--氣體的等溫變化

1、在炎熱的夏天給自行車打氣應注意什么？在炎熱的夏天給自行車打氣應注意什么？對對氣體氣體來說，來說，壓強、體積、溫度壓強、體積、溫度之間存在著一定的關系。之間存在著一定的關系?？刂谱兞糠刂谱兞糠ㄉ钪械奈锢砩钪械奈锢碛檬裁捶椒梢允拱及T的乒乓球恢復原狀？用什么方法可以使凹癟的乒乓球恢復原狀？ 第一課時第一課時 一定質量一定質量的氣體，在的氣體，在溫度不變溫度不變時發(fā)生時發(fā)生的狀態(tài)變化過程，叫做氣體的等溫變化。的狀態(tài)變化過程，叫做氣體的等溫變化。一、等溫變化一、等溫變化 溫度不變時，氣體的壓強和體積溫度不變時，氣體的壓強和體積之間有什么關系？之間有什么關系？想一想：想一想： 用注射器用注射器密閉

2、一定質量的空氣密閉一定質量的空氣，緩慢地推緩慢地推動動和和拔出拔出活塞，體會活塞中空氣體積變化活塞，體會活塞中空氣體積變化時壓強如何變化？時壓強如何變化？做一做做一做：壓強壓強增大增大體積體積減小時減小時，體積體積增大時增大時，壓強壓強減小減小溫度不變時，壓強與體積成反比溫度不變時，壓強與體積成反比猜想：猜想：1、實驗目的：、實驗目的：在溫度保持不變時，研究一在溫度保持不變時，研究一定質量氣體的壓強和體積的關系定質量氣體的壓強和體積的關系實驗設計實驗設計如何確定氣體的狀態(tài)參量呢？如何確定氣體的狀態(tài)參量呢？溫度（溫度（ T ）-溫度計溫度計體積（體積（ V ）-容器的容積容器的容積壓強（壓強（

3、p ）-氣壓計氣壓計1、實驗目的：、實驗目的：在溫度保持不變時，研究一在溫度保持不變時，研究一定質量氣體的壓強和體積的關系定質量氣體的壓強和體積的關系實驗裝置實驗裝置實驗器材：實驗器材：鐵架臺鐵架臺、注射器注射器、刻度尺刻度尺、壓力表壓力表(壓強表壓強表)等等，注射器下端用橡膠塞密封，上注射器下端用橡膠塞密封，上端用柱塞封閉一段氣體，這段端用柱塞封閉一段氣體，這段氣體氣體就是我們的研究對象。就是我們的研究對象。（1）實驗中的研究對象是什么？）實驗中的研究對象是什么？（3）如何控制氣體的溫度）如何控制氣體的溫度T不變不變？（4）如何測量壓強）如何測量壓強P、體積、體積V？注射器內(nèi)一定質量的氣體注

4、射器內(nèi)一定質量的氣體.實驗前在柱塞上涂上油（凡士林）以密封活塞防止漏氣。實驗前在柱塞上涂上油（凡士林）以密封活塞防止漏氣。使容器透熱、環(huán)境恒溫；緩慢推、拉活塞且手不要握住使容器透熱、環(huán)境恒溫；緩慢推、拉活塞且手不要握住注射器的外管。這樣氣體溫度就始終等于環(huán)境溫度。注射器的外管。這樣氣體溫度就始終等于環(huán)境溫度。空氣柱的壓強空氣柱的壓強 p 可以從可以從壓力表壓力表上讀出，空氣柱的長度上讀出，空氣柱的長度L可可以從注射器兩側的以從注射器兩側的刻度尺刻度尺上讀出，則空氣柱的體積為長上讀出，則空氣柱的體積為長度度L與橫截面積與橫截面積S的乘積，即的乘積，即VLS.（2）如何控制氣體的質量）如何控制氣體

5、的質量m不變不變？3、實驗數(shù)據(jù)的測量及分析、實驗數(shù)據(jù)的測量及分析 次次 數(shù)數(shù)1 12 23 34 45 5壓強（壓強（105）3.02.52.01.51.0體積體積1.31.62.02.74.0室內(nèi)溫度：室內(nèi)溫度：_0C作作P，V圖像，觀察結果圖像，觀察結果1p p/10 Pa/10 Pa5V V1 12 23 30 01 12 23 34 4作作P，V圖像，觀察結果圖像，觀察結果1作作P，1/V圖像，觀察結果圖像，觀察結果2p p/10 Pa/10 Pa51/1/V V1 12 23 30 00.20.20.40.40.60.60.80.86、實驗結論、實驗結論7、誤差分析：、誤差分析：(1

6、)測量體積時的誤差。測量體積時的誤差。(2)漏氣。漏氣。產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：注射器下端開口處部分空氣體積沒有考慮注射器下端開口處部分空氣體積沒有考慮應用容積較大的注射器，實驗過程中氣體應用容積較大的注射器，實驗過程中氣體體積不宜壓得太小。體積不宜壓得太小。2、公式表述：、公式表述：pV = 常數(shù)常數(shù) 或或 p1 V1= p2 V23、圖像表述：、圖像表述：1、文字表述：、文字表述：一定質量某種氣體，在溫度不變一定質量某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強的情況下，壓強 p 與體積與體積 V 成反比。成反比。 一、玻意耳定律一、玻意耳定律p1/V0Vp0AAP5、適用范圍：溫度不太低，壓強不太大4

7、4、條件、條件: :氣體質量一定且溫度不變氣體質量一定且溫度不變 第二課時第二課時(2)溫度越高溫度越高,其等溫線離原點越遠其等溫線離原點越遠.pVt1t2t30t3t2t1(1)雙曲線的一支。雙曲線的一支。1pV 圖象二、氣體等溫變化圖象二、氣體等溫變化圖象特點：圖線為過原點的傾斜直線，且溫度圖線為過原點的傾斜直線，且溫度t1t2.2p1/V圖象圖象3 3、圖象意義、圖象意義(1)(1)物理意義物理意義: :反映壓強隨體積的變化關系反映壓強隨體積的變化關系(2)(2)點的意義點的意義: :每一組數(shù)據(jù)反映一個狀態(tài)每一組數(shù)據(jù)反映一個狀態(tài)小試牛刀小試牛刀一定質量氣體的體積是一定質量氣體的體積是20

8、L20L時，壓強為時，壓強為1 110105 5PaPa。當氣體的體積減小到當氣體的體積減小到16L16L時，壓強為多大？設氣時，壓強為多大？設氣體的溫度保持不變。體的溫度保持不變。2211VpVp解：以氣體為研究對象，解：以氣體為研究對象， 由由 得得PaVVpp521121025. 1例例1.1. 某個容器的容積是某個容器的容積是10L10L，所裝氣體的壓強是，所裝氣體的壓強是202010105 5PaPa。如果溫度保持不變，把容器的開關打開以后，容器里剩下的如果溫度保持不變，把容器的開關打開以后，容器里剩下的氣體是原來的百分之幾？設大氣壓是氣體是原來的百分之幾？設大氣壓是1.01.010

9、105 5PaPa。解解 設容器原裝氣體為研究對象。設容器原裝氣體為研究對象。初態(tài)初態(tài)：p p1 1=20=2010105 5Pa VPa V1 1=10L T=10L T1 1=T=T末態(tài)末態(tài)： p p2 2=1.0=1.0105Pa V105Pa V2 2= =？L TL T2 2=T=T由玻意耳定律由玻意耳定律 p p1 1V V1 1=p=p2 2V V2 2得得即剩下的氣體為原來的即剩下的氣體為原來的5 5?！咀⒆ⅰ?就容器而言，里面氣體質量變了，似乎是就容器而言，里面氣體質量變了，似乎是變質量問題變質量問題了，了，但若但若視容器中氣體出而不走視容器中氣體出而不走，就，就又是質量不變

10、了又是質量不變了。用氣體定律解題的步驟用氣體定律解題的步驟1 1根據(jù)題意確定所研究的根據(jù)題意確定所研究的封閉封閉氣體，氣體， ( (滿足質量不變的滿足質量不變的條件條件) )變質量問題可視容器中氣體出而不走變質量問題可視容器中氣體出而不走把變質量轉化把變質量轉化為定質量。為定質量。2 2找出氣體的初、末始參量找出氣體的初、末始參量: : ( (p p1 1 、V V1 1 、T T1 1 ， p p2 2 、V V2 2 、T T2 2) )；3 3根據(jù)氣體根據(jù)氣體狀態(tài)變化過程的特點狀態(tài)變化過程的特點，選用定律列方程，選用定律列方程( (本本節(jié)課中就是玻意耳定律公式節(jié)課中就是玻意耳定律公式)

11、)；4 4解方程并對結果的物理意義進行討論解方程并對結果的物理意義進行討論 一個足球的體積是一個足球的體積是2.5L。用打氣筒給這個足球。用打氣筒給這個足球打氣，每一次都把體積為打氣，每一次都把體積為125mL,壓強與大氣壓壓強與大氣壓相同的氣體打進球內(nèi)。如果在打氣前足球已經(jīng)相同的氣體打進球內(nèi)。如果在打氣前足球已經(jīng)是球形并且里面的壓強與大氣壓相同，打了是球形并且里面的壓強與大氣壓相同，打了20次后，足球內(nèi)部空氣的壓強是大氣壓的多少倍？次后，足球內(nèi)部空氣的壓強是大氣壓的多少倍？你在得出結論時考慮到了什么前提？實際打氣你在得出結論時考慮到了什么前提？實際打氣時能滿足你的前提嗎？時能滿足你的前提嗎？

12、 例題例題2 如圖所示，如圖所示，汽缸內(nèi)封閉著一定溫度的氣體，氣體汽缸內(nèi)封閉著一定溫度的氣體，氣體長度為長度為12cm?；钊|量為?；钊|量為20kg，橫截面積為，橫截面積為100cm。已知大氣壓強為已知大氣壓強為1 110105 5PaPa。求求：汽缸開口向上時，氣體的長度。汽缸開口向上時，氣體的長度。大展身手大展身手2211LpLp解解：以缸內(nèi)封閉氣體為研究對象，以缸內(nèi)封閉氣體為研究對象，,101501PappSLV11初態(tài)：初態(tài)：cmpLpL102112,102 . 1502PaSmgppSLV222211VpVp由玻意耳定律由玻意耳定律 得得mgSpSp02末態(tài)：末態(tài)：由活塞受力平衡得

13、：由活塞受力平衡得：如圖所示，如圖所示，汽缸內(nèi)封閉著一定溫度的氣體，氣體汽缸內(nèi)封閉著一定溫度的氣體，氣體長度為長度為12cm?；钊|量為?；钊|量為20kg，橫截面積為，橫截面積為100cm。已知大氣壓強為已知大氣壓強為1 1105Pa105Pa。求求：汽缸汽缸開口向下開口向下時，氣體的長度。時，氣體的長度。舉一反三舉一反三例題例題5 第三課時第三課時一、計算的主要依據(jù)一、計算的主要依據(jù)(1)液面下液面下h深處的壓強為深處的壓強為p= gh(2)液面與外界大氣相接觸。則液面下液面與外界大氣相接觸。則液面下h深深處的壓強為處的壓強為 p= p0+ gh（h表示豎直高度而不是傾斜長度）。表示豎直高

14、度而不是傾斜長度）。(3)帕斯卡定律：加在密閉靜止液體（或氣體）上的壓帕斯卡定律：加在密閉靜止液體（或氣體）上的壓強能夠大小不變地由液體（或氣體）向各個方向傳強能夠大小不變地由液體（或氣體）向各個方向傳遞（適用于密閉靜止的液體或氣體）遞（適用于密閉靜止的液體或氣體）(4)連通器原理連通器原理：在連通器中，同一種液體（中間液體在連通器中，同一種液體（中間液體不間斷）的同一水平面上的壓強是相等的。不間斷）的同一水平面上的壓強是相等的。氣體壓強的計算方法氣體壓強的計算方法二、平衡二、平衡態(tài)態(tài)氣體壓強的計算方法：氣體壓強的計算方法：1.液體密封氣體液體密封氣體 一般以液柱一般以液柱為研究對象建立為研究

15、對象建立力力的平衡方程的平衡方程，求得，求得氣體壓強氣體壓強。123 4h（F合合=0）已知大氣壓已知大氣壓P0 ，水銀柱長均為，水銀柱長均為h 2、固體（如活塞等）封閉、固體（如活塞等）封閉氣體氣體5m SM6Mm S7Mm S 對固體（如活塞等）進行受力分析。然后根據(jù)平衡條件求解。對固體（如活塞等）進行受力分析。然后根據(jù)平衡條件求解。例題例題6非平衡態(tài)非平衡態(tài)氣體壓強的計算方法氣體壓強的計算方法- 一般選擇與氣體相關的液柱、活塞等為研究對象一般選擇與氣體相關的液柱、活塞等為研究對象對其進行正確的受力分析，然后應用牛頓第二定對其進行正確的受力分析，然后應用牛頓第二定律列方程求解封閉氣體壓強。

16、律列方程求解封閉氣體壓強。已知大氣壓已知大氣壓P0，水銀柱長均為，水銀柱長均為h F合合=ma計一切不摩擦計一切不摩擦89 FM SM加速下滑加速下滑加速運動加速運動類型類型1.液體密封氣體液體密封氣體2.容器密封氣體容器密封氣體3.氣缸密封氣體氣缸密封氣體氣體壓強計算氣體壓強計算: :思路思路方法方法步驟步驟1.定對象定對象2.分析力分析力3.用規(guī)律用規(guī)律整體整體部分部分缸體缸體活塞活塞密封氣體密封氣體平衡態(tài)平衡態(tài)F合合=0非平衡態(tài)非平衡態(tài)F合合=ma例例7 將一端封閉的均勻直玻璃管開口將一端封閉的均勻直玻璃管開口向下，豎直插入水銀中，當管頂距槽向下，豎直插入水銀中，當管頂距槽中水銀面中水銀

17、面8cm時，管內(nèi)水銀面比管外時，管內(nèi)水銀面比管外水銀面低水銀面低2cm要使管內(nèi)水銀面比管要使管內(nèi)水銀面比管外水銀面高外水銀面高2cm，應將玻璃管豎直向，應將玻璃管豎直向上提起多少厘米？已知大氣壓強上提起多少厘米？已知大氣壓強p0支支持持76cmHg，設溫度不變，設溫度不變解：根據(jù)題意，由圖知解：根據(jù)題意，由圖知P1=P0+2cmHg=78cmHgV1=(8+2)S=10S，p2=p0-2cmHg=74cmHg，V2=(8+x)-2S=(6+x)S根據(jù)玻意耳定律：根據(jù)玻意耳定律：P1V1=P2V2 代入數(shù)據(jù)解得玻璃管提升高度：代入數(shù)據(jù)解得玻璃管提升高度：x=4.54cm 畫好始末狀態(tài)的圖形，對解

18、題會有很大用本題的關鍵畫好始末狀態(tài)的圖形，對解題會有很大用本題的關鍵就是怎樣去畫始末狀態(tài)的圖形以找到幾何關系，來確定就是怎樣去畫始末狀態(tài)的圖形以找到幾何關系，來確定狀態(tài)參量狀態(tài)參量例例8 均勻均勻U形玻璃管豎直放置，用水銀將一些空形玻璃管豎直放置，用水銀將一些空氣封在氣封在A管內(nèi)，當管內(nèi)，當A、B兩管水銀面相平時，大兩管水銀面相平時，大氣壓強為氣壓強為72cmHgA管內(nèi)空氣柱長度為管內(nèi)空氣柱長度為10cm，現(xiàn)往現(xiàn)往B管中注入水銀，當兩管水銀面高度差為管中注入水銀，當兩管水銀面高度差為18 cm時，時，A管中空氣柱長度是多少？注入水銀柱管中空氣柱長度是多少？注入水銀柱長度是多少？長度是多少？分析：如圖所示，由于水銀是不可壓縮的，所以分析：如圖所示，由于水銀是不可壓縮的，所以A管管水銀面上升高度水銀面上升高度x時，時，B管原水銀面下降同樣高度