当前位置:
文档之家› 物理选修3-3_8.1气体的等温变化1
物理选修3-3_8.1气体的等温变化1
小结:
1、玻意耳定律 2、p-V图像(等温线)
解后反思:如果同学们熟悉了利用液体气压计确定气体 压强的方法,知道:封闭在气压计中的气体压强等于大 气压强与两管中水银柱高度差产生的压强之和或差的结 果,在选取研究对象后,直接根据题意所画的几何示意 图确定出初、末状态的压强和体积,直接代用玻意尔定 律可求解。
(3)受力平衡法:选与封闭气体接触的液柱为研究对象进行受 力分析,由F合=0列式求气体压强.
练习: 下列各图装置均处于静止状态。设大气压强 为P0,用水银(或活塞)封闭一定量的气体在 玻璃管(或气缸)中,求封闭气体的压强P
P =ρgh
P—帕 h—米
P =? cmHg(柱) h
h
①
h
P =P0
②
P =P0+ρgh
( AC)
A、内外空气对缸套的总作用力方向向上,大小为 Mg B、内外空气对缸套的总作用力方向向下,大小为 mg C、气缸内空气压强为P0-Mg/S D、气缸内空气压强为P0+mg/S
[例2]如图所示,一根一端封闭的玻璃管开口向下插入水银 槽中,内封一定质量的气体,管内水银面低于管外,在温度不
变时,将玻璃管稍向下插入一些,下列说法正确的是(AD)
求用固体(如活塞等)封闭在静止容 器内的气体压强,应对固体(如活 塞等)进行受力分析。然后根据平 衡条件求解。
练习:
⑦ m
S
⑧
S′
m S
气体对面的压力与面垂直: F=PS
PS
P0S G
PS = P0S+mg mg
P = P0 + s
PS
PS =mg +P0S'cosθ N
PS = mg+P0S
P0S′ G
强调思路,由V的变化→压强变化→借助p的计算判 断液面的高低.
大展身手
如图所示,汽缸内封闭着一定温度的气体,气体长 度为12cm。活塞质量为20kg,横截面积为100cm²。 已知大气压强为1×105Pa。 求:汽缸开口向上时,气体的长度。
解:以缸内封闭气体为研究对象,
初态:p1 p0 1105 Pa, V1 L1S
复习回顾
一、玻意耳定律 1、内容: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。 2、公式: pV=C(常数) 或p1V1=p2V2
3.条件: 一定质量气体且温度不变
4、适用范围:温度不太低,压强不太大
二.等温变化图象
1、特点: (1)等温线是双曲线的一支。
(2)温度越高,其等温线离原点越远.
小试牛刀
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。
解:以气体为研究对象,
由 p1V1 得p2V2
p2
p1V1 V2
1.25 105 Pa
利用玻意耳定律的解题思路
(1)明确研究对象(气体); (2)分析过程特点,判断为等温过程; (3)列出初、末状态的p、V值; (4)根据p1V1=p2V2列式求解;
猜想: 温度不变时,气体的压强和体积之间有什 么关系?
三、实验探究
实验探究
采用仪器
1、研究对象是什么?
2、如何控制气体的质量m、 温度T保持不变
3、如何改变压强P、 体积 V
4、如何测量压强P、体积V?
移动注射 器,气体 压强传感 器
三、实验探究气体等温变化的规律
设计实验 (测量哪些物理量)
气
A.玻璃管内气体体积减小; B.玻璃管内气体体积增大
C.管内外水银面高度差减小; D.管内外水银面高度差增大.
[练习] 如图所示,注有水银的U型管,A管上端封闭, A、B两管用橡皮管相通.开始时两管液面相平,现将 B管缓慢降低,在这一过程中,A管内气体体积_增__大_, B管比A管液面__低__.
四 、试验结论---玻意耳定律
1
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。
2
公式表示
pV=常数 或p1V1=p2V2
4
使用范围
3
图像表述
p
p
·A
·A
0
1/V 0
温度不太低,压强不太大 5 使用条件 质量一定,温度不变
V
五、p-V图像(等温线)
p
p
·A ·B
0
1/V 0
V
2、图象意义:
(1)物理意义:反映压强随体积的变化关系
(2)图像上每点的意义:
每一组数据---反映某一状态
例. 某个容器的容积是10L,所装气体的压强是 20×105Pa。如果温度保持不变,把容器的开关打开 以后,容器里剩下的气体是原来的百分之几?设大气 压是1.0×105Pa。
解 选容器原装气体为研究对象。
以水银柱上方的气体为研究对象,根据P1V1=P2V2可得: (768-750) ×80s=(h-740) ×90s,解得:h=756mm
例1、如图所示,活塞质量为m,缸套质量为M, 通过弹簧吊在天花板上,气缸内封住了一定质 量的空气,而活塞与缸套间无摩擦,活塞面积 为S,大气压强为P0,则下列说法正确的是
第八章《气体》
8.1气体的等温变化
第1课时
一 问题的引入
生活实例:夏天打足气的自行车在烈日下曝 晒,会出现什么现象?原因是什么?
T升高,P增大,V变大
1、描述气体的三个状态参量
压强(p,力学性质)、 体积(V,几何性质)、 温度(T,热学性质)
2、控制变量法
二、等温变化( m不变;T不变)
一定质量的气体,在温度不变时发生的状态 变化过程,叫做气体的等温变化。
过原点的直线 双曲线的一支
物理意义:等温线上的某点表示气体的一个确定 状态。同一条等温线上的各点温度相同,即p与V 乘积相同。
思考与讨论
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?
p
23 1 0
结论:t3>t2>t1
V
不同温度下的等温线,离原点越远,温度越高。
⑨
M
Sm
⑩ Sm
M
以活塞为研究对象 mg+PS = P0S
以气缸为研究对象 Mg+PS = P0S
课本习题2:水银气压计中混入一个气泡,上升到水银 柱的上方,使水银柱上方不再是真空。当实际大气压相 当于768mm高的水银柱产生的压强时,这个水银气压 计的读数只有750mm,此时管中的水银面到管顶的距 离为80mm。当这个气压计的读数为740mm水银柱时, 实际的大气压相当于多高的水银柱产生的压强?设温度 保持不变。 解:情景示意图如图(1)再分析 可知气压计变成740mm水银柱是 由大气压发生变化而引起的。如图 (2)要求出此时大气压的值,须 研究水银柱上方的气体的压强。
③
P =P0- ρgh
连通器原理:同种液体在同一高度压强相等
h
④
P =P0- ρgh
h
⑤
P =P0- ρgh
h
⑥
P =P0+ρgh
例:计算图2中各种情况下,被封闭气体的压强。 (标准大气压强p0=76cmHg,图中液体为水银)
76cmHg
51cmHg
63ห้องสมุดไป่ตู้5cmHg
51cmHg
101cmHg
二、平衡态下活塞、气缸密闭气体压强的计算
初态 p1=20×105Pa V1=10L 末态 p2=1.0×105Pa V2=?L 由玻意耳定律 p1V1=p2V2得
T1=T T2=T
即剩下的气体为原来的5%。
就容器而言,里面气体质量变了,似乎是变质量问题了,但若 视容器中气体出而不走,就又是质量不变了。
变式拓展:(课本习题1)一个足球的容积是2.5L。用 打气筒给这个足球打气,每打一次都把体积为125mL、 压强与大气压强相同的气体打进球内。如果在打气前足 球就已经是球形并且里面的压强与大气压强相同。打了 20次后,足球内部空气的压强是大气压的多少倍?你在 得出结论时考虑到了什么前提?实际打气时的情况能够 满足你的前提吗? 解:研究对象:打完20次气后足球内的气体,假设气体的 温度和球的体积均不发生变化,设大气压强为p0,则
初态:压强p1=p0, V1=2.5+0.125×20=5L 末态:压强p2=? 体积为打气后V2=2.5L, 据玻意耳定律有:p1V1=p2V2 得:
p0×5=p2×2.5解得:p2=2p0
专题:密闭气体压强的计算
第2课时
气体压强产生的原因: 大量分子无规则运动,频繁与器壁碰撞,宏观上对器 壁产生了持续的压力。单位面积所受压力,叫压强。
如何测 体积、压强
体
定
数据处理(图猜像想法)
律 演
乘积一定
示
仪
注意事项 (质量一定,温度不变)
数据采集
思考与讨论
气体的等温变化
V/ml
P/Kpa
1/V
1
10
101.10
2
8
124.80
3
6
159.40
4
12
84.90
5
14
72.80
P增大,V减小,P,V间到底什么关系?猜想!
数据处理 1
2 3
算一下P,V乘积。 作P,V图像,观察结果 作P,1/V图像,观察结果
压强是相等的。
2.计算方法
(1)连通器原理:根据同种液体在同一水平 液面处压强相等,在连通器内灵活选取等 压面.由两侧压强相等列方程求解压强.
例如图中,同一液面C、D处压强相等 pA=p0+ph.
(2)参考液片法:选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研 究对象,分析液片两侧受力情况,建立平衡方程消去面积, 得到液片两侧压强相等,进而求得气体压强. 例如,图中粗细均匀的U形管中封闭了一定质量的气体A, 在其最低处取一液片B,由其两侧受力平衡可知 (pA+ph0)S=(p0+ph+ph0)S.即pA=p0+ph.