8.1气体的等温变化

导入新课打气筒是怎么打气的？生活中许多现象表明，气体的压强、体积、温度三个状态参量之间存在一定的关系。本节我们研究一种特殊情况：一定质量的气体，在温度不变的条件下其压强与体积变化时的关系我们把这种变化叫做等温变化第八章气体第一节气体的等温变化教学目标1.知识与能力了解温度、压强、体积三个参量之间的等量关系通过实验探究、验证气体等温变化的关系2.过程与方法用实验方法探究气体等温变化规律体会控制变量法在实验中的应用3.情感态度与价值观体会发现乐趣，形成探究物理规律的良好习惯重点探究气体等温变化的规律，学会用图像处理问题难点掌握玻意耳定律，进行相应计算气体的等温变化本节导航玻意耳定律气体等温变化的P-V图像气体的等温变化气体在温度不变的状态下，发生的变化叫做等温变化。回想1、温度热力学温度T：开尔文T=t＋273K2、体积体积V单位：有L、mL等压强p单位：Pa（帕斯卡）3、压强1.气体的状态参量2.探究气体等温变化的规律方法研究在物理学中，当需要研究三个物理量之间的关系时，往往采用“保持一个量不变，研究其它两个量之间的关系，然后综合起来得出所要研究的几个量之间的关系”，☆控制变量的方法实验探究气体等温变化的规律研究对象：被封闭的气体注意事项：防漏气、保温实验目的：在温度保持不变时，研究一定质量气体的压强和体积的关系由实验数据得可近似得如下图像，实验结论：在温度不变时，压强p和体积V成反比。玻意耳定律英国科学家玻意耳和法国科学家马略特各自通过实验发现，一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积成反比。即CPV或者2211VPVP（表示气体在1、2两个不同状态下的压强和体积）这个规律叫做玻意耳定律图线：是一条以纵轴和横轴为渐近线的双曲线，称等温线．一定质量气体保持在不同温度下，可以得到一簇双曲线．温度越高，图线越向上移，即T2＞T1解释：气体的压强微观上决定于单位体积内的分子数和气体分子的平均速率．温度不变时，气体分子的平均速率不变，气体的压强只决定于单位体积内的分子数．气体的体积增大n倍，气体分子密度变为原来的，气体压强就减小n倍，所以气体的压强与体积成反比。玻意耳定律使用于压强不太大（和大气压比较）、温度不太低（和室温比较）的任何气体。适用条件小资料《玻意耳定律的发现者----玻意耳》玻意耳定律的发现者——玻意耳玻意耳（robertboyle，1627－1691）是英国物理学家和化学家。1627年1月25日诞生于爱尔兰的利斯莫尔城。他八岁开始在爱顿小学学习。1638年随家庭教师一起周游欧洲大陆，先后在法国、瑞士和意大利求学。1644年回到英格兰，在多塞特郡的斯泰布里奇定居，阅读了大量有关哲学、自然科学和神学的书籍，并且开始进行科学实验。斯泰布里奇位于牛津和伦敦之间，交通很方便，玻意耳自建了一个实验室，两地学者经常来这里聚会，探讨物理学、化学和农业化学方面的学术问题。玻意耳把这一科学家的聚会叫做“无形大学”。1654年玻意耳迁居牛津，在牛津大学建立了一个实验室，积极参与“牛津圈”。《玻意耳定律的发现者----玻意耳》1659年玻意耳利用由胡克研制成的真空泵，开始对空气的性质进行研究。1660年出版了第一部著作《论空气的重量及其物理力学性质的新实验》。1662年玻意耳发现了气体的玻意耳定律。1680年被推选为皇家学会会长，因为身体不好，他谢绝了任命，后来隐居在祖传的庄园里著书立说。《玻意耳定律的发现者----玻意耳》气体等温变化的P-V图像为验证两个物理量之间是否存在线性关系，可以建立甲图为了直观的描述压强跟体积的关系通常用乙图一定质量的气体，不同温度下的等温线之不同的T1T2P0V想一想图乙中的两条等温线哪条是温度较高时？是怎样判断的呢？本章小结知道什么是气体的等温变化掌握玻意耳定律的内容和公式理解p-V图上等温变化的图象及其物理意义培养用图像处理问题的能力高考链接1.(05河北)如图所示，绝热隔板K把绝热的气缸分隔成体积相等的两部分，K与气缸壁的接触是光滑的。两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b。气体分子之间相互作用势能可忽略。现通过电热丝对气体a加热一段时间后，a、b各自达到新的平衡（）Ａ．a的体积增大了，压强变小了Ｂ．b的温度升高了Ｃ．加热后a的分子热运动比b的分子热运动更激烈Ｄ．a增加的内能大于b增加的内能BCDKba解析由加热a的T升高，因而分子运动加强PV=kT，由绝热得P增大V增大，A错C对；Va增大对b做功，所以Tb增大，B对；由热力学第二定律的D对。（05四川)一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程。设气体分子间的势能可忽略，则在此过程中（）Ａ．外界对气体做功，气体分子的平均动能增加Ｂ．外界对气体做功，气体分子的平均动能减小Ｃ．气体对外界做功，气体分子的平均动能增加Ｄ．气体对外界做功，气体分子的平均动能减小D解析由体积膨胀得气体对外做功，对外做功表示内能减少，又绝热表示不对外吸收能量，W=Q+U，因而分子平均动能减少。(05北京)下列关于热现象的说法，正确的是（）A．外界对物体做功，物体的内能一定增加B．气体的温度升高，气体的压强一定增大C．任何条件下，热量都不会由低温物体传递到高温物体D．任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能D解析由W=Q+U可知A错;由V,T,P三者之间关系知B错；由热力学第二定律的C错;因而正确答案为D课堂练习A．保持不变B．一直变大C．先变大后变小D．先变小后变大r01.甲、乙两个分子，当它们之间的距离为时，相互作用的分子力是零，现把它们靠近，使两分子间的距离小于，然后把甲固定，释放乙。在乙分子远离甲的运动过程中，乙的速度()r0Clhlhl0lhl，02.如右图所示，两端封闭的等臂U形管中，两边的空气柱a和b被水银柱隔开，当U形管竖直放置时，两空气柱的长度差为h，现将这个管放平，使两臂位于同一水平面上，稳定后两空气柱的长度差为l，若温度不变，则()A.B.C.D.A3.用带刻度的注射器验证玻意耳—马略特定律，整个装置符合实验要求。已知注射器容积是V，全部刻度长是l，活塞和框架总重是G，对活塞竖直向上的拉力大小是F。要计算封闭气体的压强，还需要测根据上述的测量的量，可求出封闭气体的压强P=大气压强P0PPGFLV0()4.一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积成。反比5.为什么自行车太阳底下曝晒就会爆胎？因为车胎内的气体因温度升高而压强增大、体积膨胀6.如图所示，一个上下都与大气相通的直圆筒，内部横截面积为S=0.01m2，中间用两个活塞A和B封住一定质量的气体。A、B都可沿圆筒无摩擦地上下滑动，且不漏气。A的质量不计，B的质量为M，并与一劲度系数为k=5×103N/m的较长的弹簧相连。已知大气压p0=1×105Pa，平衡时两活塞之间的距离l0=0.6m，现用力压A，使之缓慢向下移动一段距离后，保持平衡。此时用于压A的力F=500N。求活塞A下移的距离。SlxlSFpSlp0000lkFlSFplp0000解：设活塞A下移距离为l，活塞B下移的距离为x对圆柱筒中的气体运用玻—马定律，可得方程：根据胡克定律，活塞B移动x后弹簧的弹力有：F=kx将这两个方程联立，去掉x得将数值代入得：l=0.3m答：活塞A下移的距离是0.3m。7.某个容器的容积是10L，所装气体的压强是2×106Pa如果温度保持不变，把容器的开关打开后，容器里剩下的气体是原来的百分之几？设大气压是1×105Pa.解：可认为气体膨胀过程等温变化设容器原装气体为研究对象61210pPa521.010pPa110VL末态根据波意耳定律1122pVpV5112522010102001.010pVVLLp10100%5%200LL初态剩下的气体为原来的课后习题答案1.设大气压强为P0，根据玻意耳定律2211VPVPShghpShghp2010水银水银cmhghpghph25100水银水银所以,玻璃管开口向下竖直放置时，气柱长度25cm2.根据波意耳定律设水银柱横街面积为S，则7409075076880gghSggSh=756mm即此时的大气压相当于756mm高的水银柱产生的压强约为100800Pa3.小王仅用了两组数据而得出其规律，这不是科学的，应该通过大量的实验数据;小张的看法也不对，错误有二，第一，仅测两组数据就确定一条直线时不准确的，第二，如果测量是多组数据，在确定直线时，应该使测量值的坐标点分布在直线的两侧，如果远离直线的点应舌去。