《氣體的等溫變化》(課件)

《氣體的等溫變化》(課件)第一頁，編輯于星期六：九點二十分。第1頁，共76頁。1.溫度2.體積3.壓強熱力學溫度T：開爾文

T=t

＋273K體積V單位：有L、mL等壓強p單位：Pa（帕斯卡）復(fù)習氣體的狀態(tài)參量第二頁，編輯于星期六：九點二十分。第2頁，共76頁。

一定質(zhì)量的氣體，它的溫度、體積和壓強三個量之間變化是相互對應(yīng)的。我們?nèi)绾未_定三個量之間的關(guān)系呢？問題第三頁，編輯于星期六：九點二十分。第3頁，共76頁?！羁刂谱兞康姆椒ǚ椒ㄑ芯?/p>

在物理學中，當需要研究三個物理量之間的關(guān)系時，往往采用“保持一個量不變，研究其它兩個量之間的關(guān)系，然后綜合起來得出所要研究的幾個量之間的關(guān)系”，第四頁，編輯于星期六：九點二十分。第4頁，共76頁。引言

今天，我們便來研究氣體的三個狀態(tài)參量T、V、p之間的關(guān)系。 首先，我們來研究：當溫度（T）保持不變時，體積（V）和壓強（p）之間的關(guān)系。第五頁，編輯于星期六：九點二十分。第5頁，共76頁。1.等溫變化： 氣體在溫度不變的狀態(tài)下，發(fā)生的變化叫做等溫變化。2.實驗研究氣體的等溫變化第六頁，編輯于星期六：九點二十分。第6頁，共76頁。p/105PaV12301234實驗第七頁，編輯于星期六：九點二十分。第7頁，共76頁。p/105Pa1/V12300.20.40.60.8實驗第八頁，編輯于星期六：九點二十分。第8頁，共76頁。實驗結(jié)論在溫度不變時，壓強p和體積V成反比。第九頁，編輯于星期六：九點二十分。第9頁，共76頁。 1、文字表述：一定質(zhì)量某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強p與體積V成反比。

玻意耳定律第十頁，編輯于星期六：九點二十分。第10頁，共76頁。 2、公式表述：pV=常數(shù)或p1V1=p2V2 1、文字表述：一定質(zhì)量某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強p與體積V成反比。

玻意耳定律第十一頁，編輯于星期六：九點二十分。第11頁，共76頁。 2、公式表述：pV=常數(shù)或p1V1=p2V2 3、圖像表述： 1、文字表述：一定質(zhì)量某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強p與體積V成反比。

玻意耳定律第十二頁，編輯于星期六：九點二十分。第12頁，共76頁。 2、公式表述：pV=常數(shù)或p1V1=p2V2 3、圖像表述：p1/V·0Vp·0AA 1、文字表述：一定質(zhì)量某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強p與體積V成反比。

玻意耳定律第十三頁，編輯于星期六：九點二十分。第13頁，共76頁。需要注意的問題說明研究對象:一定質(zhì)量的氣體適用條件:溫度保持不變適用范圍：溫度不太低，壓強不太大第十四頁，編輯于星期六：九點二十分。第14頁，共76頁。Vp1230思考與討論

同一氣體，不同溫度下等溫線是不同的，你能判斷那條等溫線是表示溫度較高的情形嗎？你是根據(jù)什么理由作出判斷的？第十五頁，編輯于星期六：九點二十分。第15頁，共76頁。結(jié)論：t3>t2>t1Vp1230思考與討論

同一氣體，不同溫度下等溫線是不同的，你能判斷那條等溫線是表示溫度較高的情形嗎？你是根據(jù)什么理由作出判斷的？第十六頁，編輯于星期六：九點二十分。第16頁，共76頁。

例題.一個足球的體積是2.5L。用打氣筒給這個足球打氣，每一次都把體積為125mL，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)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？你在得出結(jié)論時考慮到了什么前提？實際打氣時能滿足你的前提嗎？第十七頁，編輯于星期六：九點二十分。第17頁，共76頁。2倍

例題.一個足球的體積是2.5L。用打氣筒給這個足球打氣，每一次都把體積為125mL，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)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？你在得出結(jié)論時考慮到了什么前提？實際打氣時能滿足你的前提嗎？第十八頁，編輯于星期六：九點二十分。第18頁，共76頁。2倍設(shè)氣體溫度不變

例題.一個足球的體積是2.5L。用打氣筒給這個足球打氣，每一次都把體積為125mL，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)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？你在得出結(jié)論時考慮到了什么前提？實際打氣時能滿足你的前提嗎？第十九頁，編輯于星期六：九點二十分。第19頁，共76頁。2倍設(shè)氣體溫度不變實際打氣時不能滿足這一前提，溫度會升高

例題.一個足球的體積是2.5L。用打氣筒給這個足球打氣，每一次都把體積為125mL，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)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？你在得出結(jié)論時考慮到了什么前提？實際打氣時能滿足你的前提嗎？第二十頁，編輯于星期六：九點二十分。第20頁，共76頁。氣體壓強的計算方法（一）——參考液片法第二十一頁，編輯于星期六：九點二十分。第21頁，共76頁。1.計算的主要依據(jù)是液體靜止力學知識。氣體壓強的計算方法（一）——參考液片法第二十二頁，編輯于星期六：九點二十分。第22頁，共76頁。1.計算的主要依據(jù)是液體靜止力學知識。①液面下h深處的壓強為p=ρgh。氣體壓強的計算方法（一）——參考液片法第二十三頁，編輯于星期六：九點二十分。第23頁，共76頁。1.計算的主要依據(jù)是液體靜止力學知識。①液面下h深處的壓強為p=ρgh。②液面與外界大氣相接觸。則液面下h處的壓強為

p=p0+ρgh氣體壓強的計算方法（一）——參考液片法第二十四頁，編輯于星期六：九點二十分。第24頁，共76頁。氣體壓強的計算方法（一）——參考液片法第二十五頁，編輯于星期六：九點二十分。第25頁，共76頁。1.計算的主要依據(jù)是液體靜止力學知識。氣體壓強的計算方法（一）——參考液片法第二十六頁，編輯于星期六：九點二十分。第26頁，共76頁。1.計算的主要依據(jù)是液體靜止力學知識。①液面下h深處的壓強為p=ρgh。氣體壓強的計算方法（一）——參考液片法第二十七頁，編輯于星期六：九點二十分。第27頁，共76頁。1.計算的主要依據(jù)是液體靜止力學知識。①液面下h深處的壓強為p=ρgh。②液面與外界大氣相接觸。則液面下h處的壓強為

p=p0+ρgh氣體壓強的計算方法（一）——參考液片法第二十八頁，編輯于星期六：九點二十分。第28頁，共76頁。1.計算的主要依據(jù)是液體靜止力學知識。①液面下h深處的壓強為p=ρgh。②液面與外界大氣相接觸。則液面下h處的壓強為

p=p0+ρgh③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）向各個方向傳遞（注意：適用于密閉靜止的液體或氣體）氣體壓強的計算方法（一）——參考液片法第二十九頁，編輯于星期六：九點二十分。第29頁，共76頁。1.計算的主要依據(jù)是液體靜止力學知識。①液面下h深處的壓強為p=ρgh。②液面與外界大氣相接觸。則液面下h處的壓強為

p=p0+ρgh③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）向各個方向傳遞（注意：適用于密閉靜止的液體或氣體）④連通器原理：在連通器中，同一種液體（中間液體不間斷）的同一水平面上的壓強是相等的。氣體壓強的計算方法（一）——參考液片法第三十頁，編輯于星期六：九點二十分。第30頁，共76頁。1.計算下面幾幅圖中封閉的氣體的壓強第三十一頁，編輯于星期六：九點二十分。第31頁，共76頁。1.計算下面幾幅圖中封閉的氣體的壓強靜止1234h第三十二頁，編輯于星期六：九點二十分。第32頁，共76頁。1.計算下面幾幅圖中封閉的氣體的壓強靜止1234h已知大氣壓P0，水銀柱長均為h第三十三頁，編輯于星期六：九點二十分。第33頁，共76頁。1.計算下面幾幅圖中封閉的氣體的壓強靜止1234h已知大氣壓P0，水銀柱長均為h①選取封閉氣體的水銀柱為研究對象第三十四頁，編輯于星期六：九點二十分。第34頁，共76頁。1.計算下面幾幅圖中封閉的氣體的壓強靜止1234h已知大氣壓P0，水銀柱長均為h①選取封閉氣體的水銀柱為研究對象②分析液體兩側(cè)受力情況，建立力的平衡方程，消去橫截面積，得到液柱兩面?zhèn)鹊膲簭娖胶夥匠痰谌屙?，編輯于星期六：九點二十分。第35頁，共76頁。1.計算下面幾幅圖中封閉的氣體的壓強靜止1234h已知大氣壓P0，水銀柱長均為h①選取封閉氣體的水銀柱為研究對象②分析液體兩側(cè)受力情況，建立力的平衡方程，消去橫截面積，得到液柱兩面?zhèn)鹊膲簭娖胶夥匠挞劢夥匠蹋蟮脷怏w壓強第三十六頁，編輯于星期六：九點二十分。第36頁，共76頁。氣體壓強的計算方法（二）——平衡條件法

求用固體（如活塞等）封閉在靜止容器內(nèi)的氣體壓強，應(yīng)對固體（如活塞等）進行受力分析。然后根據(jù)平衡條件求解。第三十七頁，編輯于星期六：九點二十分。第37頁，共76頁。氣體壓強的計算方法（二）——平衡條件法

求用固體（如活塞等）封閉在靜止容器內(nèi)的氣體壓強，應(yīng)對固體（如活塞等）進行受力分析。然后根據(jù)平衡條件求解。567mSMMmSMmS第三十八頁，編輯于星期六：九點二十分。第38頁，共76頁。1.計算的主要依據(jù)是液體靜止力學知識。①液面下h深處的壓強為p=ρgh。②液面與外界大氣相接觸。則液面下h處的壓強為

p=p0+ρgh③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）向各個方向傳遞（注意：適用于密閉靜止的液體或氣體）④連通器原理：在連通器中，同一種液體（中間液體不間斷）的同一水平面上的壓強是相等的。氣體壓強的計算方法（一）——參考液片法第三十九頁，編輯于星期六：九點二十分。第39頁，共76頁。氣體壓強的計算方法（三）——運用牛頓定律計算氣體的壓強第四十頁，編輯于星期六：九點二十分。第40頁，共76頁。氣體壓強的計算方法（三）——運用牛頓定律計算氣體的壓強

當封閉氣體的所在的系統(tǒng)處于力學非平衡狀態(tài)時，欲求封閉氣體壓強，首先要選擇恰當?shù)膶ο螅ㄈ缗c氣體相關(guān)的液體、活塞等）并對其進行正確的受力分析（特別注意分析內(nèi)外的壓力）然后應(yīng)用牛頓第二定律列方程求解。第四十一頁，編輯于星期六：九點二十分。第41頁，共76頁。氣體壓強的計算方法（三）——運用牛頓定律計算氣體的壓強

當封閉氣體的所在的系統(tǒng)處于力學非平衡狀態(tài)時，欲求封閉氣體壓強，首先要選擇恰當?shù)膶ο螅ㄈ缗c氣體相關(guān)的液體、活塞等）并對其進行正確的受力分析（特別注意分析內(nèi)外的壓力）然后應(yīng)用牛頓第二定律列方程求解。89FmSM自由下滑第四十二頁，編輯于星期六：九點二十分。第42頁，共76頁。氣體壓強的計算方法（三）——運用牛頓定律計算氣體的壓強不計一切摩擦已知大氣壓P0，水銀柱長均為h

當封閉氣體的所在的系統(tǒng)處于力學非平衡狀態(tài)時，欲求封閉氣體壓強，首先要選擇恰當?shù)膶ο螅ㄈ缗c氣體相關(guān)的液體、活塞等）并對其進行正確的受力分析（特別注意分析內(nèi)外的壓力）然后應(yīng)用牛頓第二定律列方程求解。89FmSM自由下滑第四十三頁，編輯于星期六：九點二十分。第43頁，共76頁。類型氣體壓強計算:第四十四頁，編輯于星期六：九點二十分。第44頁，共76頁。類型1.液體密封氣體氣體壓強計算:第四十五頁，編輯于星期六：九點二十分。第45頁，共76頁。類型1.液體密封氣體2.容器密封氣體氣體壓強計算:第四十六頁，編輯于星期六：九點二十分。第46頁，共76頁。類型1.液體密封氣體2.容器密封氣體3.氣缸密封氣體氣體壓強計算:第四十七頁，編輯于星期六：九點二十分。第47頁，共76頁。類型1.液體密封氣體2.容器密封氣體3.氣缸密封氣體氣體壓強計算:思路方法步驟第四十八頁，編輯于星期六：九點二十分。第48頁，共76頁。類型1.液體密封氣體2.容器密封氣體3.氣缸密封氣體氣體壓強計算:思路方法步驟1.定對象第四十九頁，編輯于星期六：九點二十分。第49頁，共76頁。類型1.液體密封氣體2.容器密封氣體3.氣缸密封氣體氣體壓強計算:思路方法步驟1.定對象2.分析力第五十頁，編輯于星期六：九點二十分。第50頁，共76頁。類型1.液體密封氣體2.容器密封氣體3.氣缸密封氣體氣體壓強計算:思路方法步驟1.定對象2.分析力3.用規(guī)律第五十一頁，編輯于星期六：九點二十分。第51頁，共76頁。類型1.液體密封氣體2.容器密封氣體3.氣缸密封氣體氣體壓強計算:思路方法步驟1.定對象2.分析力3.用規(guī)律第五十二頁，編輯于星期六：九點二十分。第52頁，共76頁。類型1.液體密封氣體2.容器密封氣體3.氣缸密封氣體氣體壓強計算:思路方法步驟1.定對象2.分析力3.用規(guī)律整體第五十三頁，編輯于星期六：九點二十分。第53頁，共76頁。類型1.液體密封氣體2.容器密封氣體3.氣缸密封氣體氣體壓強計算:思路方法步驟1.定對象2.分析力3.用規(guī)律整體部分第五十四頁，編輯于星期六：九點二十分。第54頁，共76頁。類型1.液體密封氣體2.容器密封氣體3.氣缸密封氣體氣體壓強計算:思路方法步驟1.定對象2.分析力3.用規(guī)律整體部分缸體第五十五頁，編輯于星期六：九點二十分。第55頁，共76頁。類型1.液體密封氣體2.容器密封氣體3.氣缸密封氣體氣體壓強計算:思路方法步驟1.定對象2.分析力3.用規(guī)律整體部分缸體活塞第五十六頁，編輯于星期六：九點二十分。第56頁，共76頁。類型1.液體密封氣體2.容器密封氣體3.氣缸密封氣體氣體壓強計算:思路方法步驟1.定對象2.分析力3.用規(guī)律整體部分缸體活塞密封氣體第五十七頁，編輯于星期六：九點二十分。第57頁，共76頁。類型1.液體密封氣體2.容器密封氣體3.氣缸密封氣體氣體壓強計算:思路方法步驟1.定對象2.分析力3.用規(guī)律整體部分缸體活塞密封氣體靜態(tài)∑F外=0第五十八頁，編輯于星期六：九點二十分。第58頁，共76頁。類型1.液體密封氣體2.容器密封氣體3.氣缸密封氣體氣體壓強計算:思路方法步驟1.定對象2.分析力3.用規(guī)律整體部分缸體活塞密封氣體靜態(tài)∑F外=0動態(tài)∑F外=ma第五十九頁，編輯于星期六：九點二十分。第59頁，共76頁。例1.將一端封閉的均勻直玻璃管開口向下，豎直插入水銀中，當管頂距槽中水銀面8cm時，管內(nèi)水銀面比管外水銀面低2cm。要使管內(nèi)水銀面比管外水銀面高2cm，應(yīng)將玻璃管豎直向上提起多少厘米？已知大氣壓強p0支持76cmHg，設(shè)溫度不變。第六十頁，編輯于星期六：九點二十分。第60頁，共76頁。

分析：均勻直玻璃管、U形玻璃管、汽缸活塞中封閉氣體的等溫過程是三種基本物理模型，所以在做題時必須掌握解題方法。在確定初始條件時，無論是壓強還是體積的計算，都離不開幾何關(guān)系的分析，那么，畫好始末狀態(tài)的圖形，對解題便會有很大用。本題主要目的就是怎樣去畫始末狀態(tài)的圖形以找到幾何關(guān)系，來確定狀態(tài)參量。第六十一頁，編輯于星期六：九點二十分。第61頁，共76頁。解：根據(jù)題意，由圖知P1=P0+2cmHg=78cmHgV1=(8+2)S=10S，p2=p0-2cmHg=74cmHg，V2=[(8+x)-2]·S=(6+x)S．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：x=4.54cm第六十二頁，編輯于星期六：九點二十分。第62頁，共76頁。用氣體定律解題的步驟1.確定研究對象．被封閉的氣體(滿足質(zhì)量不變的條件)；2.寫出氣體狀態(tài)的初態(tài)和末態(tài)狀態(tài)參量(p1，V1，T1)

和(p2，V2，T2)表達式；3.根據(jù)氣體狀態(tài)變化過程的特點，列出相應(yīng)的氣體公式(本節(jié)課中就是玻意耳定律公式)；4.將2種各量代入氣體公式中，求解未知量；5.對結(jié)果的物理意義進行討論．第六十三頁，編輯于星期六：九點二十分。第63頁，共76頁。

[練習]

如圖所示，注有水銀的U型管，A管上端封閉，A、B兩管用橡皮管相通。開始時兩管液面相平，現(xiàn)將B管緩慢降低，在這一過程中，A管內(nèi)氣體體積______，B管比A管液面_____。第六十四頁，編輯于星期六：九點二十分。第64頁，共76頁。增大低

[練習]

如圖所示，注有水銀的U型管，A管上端封閉，A、B兩管用橡皮管相通。開始時兩管液面相平，現(xiàn)將B管緩慢降低，在這一過程中，A管內(nèi)氣體體積______，B管比A管液面_____。第六十五頁，編輯于星期六：九點二十分。第65頁，共76頁。

由V的變化→壓強變化→借助p的計算判斷液面的高低．低

[練習]

如圖所示，注有水銀的U型管，A管上端封閉，A、B兩管用橡皮管相通。開始時兩管液面相平，現(xiàn)將B管緩慢降低，在這一過程中，A管內(nèi)氣體體積______，B管比A管液面_____。增大第六十六頁，編輯于星期六：九點二十分。第66頁，共76頁。例2.

均勻U形玻璃管豎直放置，用水銀將一些空氣封在A管內(nèi)，大氣壓強支持72cmHg,當A、B兩管水銀面相平時.A管內(nèi)空氣柱長度為10cm，現(xiàn)往B管中注入水銀，當兩管水銀面高度差為18cm時，A管中空氣柱長度是多少？注入水銀柱長度是多少？第六十七頁，編輯于星期六：九點二十分。第67頁，共76頁。

分析：如圖所示，由于水銀是不可壓縮的，所以A管水銀面上升高度x時，B管原水銀面下降同樣高度x．那么，當A、B兩管水銀面高度差為18cm時，在B管中需注入的水銀柱長度應(yīng)為(18+2x)cm．第六十八頁，編輯于星期六：九點二十分。第68頁，共76頁。

分析：如圖所示，由于水銀是不可壓縮的，所以A管水銀面上升高度x時，B管原水銀面下降同樣高度x．那么，當A、B兩管水銀面高度差為18cm時，在B管中需注入的水銀柱長度應(yīng)為(18+2x)cm．解：P1=P0=72cmHg，V1=10S，V2＝(10-x)SP2=P0+18＝90cmHg由玻意耳定律有P1V1=P2V2代入數(shù)據(jù)解得x=2cm注入水銀長度為18+2x=22cm第六十九頁，編輯于星期六：九點二十分。第69頁，共76頁。例3

.密閉圓筒內(nèi)有一質(zhì)量為100g的活塞，活塞與圓筒頂端之間有一根勁度系數(shù)k=20N/m的輕彈簧；圓筒放在水平地面上，活塞將圓筒分成兩部分，A室為真空，B室充有空氣，平衡時，l0=0.10m，彈簧剛好沒有形變,如圖所示?，F(xiàn)將圓筒倒置，問這時B室的高度是多少？第七十頁，編輯于星期六：九點二十分。第70頁，共76頁。

例3

.