【高中物理】氣體的等溫變化+課件+高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊+

氣體的等溫變化

逆風而行的物理17世紀中葉，玻意耳與助手胡克進行了一系列關(guān)于空氣壓力的實驗?？墒牵Ｒ舛墓ぷ魇艿疆敃r教會中許多人的攻擊，他們不相信空氣有“重量”，更不相信這一“重量”能抵擋住托里拆利管中水銀柱的壓力。有人甚至說，管中水銀柱的上升是因為水銀被一根“無形的線”牽著。玻意耳設(shè)計的實驗他在一根一端封閉的U形管內(nèi)灌入少量水銀，先使左右兩臂內(nèi)的水銀面等高，然后從較長的右臂(開端)向管內(nèi)緩緩倒入一些水銀，使較短的左臂(閉端)內(nèi)的空氣柱受壓縮變短。玻意耳測出封閉端空氣柱的長度和相應(yīng)的兩端水銀面的高度差，然后再緩緩倒入一些水銀，再測出空氣柱的長度和相應(yīng)的兩端水銀面的高度差，依次測出數(shù)據(jù)。實驗：探究氣體等溫變化的規(guī)律以玻璃管內(nèi)封閉的氣體為研究對象，可由氣壓計讀出管內(nèi)氣體的壓強，從玻璃管的刻度上直接讀出管內(nèi)氣體的體積。在保持氣體溫度不變的情況下，改變氣體的體積，測量多組數(shù)據(jù)即可研究氣體壓強與體積之間的關(guān)系。實驗步驟的思考思考：1.實驗操作過程中應(yīng)該注意什么問題？2.壓強和體積的單位怎樣確定比較合理和方便？物理量壓強p體積V通過計算或描繪p-V圖像玻意耳定律

玻意耳定律的微觀解釋玻意耳定律反映了氣體宏觀狀態(tài)的變化規(guī)律，這一規(guī)律可用分子動理論的觀點從微觀角度加以解釋。氣體的壓強取決于溫度和容器內(nèi)氣體的分子數(shù)密度。當質(zhì)量一定的氣體溫度不變時，氣體的壓強僅與氣體的分子數(shù)密度有關(guān)。故體積越小，氣體分子數(shù)密度越大，單位時間內(nèi)撞擊單位面積的分子數(shù)越多，氣體的壓強就越大。玻意耳定律的應(yīng)用為適應(yīng)太空環(huán)境，去太空旅行的航天員都要穿航天服。航天服是一種高科技產(chǎn)品，它有一套生命保障系統(tǒng)，這套系統(tǒng)為航天員提供了合適的溫度、氧氣和氣壓，讓航天員在太空如同在地面上一樣舒適。研究一下，航天服內(nèi)為什么要有一套調(diào)節(jié)壓力的系統(tǒng)?航天員在地球上正常生活和工作時受到的外部壓強是一個大氣壓，身體內(nèi)(如肺泡)氣體產(chǎn)生的壓強和身體外的大氣壓強處于平衡狀態(tài)。當航天員進入太空時，體外的壓強很快減小，根據(jù)玻意耳定律，這時肺泡內(nèi)氣體的體積會急劇增大，如果不采取一定措施的話，可能使肺泡膨脹破裂。當航天員返回地面時，體外的壓強很快增大，同樣根據(jù)玻意耳定律可知，肺泡內(nèi)氣體的體積會急劇減小，會使肺泡被壓縮。為了保障航天員在任何狀況下體內(nèi)外的壓強平衡，因此航天服內(nèi)需要有一套調(diào)節(jié)壓力的系統(tǒng)。思考與練習(xí)一個體積為V的氣泡自池塘底浮起，若水深為3m，氣泡從池底上升到水面時體積將變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦?(設(shè)水底和水面溫度相同，大氣壓強p0=1.0×105Pa，水的密度ρ=1.0×103kg/m)分析：由于水底和水面溫度相同，而且氣泡在上升過程中質(zhì)量沒有發(fā)生變化，所以遵循玻意耳定律。只要算出氣泡在水底和水面時的內(nèi)部氣體壓強，即可求出體積的變化情況。思考與練習(xí)一段長為10cm的水銀柱,把空氣封閉在一端開口、粗細均勻的靜止長直玻璃管內(nèi)。如果外界大氣壓強為75cmHg,當玻璃管內(nèi)空氣壓強為70cmHg時,玻璃管一定處于A.開口向右水平放置狀態(tài)B.開口向下傾斜放置狀態(tài)C.開口向下豎直放置狀態(tài)D.開口向上豎直放置狀態(tài)思考與練習(xí)在“探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強與體積的關(guān)系”的實驗中,下列操作正確的是A.調(diào)節(jié)空氣柱長度