2.2 气体的等温变化 学案-(2019)新人教版高中物理选择性必修第三册.docx
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1、第二章气体、固体和液体第2节气体的等温变化【素养目标】1、知道什么是等温变化;2、知道玻意耳定律是实验定律;掌握玻意耳定律的内容和公式;知道定律的适用条件。3、理解气体等温变化的 p-V 图象的物理意义;4、知道用分子动理论对玻意耳定律的定性解释;5、会用玻意耳定律计算有关的问题。【必备知识】知识点一、气体的状态参量用来描述气体状态的体积、压强、温度三个物理量叫气体的状态参量。(1)体积:气体的体积是指气体分子所充满容器的容积,即气体所能到达的空间。单位:米3(m3),1 m3103 dm3(L)106 cm3(mL)。(2)温度:表示物体的冷热程度。从分子动理论来看,标志着物体内部分子无规则
2、热运动的剧烈程度。单位:开尔文(K),热力学温度与摄氏温度的关系:Tt273.15 K。(3)压强:气体的压强是气体分子频繁地碰撞器壁而产生的。单位:帕斯卡(Pa),一个大气压约为1.01105 Pa。一定质量的气体,它的体积、压强、温度的变化是相互联系的,对于一定质量的气体来说,这三个量不变,我们就说气体处于一定的状态中;如果三个量中有两个改变或三个都发生改变,我们就说气体状态发生了变化。知识点二、玻意耳定律(1)内容:一定质量的某种气体,在温度不变的情况下,压强p与体积V成反比,即pV常量,或p1V1p2V2。其中p1、V1和p2、V2分别表示气体在1、2两个不同状态下的压强和体积。(2)
3、研究对象:一定质量的气体,且这一部分气体保持温度不变。(3)适用条件:压强不太大(与大气压相比),温度不太低(与室温相比)。被研究的气体质量不变,温度不变。(4)数学表达式:,或p1V1p2V2,或pVC(常量)。知识点三、气体等温变化的pV图象在pV坐标系上,每一个点表示气体的一个状态,一定质量的气体在温度不变时,其压强随体积的变化而变化的规律,在pV直角坐标系上,是一条被称为等温线的曲线(如图甲所示)。若将横坐标改为,则在p直角坐标系中,表示等温变化的图线变为通过坐标原点的斜直线(如图乙所示)。(1)在pV图中,等温线是以两坐标轴为渐近线的一簇双曲线(反比例函数),每一条双曲线表示一个等温
4、变化过程,由定质量理想气体状态方程pVC(常量)可知:过等温线上任意一点作两坐标轴的平行线围成的“矩形面积”,表示该状态下的pV值,“面积”越大,pV值就越大,对应的T值也越大,在图甲所示中,T2T1。(2)定质量气体的等温变化过程,也可以用p图象来表示,如图乙所示。等温线是通过原点的直线,由于气体的体积不能无穷大,所以靠近原点附近处应用虚线表示,该直线的斜率kp/pVT,即斜率越大,气体做等温变化的温度越高。【课堂检测】1如图所示,容器A的容积V1=9 L,内部充满空气,压强p1=1.0106 Pa,真空容器B的容积 V2=10 L,由一个带阀门K的细管与A相通。现打开阀门K一会儿,关闭后容
5、器A中的压强降到p2=6.0105Pa,已知两容器导热性能良好,此过程中环境温度保持不变,求容器B中空气压强P3多大?【答案】【详解】将容积A中的气体等温变到压强,体积为,由玻意耳定律有 将的气体等温装入容器B,压强为,由玻意耳定律有 解得2小明在一个带刻度的玻璃瓶口上,装上带细管的瓶塞,用它来测量泳池池水的深度。入水前,盖紧瓶塞,封闭细管;瓶子到达池底时,瓶口向下,打开细管,让水流入瓶中(瓶中气体不外溢),稳定后再次封闭细管,此时瓶中液面如图(b)所示,将瓶旋转,瓶口朝上,此时瓶中液面如图(c)所示,已知当地大气压强p0=1.0105Pa,水的密度p=10103kg/m3,重力加速度g取10
6、m/s2,玻璃瓶刻度单位为mL,忽略环境温度变化,则:(1)由图(b)、(c)可知图(c)中气体体积是多少?并请推算瓶子的总体积V;(2)该泳池的池水深度是多少?【答案】(1)200mL;300mL(2)5m【详解】(1)由图(b)、(c)可知图(c)中气体体积因水的体积为100mL,则瓶子的总体积V=300mL;(2)在水面气体的压强p=p0=1.0105Pa在水中时气体的压强 由玻意耳定律可知 联立解得h=5m【素养作业】1容积V=10L的钢瓶充满氧后,压强p=20atm,打开钢瓶盖阀门,让氧气分别装到容积为V0=5L的小瓶子中去,若小瓶子已抽成真空,分装到小瓶子中的氧气压强均为p0=2a
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