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1,气体的等温变化,第八章气体,1气体的等温变化第八章气体,1,学科素养与目标要求,1.,知道玻意耳定律的内容、表达式和适用条件,.,2,.,了解,p,V,图象、,p,图象,的物理意义,.,物理观念：,1.,会计算封闭气体的压强,.,2,.,能运用玻意耳定律对有关问题进行分析、计算,.,科学思维：,了解研究等温变化的演示实验装置和实验过程，对数据进行分析、归纳，得出结论,.,科学探究：,学科素养与目标要求1.知道玻意耳定律的内容、表达式和适用条件,2,自主,预习,预习新知 夯实基础,重点探究,启迪思维 探究重点,达标检测,检测,评价 达标过关,内容索引,NEIRONGSUOYIN,自主预习 预习新知 夯实基础重点探究 启迪思维 探究重点,3,自主预习,预习新知 夯实基础,01,自主预习预习新知 夯实基础01,4,1.,气体的三个状态参量：压强,p,、体积,V,、温度,T,.,2.,等温变化：一定质量的气体，在温度不变的条件下,其,与,变化,时的关系,.,3.,实验探究,(1),实验器材：铁架台,、,、,气压计、刻度尺等,.,(2),研究对象,(,系统,),：注射器内被封闭,的,.,(3),实验方法：控制,气体,和,不变,，研究气体压强与体积的关系,.,(4),数据收集：压强,由,读出,，空气柱长度,由,读出,，空气柱长度与横截面积的乘积即为体积,.,探究气体等温变化的规律,一,体积,注射器,压强,空气柱,温度,质量,气压计,刻度尺,1.气体的三个状态参量：压强p、体积V、温度T.探究气体等温,(6),实验结论：压强跟体积的倒数,成,，,即压强与体积,成,.,正比,反比,直线,(6)实验结论：压强跟体积的倒数成 ，即,1.,内容,一定质量的某种气体，,在,不变,的情况下，压强,p,与体积,V,成,.,2.,公式,pV,C,或,.,3.,条件,气体,的,一定，,不变,.,玻意耳定律,二,p,1,V,1,p,2,V,2,反比,质量,温度,温度,1.内容玻意耳定律二p1V1p2V2反比质量温度温度,4.,气体等温变化的,p,V,图象,气体的压强,p,随体积,V,的变化关系如图,1,所示，图线的形状,为,，,它描述的是温度不变时的,p,V,关系，,称为,.,一定质量的气体，不同温度下的等温线是不同的,.,等温线,双曲线,图,1,4.气体等温变化的pV图象等温线双曲线图1,1.,判断下列说法的正误,.,(1),在探究气体等温变化的规律时采用控制变量法,.(,),(2),一定质量的气体，在温度不变时，压强跟体积成反比,.(,),(3),公式,pV,C,中的,C,是常量，指当,p,、,V,变化时,C,的值不变,.(,),(4),一定质量的某种气体等温变化的,p,V,图象是通过原点的倾斜直线,.(,),2.,一定质量的某种气体发生等温变化时，若体积增大了,n,倍，则压强变为原来的,_.,即学即用,1.判断下列说法的正误.即学即用,9,重点探究,启迪思维 探究重点,02,重点探究启迪思维 探究重点02,10,(1),如图甲所示，,C,、,D,液面水平且等高，液体密度为,，重力加速度为,g,，其他条件已标于图上，试求封闭气体,A,的压强,.,导学探究,封闭气体压强的计算,一,答案,同一水平液面,C,、,D,处压强相同，可得,p,A,p,0,gh,.,(1)如图甲所示，C、D液面水平且等高，液体密度为，重力加,(2),在图乙中，汽缸置于水平地面上，汽缸横截面积为,S,，活塞质量为,m,，汽缸与活塞之间无摩擦，设大气压强为,p,0,，重力加速度为,g,，试求封闭气体的压强,.,答案,以活塞为研究对象，受力分析如图,，,由,平衡条件得,mg,p,0,S,pS,(2)在图乙中，汽缸置于水平地面上，汽缸横截面积为S，活塞质,封闭气体压强的求解方法,1.,容器静止或匀速运动时封闭气体压强的计算,(1),取等压面法,同种液体在同一深度向各个方向的压强相等，在连通器中，灵活选取等压面，利用同一液面压强相等求解气体压强,.,如图,2,甲所示，同一液面,C,、,D,两处压强相等，故,p,A,p,0,p,h,；如图乙所示，,M,、,N,两处压强相等，从左侧管看有,p,B,p,A,p,h,2,，从右侧管看，有,p,B,p,0,p,h,1,.,知识深化,图,2,封闭气体压强的求解方法知识深化图2,13,(2),力平衡法,选与封闭气体接触的液体,(,或活塞、汽缸,),为研究对象进行受力分析，由平衡条件列式求气体压强,.,图,3,2.,容器加速运动时封闭气体压强的计算,当容器加速运动时，通常选与气体相关联的液柱、汽缸或活塞为研究对象，并对其进行受力分析，然后由牛顿第二定律列方程，求出封闭气体的压强,.,如图,3,所示，当竖直放置的玻璃管向上加速运动时,(,液柱与玻璃管相对静止,),，对液柱受力分析有：,pS,p,0,S,mg,ma,(2)力平衡法图32.容器加速运动时封闭气体压强的计算,14,例,1,如图,4,所示，竖直静止放置的,U,形管，左端开口，右端封闭，管内有,a,、,b,两段水银柱，将,A,、,B,两段空气柱封闭在管内,.,已知水银柱,a,长,h,1,为,10 cm,，水银柱,b,两个液面间的高度差,h,2,为,5 cm,，大气压强为,75 cmHg,，求空气柱,A,、,B,的压强分别是多少,.,解析,设管的横截面积为,S,，选,a,的下端面为参考液面，它受向下的压力为,(,p,A,p,h,1,),S,，受向上的大气压力为,p,0,S,，由于系统处于静止状态，则,(,p,A,p,h,1,),S,p,0,S,，,所以,p,A,p,0,p,h,1,(75,10)cmHg,65 cmHg,，,再选,b,的左下端面为参考液面，由连通器原理知：液柱,h,2,的上表面处的压强等于,p,B,，则,(,p,B,p,h,2,),S,p,A,S,，所以,p,B,p,A,p,h,2,(65,5)cmHg,60 cmHg.,图,4,答案,65 cmHg,60 cmHg,例1如图4所示，竖直静止放置的U形管，左端开口，右端封闭，,玻意耳定律的理解及应用,二,(1),玻意耳定律成立的条件是什么？,导学探究,答案,一定质量的气体，且温度不变,.,(2),用,p,1,V,1,p,2,V,2,解题时各物理量的单位必须是国际单位制中的单位吗？,答案,不必,.,只要同一物理量使用同一单位即可,.,(3),玻意耳定律的表达式,pV,C,中的,C,是一个与气体无关的常量吗？,答案,pV,C,中的常量,C,不是一个普适恒量，它与气体的种类、质量、温度有关，对一定质量的气体，温度越高，该常量越大,.,玻意耳定律的理解及应用二(1)玻意耳定律成立的条件是什么？导,1.,常量的意义,p,1,V,1,p,2,V,2,C,，该常量,C,与气体的种类、质量、温度有关，对一定质量的气体，温度越高，该常量,C,越大,.,2.,应用玻意耳定律解题的一般步骤,(1),确定研究对象，并判断是否满足玻意耳定律的条件,.,(2),确定初、末状态及状态参量,(,p,1,、,V,1,；,p,2,、,V,2,).,(3),根据玻意耳定律列方程求解,.(,注意统一单位,),(4),注意分析隐含条件，作出必要的判断和说明,.,知识深化,特别提醒,确定气体压强或体积时，只要初、末状态的单位统一即可，没有必要都转换成国际单位制,.,1.常量的意义知识深化特别提醒确定气体压强或体积时，只要初,17,例,2,(2019,新余第四中学、上高第二中学联考,),如图,5,所示，竖直放置的导热汽缸，活塞横截面积为,S,0.01 m,2,，可在汽缸内无摩擦滑动，汽缸侧壁有一个小孔与装有水银的,U,形玻璃管相通，汽缸内封闭了一段高为,H,70 cm,的气柱,(U,形管内的气体体积不计,).,已知活塞质量,m,6.8 kg,，大气压强,p,0,1,10,5,Pa,，水银密度,13.6,10,3,kg/m,3,，,g,10 m/s,2,.,(1),求,U,形管中左管与右管的水银,面的,高度差,h,1,；,图,5,答案,5 cm,例2(2019新余第四中学、上高第二中学联考)如图5所示,解析,以活塞为研究对象，,p,0,S,mg,p,1,S,而,p,1,p,0,gh,1,解析以活塞为研究对象，p0Smgp1S而p1p0,(2),若在活塞上加一竖直向上的拉力使,U,形管中左管水银面高出右管水银面,h,2,5 cm,，求活塞平衡时与汽缸底部的高度为多少厘米,(,结果保留整数,).,答案,80,cm,解析,活塞上加一竖直向上的拉力，,U,形管中左管水银面高出右管水银面,h,2,5 cm,封闭气体的压强,p,2,p,0,gh,2,(1,10,5,13.6,10,3,10,0.05)Pa,93 200 Pa,汽缸内的气体发生的是等温变化，根据玻意耳定律，有：,p,1,V,1,p,2,V,2,代入数据：,106 800,70,S,93 200,hS,解得：,h,80 cm.,(2)若在活塞上加一竖直向上的拉力使U形管中左管水银面高出右,例,3,如图,6,所示，一开口向上的汽缸固定在水平地面上，质量均为,m,、横截面积均为,S,且厚度不计的活塞,A,、,B,将缸内气体分成,、,两部分,.,在活塞,A,的上方放置一质量为,2,m,的物块，整个装置处于平衡状态，此时,、,两部分气体的长度均为,l,0,.,已知大气压强与活塞质量的关系为,p,0,，,活塞移动过程中无气体泄漏且温度始终保持不变，不计一切摩擦，汽缸足够高,.,现将活塞,A,上面的物块取走，试求重新达到平衡状态后，,A,活塞上升的高度,.,答案,0.9,l,0,图,6,例3如图6所示，一开口向上的汽缸固定在水平地面上，质量均为,设末态时,部分气体的长度为,l,2,，则由玻意耳定律可得,p,2,l,0,S,p,2,l,2,S,设末态时,部分气体的长度为,l,1,，则由玻意耳定律可得,p,1,l,0,S,p,1,l,1,S,故活塞,A,上升的高度为,h,l,1,l,2,2,l,0,0.9,l,0,设末态时部分气体的长度为l2，则由玻意耳定律可得p2l0S,气体等温变化的,p,V,图象,或,p,图象,三,(1),如图甲所示为一定质量的气体在不同温度下的,p,V,图线，,T,1,和,T,2,哪一个大？,导学探究,答案,T,2,(2),如图乙所示为一定质量的气体在不同温度下的,p,图线,，,T,1,和,T,2,哪一个大？,答案,T,2,气体等温变化的pV图象或p 图象三(1)如图甲所示为一,1.,p,V,图象：,一定质量的气体等温变化的,p,V,图象是双曲线的一支，双曲线上的每一个点均表示气体在该温度下的一个状态,.,而且同一条等温线上每个点对应的,p,、,V,坐标的乘积是相等的,.,一定质量的气体在不同温度下的等温线是不同的双曲线，且,pV,乘积越大，温度就越高，图,7,中,T,2,T,1,.,知识深化,图,7,1.pV图象：一定质量的气体等温变化的pV图象是双曲线的,24,2.,p,图象,：,一定质量的气体等温变化的,p,图象,是过原点的倾斜直线,(,如图,8,所示,).,由于气体的体积不能无穷大，所以原点附近等温线应用虚线表示，该直线的斜率,k,pV,，故斜率越大，温度越高，图中,T,2,T,1,.,图,8,2.p 图象：一定质量的气体等温变化的p 图象是过原,25,例,4,如图,9,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,解析,由题图可知，,p,A,V,A,p,B,V,B,，所以,A,、,B,两状态的温度相等，在同一等温线上,.,由于离原点越远的等温线温度越高，如图所示，所以从状态,A,到状态,B,，气体温度应先升高后降低，分子平均速率先增大后减小,.,图,9,例4如图9所示是一定质量的某种气体状态变化的pV图象，气,例,5,(,多选,),如图,10,所示，,
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