《气体实验定律》PPT课件

1、 温 度2、 体 积3、 压 强 热 力 学 温 度 T ： 开 尔 文 T = t 273 K体 积 V单 位 ： 有 L、 mL等压 强 p单 位 ： Pa（ 帕 斯 卡 ）气 体 的 状 态 参 量复 习 方 法 研 究在 物 理 学 中 ， 当 需 要 研 究 三 个 物 理 量 之 间 的关 系 时 ， 往 往 采 用 “ 保 持 一 个 量 不 变 ， 研 究其 它 两 个 量 之 间 的 关 系 ， 然 后 综 合 起 来 得 出所 要 研 究 的 几 个 量 之 间 的 关 系 ” . 控 制 变 量 的 方 法思 考 ： 一 定 质 量 的 气 体 ， 它 的 温 度 、 体 积 和 压 强 三 个 量 之 间变 化 是 相 互 对 应 的 .我 们 如 何 确 定 三 个 量 之 间 的 关 系 呢 ？ 1.等 温 变 化 ： 气 体 在 温 度 不 变 的 状 态 下 ， 发 生 的 变 化 .2.在 等 温 变 化 中 ， 气 体 的 压 强 与 体 积 可 能 存 在 着 什 么 关 系 ？实 验3.实 验 研 究定 性 关 系猜 想 ： p、 V结 论 ： V减 小 ， p增 大 实 验 视 频 视 频 演 示视 频 演 示 实 验 数 据 的 处 理次 数 1 2 3 4 5压 强 （ 105Pa) 3 . 0 2 . 5 2 . 0 1 . 5 1 . 0体 积 ( L ) 1 . 3 1 . 6 2 . 0 2 . 7 4 . 0 V1230 1 2 3 4p-V图 象 5/10 Pap 该 图 象 是 否 可 以 说 明 p与 V成反 比 ？ 思 考如 何 确 定 p与 V的 关 系 呢？ 1/V1230 0.2 0.4 0.6 0.8 5/10 Papp-1/V图 象 结 论在 温 度 不 变 时 ， 压 强 p和 体 积 V成 反 比 . 一 、 玻 意 耳 定 律2、 公 式 表 述 ： pV=C(常 数 ) 或 p1V1=p2V21、 文 字 表 述 ： 一 定 质 量 某 种 气 体 ， 在 温 度 不 变 的 情 况下 ， 压 强 p与 体 积 V成 反 比 . P 1/VP V3、 适 用 范 围 ： 温 度 不 太 低 ， 压 强 不 太 大4、 图 像 ： VP 1 VCP 1.一 定 质 量 气 体 的 体 积 是 20L时 ， 压 强 为 1 105Pa。当 气 体 的 体 积 减 小 到 16L时 ， 压 强 为 多 大 ？ 设 气 体 的温 度 保 持 不 变 . p1V1=p2V2 答 案 :1.25 10 5Pa 用 气 体 定 律 解 题 的 步 骤1 确 定 研 究 对 象 被 封 闭 的 气 体 (满 足 质 量 不 变 的 条 件 )；2 用 一 定 的 数 字 或 表 达 式 写 出 气 体 状 态 的 初 始 条 件 (p1，V1， T1， p2， V2， T2)；3 根 据 气 体 状 态 变 化 过 程 的 特 点 ， 列 出 相 应 的 气 体 公 式 (本 节 课 中 就 是 玻 意 耳 定 律 公 式 )；4 将 各 初 始 条 件 代 入 气 体 公 式 中 ， 求 解 未 知 量 ；5 对 结 果 的 物 理 意 义 进 行 讨 论 2.如 图 ， 一 上 端 开 口 ,下 端 封 闭 的 细 长 玻 璃 管 ， 下 部 有 长 l1=66 cm 的 水 银 柱 ， 中 间 封 有 长 l2=6.6 cm的 空 气 柱 ， 上 部 有 长 l3=44 cm的 水 银 柱 ， 此 时 水 银 面 恰 好 与 管 口 平 齐 .已 知 大 气 压 强 为p0=76 cmHg.如 果 使 玻 璃 管 绕 底 端 在 竖 直 平 面 内 缓 慢 地 转 动 一 周， 求 在 开 口 向 下 和 转 回 到 原 来 位 置 时 管 中 空 气 柱 的 长 度 .封 入 的气 体 可 视 为 理 想 气 体 ， 在 转 动 过 程 中 没 有 发 生 漏 气 .玻 璃 管 开 口 向 上 时 玻 璃 管 开 口 向 下 时 ，从 开 始 转 动 一 周 后 ，由 玻 意 耳 定 律 有 p 1l2S=p2hS p1l2S=p3hS 解 得 h=12 cm h=9.2 cmp0+gl3 p1p1=p0+gl3 则 p2=gl1， p0=p2+gx p2p0+gxx 3p0+gx则 p 3=p0+gx p/10 Pa5 V1230 1 2 3 4 二 、 等 温 变 化 图 象(2)温 度 越 高 ,其 等 温 线 离 原 点 越 远 .同 一 气 体 ， 不 同 温 度 下 等 温 线 是 不 同 的 ， 你 能 判 断 那 条 等 温线 是 表 示 温 度 较 高 的 情 形 吗 ？ 你 是 根 据 什 么 理 由 作 出 判 断 的？ Vp 1 2 30 结 论 :t3t2t11、 特 点 :(1)等 温 线 是 双 曲 线 的 一 支 . 1、 特 点 : (1)物 理 意 义 :反 映 压 强 随 体 积 的 变 化 关 系(2)点 意 义 :每 一 组 数 据 -反 映 某 一 状 态 (3)结 论 :体 积 缩 小 到 原 来 的 几 分 之 一 ,压 强 增 大 到 原 来 的 几 倍.体 积 增 大 到 原 来 的 几 倍 ,它 的 压 强 就 减 小 为 原 来 的 几 分 之 一 .二 、 等 温 变 化 图 象 2、 物 理 意 义 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 由 温 度 决 定 pAVA=pBVBpV先 增 大 后 减 小T先 增 大 后 减 小D 等 温 线 等 容 变 化 ： 一 定 质 量 的 某 种 气 体 ， 在 体 积 不 变 时 ， 压 强 随温 度 的 变 化 . 猜 想在 等 容 变 化 中 ， 气 体 的 压 强 与 温 度 可 能 存 在 着 什 么 关 系 ？三 、 等 容 变 化 查 理 是 法 国 物 理 学 家 .1746年 11月 12日 诞 生 于 法 国 卢瓦 雷 的 贝 奥 京 西 .大 约 在 1787年 ， 查 理 着 手 研 究 气 体 的 膨 胀 性 质 ， 发现 在 压 力 一 定 的 时 候 ,气 体 体 积 的 改 变 和 温 度 的 改 变成 正 比 .他 进 一 步 发 现 ， 对 于 一 定 质 量 的 气 体 ， 当 体积 不 变 的 时 候 ， 温 度 每 升 高 l ， 压 力 就 增 加 它 在 0时 候 压 力 的 1 273.查 理 还 用 它 作 根 据 ， 推 算 出 气 体在 恒 定 压 力 下 的 膨 胀 速 率 是 个 常 数 .这 个 预 言 后 来 由盖 吕 萨 克 和 道 尔 顿 （ 1766一 1844） 的 实 验 完 全 证 实 . 查 理 （ Jacques-Alexandre-Csar Charles， 1746l823）1.查 理 生 平 介 绍三 、 等 容 变 化 2.实 验 视 频视 频 演 示视 频 演 示三 、 等 容 变 化 0P t/0CAB 0P T/KAB273.15气 体 等 容 变 化 图 像 3.等 容 变 化 的 图 象三 、 等 容 变 化 (1)等 容 线 ： 一 定 质 量 的 某 种 气 体 在 等 容 变 化 过 程 中 ， 压 强p跟 热 力 学 温 度 T的 正 比 关 系 p T在 直 角 坐 标 系 中 的 图 象叫 做 等 容 线 3.等 容 变 化 的 图 象 等 容 线 (2)一 定 质 量 气 体 的 等 容 线 p T图 象 ， 其 延 长 线 经 过 坐 标 原点 ， 斜 率 反 映 体 积 大 小 三 、 等 容 变 化 (3)一 定 质 量 气 体 的 等 容 线 的 物 理 意 义 3.等 容 变 化 的 图 象 等 容 线 图 线 上 每 一 个 点 表 示 气 体 一 个 确 定 的 状 态 ， 同 一 根 等 容 线 上 各 状 态 的 体 积 相 同 不 同 体 积 下 的 等 容 线 ， 斜 率 越 大 ， 体 积 越 小 （ 同 一 温 度 下 ， 压 强 大 的 体 积 小 ） 如 图 所 示 ， V2V1三 、 等 容 变 化 p=CT p CT 或2、 公 式 表 述 ：1、 文 字 表 述 ： 一 定 质 量 的 某 种 气 体 ,在 体 积 不 变 的 情 况 下 ,压 强 p与热 力 学 温 度 T成 正 比 . 1 21 2p pT T 或 压 强 p与 热 力 学 温 度 T成 正 比 可 以 表 示 为 另 外 形 式1 12 2p Tp T 4.查 理 定 律三 、 等 容 变 化 （ 1） 查 理 定 律 是 实 验 定 律 ， 由 法 国 科 学 家 查 理 通 过 实 验发 现 的 5. 查 理 定 律 的 说 明（ 3） 在 p/T=C中 的 C与 气 体 的 种 类 、 质 量 、 体 积 有 关 （ 2） 适 用 条 件 ： 气 体 质 量 一 定 ， 体 积 不 变 （ 4） 一 定 质 量 的 气 体 在 等 容 时 ， 升 高 （ 或 降 低 ） 相 同 的温 度 ， 所 增 加 （ 或 减 小 ） 的 压 强 是 相 同 的 （ 5） 解 题 时 前 后 两 状 态 压 强 的 单 位 要 统 一 注 意 ： p与 热 力 学 温 度 T成 正 比 ,不 与 摄 氏 温 度 成 正 比 ，但 压 强 的 变 化 p与 摄 氏 温 度 t的 变 化 成 正 比 三 、 等 容 变 化 高 压 锅 内 的 食 物 易 熟 6.应 用三 、 等 容 变 化 打 足 了 气 的 车 胎 在 阳 光 下 曝 晒会 胀 破 4. 汽 车 行 驶 时 轮 胎 的 胎 压 太 高 容 易 造 成 爆 胎 事 故 ， 太 低 又会 造 成 耗 油 量 上 升 .已 知 某 型 号 轮 胎 能 在 400C-900C正 常 工作 , 为 使 轮 胎 在 此 温 度 范 围 内 工 作 时 的 最 高 胎 压 不 超 过 3.5 atm， 最 低 胎 压 不 低 于 1.6 atm， 那 么 , 在 t 200C时 给 该 轮胎 充 气 ， 充 气 后 的 胎 压 在 什 么 范 围 内 比 较 合 适 （ 设 轮 胎 的体 积 不 变 ） 等 容 变 化 查 理 定 律 1 21 2p pT Tt 400C时 ， 即 T=233K时 的 胎 压 等 于 1.6atmt 900C时 ， 即 T=363K时 的 胎 压 等 于 3.5atm min1.6233 (273 20)KpK max3.5363 (273 20)KpK pmin=2.01atm pmax 2.83atm 等 压 变 化 ： 一 定 质 量 的 某 种 气 体 ， 在 压 强 不 变时 ， 体 积 随 温 度 的 变 化 . 猜 想在 等 压 变 化 中 ， 气 体 的 体 积 与 温 度 可 能 存 在 着什 么 关 系 ？四 、 等 压 变 化 盖 吕 萨 克 （ UosephLollis G aylussac， 17781850年 ） 法 国 化 学 家 、 物 理 学家 .1.盖 吕 萨 克 生 平 介 绍盖 吕 萨 克 1778年 9月 6日 生 于 圣 莱 昂 特 .1800年毕 业 于 巴 黎 理 工 学 校 . 1850年 5月 9日 ， 病 逝 于巴 黎 ， 享 年 72岁 .1802年 ， 盖 吕 萨 克 发 现 气 体 热 膨 胀 定 律 (即 盖 吕 萨 克 定 律 )压 强 不 变 时 ， 一 定 质 量 气 体 的 体 积跟 热 力 学 温 度 成 正 比 .即 V1/T1=V2/T2=C恒量 .其 实 查 理 早 就 发 现 压 强 与 温 度 的 关 系 ， 只 是当 时 未 发 表 ， 也 未 被 人 注 意 .直 到 盖 -吕 萨 克重 新 提 出 后 ， 才 受 到 重 视 .早 年 都 称 “ 查 理定 律 ” ， 但 为 表 彰 盖 -吕 萨 克 的 贡 献 而 称 为“ 查 理 -盖 吕 萨 克 定 律 ” .四 、 等 压 变 化 2.实 验 视 频四 、 等 压 变 化 0V T气 体 等 压 变 化 图 像3.等 压 变 化 的 图 象四 、 等 压 变 化 （ 1） 等 压 线 ： 一 定 质 量 的 某 种 气 体 在 等 压 变 化 过 程 中 ,体 积V与 热 力 学 温 度 T的 正 比 关 系 在 V T直 角 坐 标 系 中 的 图 象 .3.等 压 变 化 的 图 象 等 压 线 （ 2） 一 定 质 量 气 体 的 等 压 线 的 V T图 象 ， 其 延 长 线 经 过 坐标 原 点 ， 斜 率 反 映 压 强 大 小 四 、 等 压 变 化 （ 3） 一 定 质 量 气 体 的 等 压 线 的 物 理 意 义3.等 压 变 化 的 图 象 等 压 线 图 线 上 每 一 个 点 表 示 气 体 一 个 确 定 的 状 态 ， 同 一 根 等压 线 上 各 状 态 的 压 强 相 同 不 同 压 强 下 的 等 压 线 ， 斜 率 越 大 ， 压 强 越 小 （ 同 一 温度 下 ， 体 积 大 的 压 强 小 ） 如 图 所 示 p2 练 一 练6.如 图 所 示 ， 气 缸 内 封 闭 有 一 定 质 量 的 理 想 气 体 ， 当 时 温 度 为 0 ， 大 气 压为 1atm(设 其 值 为 105Pa)、 气 缸 横 截 面 积 为 500cm2， 活 塞 重 为 5000N。 则 ：(1)气 缸 内 气 体 压 强 为 多 少 ？(2)如 果 开 始 时 内 部 被 封 闭 气 体 的 总 体 积 为 汽 缸 上 部 体 积 为 ， 并且 汽 缸 口 有 个 卡 环 可 以 卡 住 活 塞 ， 使 之 只 能 在 汽 缸 内 运 动 ， 所 有 摩 擦 不 计 .现 在 使 气 缸 内 的 气 体 加 热 至 273 ， 求 气 缸 内 气 体 压 强 又 为 多 少 ？,V054 051 V30 051 VGp0SpS/cos300cos30cos30 Sp p S G 2 105Pa活 塞 运 动 到 卡 环 处 之 前 做 等 压 变 化 010054 VTVT 01 45 TT 继 续 升 温 ， 做 等 体 积 变 化 2211 pTpT Pa102358 511122 .ppTTp