體積變化過程十分緩慢容器透熱環(huán)境恒溫探究：氣體的等溫變化1、研究對(duì)象是什么？2、需要測量的物理量有哪些？3、怎樣保證實(shí)驗(yàn)過程溫度不變？實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理p/kPa124.9159.484.872.8V/mL8612141/V0.130.170.080.07p/kPaV/mLp/kPa1/V對(duì)于一定質(zhì)量的氣體，壓強(qiáng)、溫度、體積三個(gè)狀態(tài)參量中只有一個(gè)參量變而其他參量不變是不可能的，起碼其中的兩個(gè)參量變或三個(gè)參量都發(fā)生變化。討論：一定質(zhì)量的氣體，它的狀態(tài)參量：溫度T、體積V、壓強(qiáng)P之間有什么關(guān)系呢？漢武帝4.氣體的等溫變化我們首先研究一種特殊的情況：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。我們把這種變化叫作氣體的等溫變化。研究方法：控制變量法設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)研究一定質(zhì)量的氣體在等溫變化過程中壓強(qiáng)與體積的定量關(guān)系討論：如何確定氣體的狀態(tài)參量數(shù)值呢？溫度（T）——溫度計(jì)體積（V）——容器的容積壓強(qiáng)（p）——?dú)鈮河?jì)討論：實(shí)驗(yàn)中的研究對(duì)象是什么？一定質(zhì)量的氣體

m不變T不變

思考：如何控制氣體的質(zhì)量m、溫度T保持不變？這段空氣柱就是研究對(duì)象，實(shí)驗(yàn)過程中它的質(zhì)量不會(huì)變化；實(shí)驗(yàn)過程中如果空氣柱體積的變化不太快，它的溫度大致等于環(huán)境溫度，不會(huì)有明顯變化另外，實(shí)驗(yàn)過程中不能用手觸摸玻璃管；穩(wěn)定后再讀數(shù)橡膠塞和柱塞一起把一段空氣柱封閉在玻璃管中封閉、緩慢移動(dòng)活塞討論：如何測V?測量空氣柱的長度討論：如何測量p？如何改變p?根據(jù)高度差測量p，通過緩慢移動(dòng)活塞來改變壓強(qiáng)p討論：怎樣處理上述數(shù)據(jù)才能驗(yàn)證壓強(qiáng)與體積是否成反比？計(jì)算法或者圖像法數(shù)據(jù)處理p-V圖像是雙曲線的一支次數(shù)12345壓強(qiáng)（×105Pa）3.02.52.0

1.51.0體積(L)1.3

1.6

2.0

2.7

4.0數(shù)據(jù)處理p-1/V圖像是一條過原點(diǎn)的直線實(shí)驗(yàn)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，即寫成公式就是pV=C或p1V1=p2V2式中C為常量。pV=C上式反映了一定質(zhì)量的某種氣體的等溫變化規(guī)律，我們把它叫作玻意耳定律。使用條件：一定質(zhì)量氣體且溫度不變適用范圍：溫度不太低，壓強(qiáng)不太大三、玻意耳定律一定質(zhì)量的理想氣體，在溫度保持不變的情況下，壓強(qiáng)p與V成反比，或壓強(qiáng)P與體積V的乘積保持不變，即：PV=常量一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，它的壓強(qiáng)跟體積成反比玻意耳定律1、內(nèi)容：2、表達(dá)式：3、圖像：P1/VPVp/10Pa5V12301234【基礎(chǔ)練習(xí)】1、如圖所示，把玻璃管口向下插入水銀槽中，管內(nèi)水銀面低于管外水銀槽中的水銀面。將玻璃管稍向上提起一些時(shí)，玻璃管中的氣體壓強(qiáng)將減小，則（）A.玻璃管內(nèi)氣體的長度增加 B.玻璃管內(nèi)氣體的長度減小C.玻璃管內(nèi)外水銀面高度差減小 D.玻璃管內(nèi)外水銀面高度差增大答案：AC解析：由于管中氣體壓強(qiáng)減小，外界大氣壓不變，故玻璃管內(nèi)外水銀面高度差減??；整個(gè)過程溫度不變，由玻意耳定律可知管內(nèi)氣體體積增大，即氣體長度增加，故A、C均正確。2、如圖所示，由導(dǎo)熱材料制成的汽缸和活塞將一定質(zhì)量的氣體封閉在汽缸內(nèi)，活塞與汽缸壁之間無摩擦，活塞上方存有少量液體。將一細(xì)管插入液體，由于虹吸現(xiàn)象，活塞上方液體緩慢流出，在此過程中，大氣壓強(qiáng)與外界的溫度保持不變。下列各個(gè)描述氣體狀態(tài)變化的圖像中與上述過程相符合的是()B. C. D.答案：D解析：封閉氣體做的是等溫