【已修改】：81《气体的等温变化》课件(新人教版 选修3-3)

8、1气体的等温变化1、温度2、体积3、压强热力学温度T：开尔文T=t＋273K体积V单位：有L、mL等压强p单位：Pa（帕斯卡）气体的状态参量一、复习小实验能吹起气球吗？？同学们观察到什么现象？几何性质热学性质力学性质TVP复习：气体状态的描述（气体的三个状态参量）自行车轮胎被钉子扎了，过了一段时间后，轮胎扁了.情景1:情景2:夏天自行车轮胎打得过足，在日光照射下，容易爆胎，爆胎前。判断下面两个情景中轮胎中气体的状态参量发生了什么变化？(一)气体的等温变化m不变T不变如何确定气体的状态参量呢？温度（T）----------温度计体积（V）----------容器的容积压强（p）-----------气压计动手体验定性关系（等温变化过程中压强与体积的关系）（二）实验探究结论：V减小，P增大猜想：P、V反比定量研究：设计一个实验研究一定质量的气体在等温变化过程中压强与体积的定量关系（二）实验探究1、实验中的研究对象是什么？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？猜想：P、V反比一定质量的气体封闭缓慢移动活塞Mm横截面积S(M+m)gPsP0s求压强Ps=P0s+(M+m)gh玻意耳实验的示意图求压强Ps=p0s+mgPs=p0s+ρghsP=p0+ρgh即时应用1.已知大气压强为p0，如图8－1－3所示，竖直的U形管内A、B两部分被水银柱密封着，则两部分气体的压强分别为：pA＝____________；pB＝__________.图8－1－3PB=P0+ρgl2PA=PB+ρgl1PA=P0+ρgl1+ρgl2求压强（1）研究的是哪一部分气体?（3）如何测V?（4）如何测量p？如何改变p?根据高度差数据测量空气柱的长度（2）如何保证封闭气体的温度不变?不能用手触摸玻璃管实验数据的处理实验次数12345压强（×105Pa)3.02.52.01.51.0体积(L)1.31.62.02.74.0p/10Pa51/V12300.20.40.60.8实验探究结论：在温度不变时，压强p和体积V成反比。玻意耳定律一定质量的理想气体，在温度保持不变的情况下，压强p与V成反比，或压强P与体积V的乘积保持不变，即：PV=常量一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积成反比（三）玻意耳定律1、内容：2、表达式：3、图像：CPV2211VPVPP1/VPVVP1VCP一、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、公式表述：pV=常数或p1V1=p2V23.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p/10Pa5V12301234二.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.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？Vp1230结论:t3t2t12、图象意义(1)物理意义:反映压强随体积的变化关系(2)点意义:每一组数据---反映某一状态(3)结论:体积缩小到原来的几分之一,压强增大到原来的几倍.体积增大到原来的几倍,它的压强就减小为原来的几分之一.用气体定律解题的步骤1．确定研究对象．被封闭的气体(满足质量不变的条件)；2．用一定的数字或表达式写出气体状态的初始条件(p1，V1，T1，p2，V2，T2)；3．根据气体状态变化过程的特点，列出相应的气体公式(本节课中就是玻意耳定律公式)；4．将各初始条件代入气体公式中，求解未知量；5．对结果的物理意义进行讨论．压强的计算例题1：求:被封闭气体A的压强．其中(1)、(2)、(3)图中的玻璃管内都灌有水银，(4)图中的小玻璃管浸没在水中．大气压强p0＝76cmHg.(p0＝1.01×105Pa，g＝10m/s2，ρ水＝1×103kg/m3)【精讲精析】(1)pA＝p0－ph＝76cmHg－10cmHg＝66cmHg.(2)pA＝p0－ph＝76cmHg－10×sin30°cmHg＝71cmHg.(3)pB＝p0＋ph2＝76cmHg＋10cmHg＝86cmHg，pA＝pB－ph1＝86cmHg－5cmHg＝81cmHg.(4)pA＝p0＋ρ水gh＝1.01×105Pa＋1×103×10×(1.2－0.8)Pa＝1.05×105Pa.【答案】见精讲精析变式训练如图所示，活塞的质量为m，缸套的质量为M，通过弹簧吊在天花板上，汽缸内封有一定质量的气体，缸套和活塞间无摩擦，活塞面积为S，大气压强为p0，则封闭气体的压强为()A．p＝p0＋mgSB．p＝p0＋M＋mgSC．p＝p0－MgSD．p＝mgSC若知道弹簧的劲度K和伸长量X，还可以怎么算？例题2：如图所示为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线，则下列说法正确的是()A．从等温线可以看出，一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成反比B．一定质量的气体，在不同温度下的等温线是不同的C．由图可知T1T2D．由图可知T1T2ABD例题3：一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。答案：1.25×105Pa变式训练如图所示，钢筒质量为40kg，活塞质量为20kg，横截面积为100cm2，钢筒放在水平地面上时，气柱长度为10cm，大气压强为1×105Pa，温度为7℃，求：当竖直向上提活塞杆，将钢筒缓慢地提起来时，气柱多长？解：在地面上，压强为p，气柱长为l提起时，压强为p1，气柱长为l1在地面上时，对活塞：，根据平衡条件有pS＝p0S＋mgp＝p0＋mgS＝1.2×105Pa.提起后以钢筒为研究对象，根据平衡条件有p0S＝p1S＋Mg，p1＝p0－MgS＝6×104Pa.选铜筒内封闭气体为研究对象，根据玻意耳定律有plS＝p1l1S，l1＝plp1＝1.2×105×106×104cm＝20cm.答案：20cm例题4：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。解设容器原装气体为研究对象。初态p1=20×105PaV1=10LT1=T末态p2=1.0×105PaV2=？LT2=T由玻意耳定律p1V1=p2V2得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。练习：如图所示为某压缩式喷雾器储液桶，其容量是5.7×10－3m3，往桶内倒入4.2×10－3m3的药液后开始打气，假设打气过程中药液不会向外喷出．如果每次能打进2.5×10－4m3的空气，要使喷雾器内空气的压强达到4atm，应打气几次？这个压强能否使喷雾器内的药液全部喷完？(设标准大气压为1atm，打气过程中不考虑温度的变化)【精讲精析】设标准大气压为p0，药桶中空气的体积为V，打气N次后，喷雾器中的空气压强达到4atm，打入气体在1atm下的体积为2.5N×10－4m3.选取打气N次后药桶中的空气为研究对象，由玻意耳定律得p0V＋p0×2.5N×10－4＝4p0V.其中V＝5.7×10－3m3－4.2×10－3m3＝1.5×10－3m3.代入上式后解得N＝18次．当空气完全充满药桶后，如果空气压强仍然大于大气压，则药液可以全部喷出，否则不能完全喷出．由玻意耳定律得4p0V＝p×5.7×10－3.解得p＝1.053p0p0，所以药液可以全部喷出．【答案】18能变式训练一个体积为V的钢瓶中，装有压强为p的理想气体．在恒温情况下，用容积为ΔV的抽气机抽气，如图所示．求抽n次后钢瓶中的气体压强多大？解析：由于每一次抽气均为等温变化过程，可根据玻意耳定律得第一次抽气：pV＝p1(V＋ΔV)可得p1＝pVV＋ΔV第二次抽气：p1V＝p2(V＋ΔV)可得p2＝p1VV＋ΔV＝pVV＋ΔV2……则第n次抽气后气体压强为pn＝pVV＋ΔVn.