8.1 气体的等温变化ppt课件
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1、1 气体的等温变化,第八章 气体,学科素养与目标要求,1.知道玻意耳定律的内容、表达式和适用条件. 2.了解pV图象、p 图象的物理意义.,物理观念:,1.会计算封闭气体的压强. 2.能运用玻意耳定律对有关问题进行分析、计算.,科学思维:,了解研究等温变化的演示实验装置和实验过程,对数据进行分析、归纳,得出结论.,科学探究:,自主预习,01,1.气体的三个状态参量:压强p、体积V、温度T. 2.等温变化:一定质量的气体,在温度不变的条件下其 与 变化时的关系. 3.实验探究 (1)实验器材:铁架台、 、气压计、刻度尺等. (2)研究对象(系统):注射器内被封闭的 . (3)实验方法:控制气体
2、和 不变,研究气体压强与体积的关系. (4)数据收集:压强由 读出,空气柱长度由 读出,空气柱长度与横截面积的乘积即为体积.,探究气体等温变化的规律,一,体积,注射器,压强,空气柱,温度,质量,气压计,刻度尺,(6)实验结论:压强跟体积的倒数成 ,即压强与体积成 .,正比,反比,直线,1.内容 一定质量的某种气体,在 不变的情况下,压强p与体积V成 . 2.公式 pVC或 . 3.条件 气体的 一定, 不变.,玻意耳定律,二,p1V1p2V2,反比,质量,温度,温度,4.气体等温变化的pV图象 气体的压强p随体积V的变化关系如图1所示,图线的形状为 ,它描述的是温度不变时的pV关系,称为 .一
3、定质量的气体,不同温度下的等温线是不同的.,等温线,双曲线,图1,1.判断下列说法的正误. (1)在探究气体等温变化的规律时采用控制变量法.() (2)一定质量的气体,在温度不变时,压强跟体积成反比.() (3)公式pVC中的C是常量,指当p、V变化时C的值不变.() (4)一定质量的某种气体等温变化的pV图象是通过原点的倾斜直线.() 2.一定质量的某种气体发生等温变化时,若体积增大了n倍,则压强变为原来的_.,即学即用,重点探究,02,(1)如图甲所示,C、D液面水平且等高,液体密度为,重力加速度为g,其他条件已标于图上,试求封闭气体A的压强.,导学探究,封闭气体压强的计算,一,答案同一水
4、平液面C、D处压强相同,可得pAp0gh.,(2)在图乙中,汽缸置于水平地面上,汽缸横截面积为S,活塞质量为m,汽缸与活塞之间无摩擦,设大气压强为p0,重力加速度为g,试求封闭气体的压强.,答案以活塞为研究对象,受力分析如图, 由平衡条件得mgp0SpS,封闭气体压强的求解方法 1.容器静止或匀速运动时封闭气体压强的计算 (1)取等压面法 同种液体在同一深度向各个方向的压强相等,在连通器中,灵活选取等压面,利用同一液面压强相等求解气体压强.如图2甲所示,同一液面C、D两处压强相等,故pAp0ph;如图乙所示,M、N两处压强相等,从左侧管看有pBpAph2,从右侧管看,有pBp0ph1.,知识深
5、化,图2,(2)力平衡法 选与封闭气体接触的液体(或活塞、汽缸)为研究对象进行受力分析,由平衡条件列式求气体压强.,图3,2.容器加速运动时封闭气体压强的计算 当容器加速运动时,通常选与气体相关联的液柱、汽缸或活塞为研究对象,并对其进行受力分析,然后由牛顿第二定律列方程,求出封闭气体的压强.如图3所示,当竖直放置的玻璃管向上加速运动时(液柱与玻璃管相对静止),对液柱受力分析有: pSp0Smgma,例1如图4所示,竖直静止放置的U形管,左端开口,右端封闭,管内有a、b两段水银柱,将A、B两段空气柱封闭在管内.已知水银柱a长h1为10 cm,水银柱b两个液面间的高度差h2为5 cm,大气压强为7
6、5 cmHg,求空气柱A、B的压强分别是多少.,解析设管的横截面积为S,选a的下端面为参考液面,它受向下的压力为(pAph1)S,受向上的大气压力为p0S,由于系统处于静止状态,则(pAph1)Sp0S, 所以pAp0ph1(7510) cmHg65 cmHg, 再选b的左下端面为参考液面,由连通器原理知:液柱h2的上表面处的压强等于pB,则(pBph2)SpAS,所以pBpAph2(655) cmHg60 cmHg.,图4,答案65 cmHg60 cmHg,玻意耳定律的理解及应用,二,(1)玻意耳定律成立的条件是什么?,导学探究,答案一定质量的气体,且温度不变.,(2)用p1V1p2V2解题
7、时各物理量的单位必须是国际单位制中的单位吗?,答案不必.只要同一物理量使用同一单位即可.,(3)玻意耳定律的表达式pVC中的C是一个与气体无关的常量吗?,答案pVC中的常量C不是一个普适恒量,它与气体的种类、质量、温度有关,对一定质量的气体,温度越高,该常量越大.,1.常量的意义 p1V1p2V2C,该常量C与气体的种类、质量、温度有关,对一定质量的气体,温度越高,该常量C越大. 2.应用玻意耳定律解题的一般步骤 (1)确定研究对象,并判断是否满足玻意耳定律的条件. (2)确定初、末状态及状态参量(p1、V1;p2、V2). (3)根据玻意耳定律列方程求解.(注意统一单位) (4)注意分析隐含
8、条件,作出必要的判断和说明.,知识深化,特别提醒确定气体压强或体积时,只要初、末状态的单位统一即可,没有必要都转换成国际单位制.,例2(2019新余第四中学、上高第二中学联考)如图5所示,竖直放置的导热汽缸,活塞横截面积为S0.01 m2,可在汽缸内无摩擦滑动,汽缸侧壁有一个小孔与装有水银的U形玻璃管相通,汽缸内封闭了一段高为H70 cm的气柱(U形管内的气体体积不计).已知活塞质量m6.8 kg,大气压强p01105 Pa,水银密度13.6103 kg/m3,g10 m/s2. (1)求U形管中左管与右管的水银面的高度差h1;,图5,答案5 cm,解析以活塞为研究对象,p0Smgp1S,而p
9、1p0gh1,(2)若在活塞上加一竖直向上的拉力使U形管中左管水银面高出右管水银面h25 cm,求活塞平衡时与汽缸底部的高度为多少厘米(结果保留整数).,答案80 cm,解析活塞上加一竖直向上的拉力,U形管中左管水银面高出右管水银面h25 cm 封闭气体的压强p2p0gh2(110513.6103100.05) Pa93 200 Pa,汽缸内的气体发生的是等温变化,根据玻意耳定律,有:p1V1p2V2 代入数据:106 80070S93 200hS 解得:h80 cm.,例3如图6所示,一开口向上的汽缸固定在水平地面上,质量均为m、横截面积均为S且厚度不计的活塞A、B将缸内气体分成、两部分.在
10、活塞A的上方放置一质量为2m的物块,整个装置处于平衡状态,此时、两部分气体的长度均为l0.已知大气压强与活塞质量的关系为p0 ,活塞移动过程中无气体泄漏且温度始终保持不变,不计一切摩擦,汽缸足够高.现将活塞A上面的物块取走,试求重新达到平衡状态后,A活塞上升的高度.,答案0.9l0,图6,设末态时部分气体的长度为l2,则由玻意耳定律可得p2l0Sp2l2S,设末态时部分气体的长度为l1,则由玻意耳定律可得p1l0Sp1l1S,故活塞A上升的高度为hl1l22l00.9l0,气体等温变化的pV图象或p 图象,三,(1)如图甲所示为一定质量的气体在不同温度下的pV图线,T1和T2哪一个大?,导学探
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