气体的等温变化—人教版高中物理选修课件.ppt

1、打足气的自行车在烈日下暴晒，常常会爆胎，为什么？打足气的自行车在烈日下暴晒，常常会爆胎，为什么？车胎内的气体因车胎内的气体因升高而升高而增大，增大，膨胀。膨胀。知识准备知识准备2 2、控制变量法、控制变量法1 1、描述气体的三个状态参量、描述气体的三个状态参量温度（温度（T T）、体积（）、体积（V V）、压强（）、压强（P P）想一想：想一想：温度不变时，气体的压强和体积之间有什么关系？温度不变时，气体的压强和体积之间有什么关系？一定质量的气体，在温度不变时发一定质量的气体，在温度不变时发生的状态变化过程，叫做气体的生的状态变化过程，叫做气体的等温变化等温变化。一、等温变化一、等温变化 用注

2、射器密闭一定质量的空气，缓慢地用注射器密闭一定质量的空气，缓慢地推动推动和和拔出拔出活塞，观察活塞中空气体积和压强的变化？活塞，观察活塞中空气体积和压强的变化？做一做：做一做：压强压强增大增大体积体积减小时减小时，体积体积增大时增大时，压强压强减小减小猜想猜想温度不变时，压强与体积成反比温度不变时，压强与体积成反比在温度保持不变时，研究一定质量气体的压强P和体积V的关系 控制变量法铁架台、注射器、刻度尺、压力表(压强表)等，注射器下端用橡胶塞密封，上端用柱塞封闭一段空气柱 8.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课件(共33张PPT)8.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课件

3、(共33张PPT)变化变化过程十分缓慢，环境恒温，过程十分缓慢，环境恒温，容器透热容器透热注射器内一定质量的气体注射器内一定质量的气体.空气柱长度空气柱长度L LX X 空气柱的横截面积空气柱的横截面积S S8.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课件(共33张PPT)8.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课件(共33张PPT)次次 数数12345压强（压强（105Pa)3.02.52.01.51.0体积体积(L)1.31.62.02.74.0实验数据的处理8.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课件(共33张PPT)8.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课

4、件(共33张PPT)p p/10 Pa5V V1 12 23 30 01 12 23 34 4实验数据的处理实验数据的处理次数次数1 12 23 34 45 5压强压强（10105 5Pa)Pa)3.03.0 2.52.5 2.02.01.51.51.01.0体积体积(L)(L)1.31.3 1.61.6 2.02.02.72.74.04.08.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课件(共33张PPT)8.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课件(共33张PPT)p/10 Pa51/V12300.20.40.60.8一定质量一定质量的理想气体，的理想气体，在温度保持不变的情况在

5、温度保持不变的情况下，压强下，压强p p与与V V成反比，成反比，或压强或压强P P与体积与体积V V的乘积的乘积保持不变，即：保持不变，即：PV=PV=常量常量次数次数1 12 23 34 45 5压强（压强（10105 5Pa)Pa)3.03.02.52.52.02.01.51.51.01.0体积体积(L)(L)1.31.31.61.62.02.02.72.74.04.08.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课件(共33张PPT)8.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课件(共33张PPT)二、玻意耳定律二、玻意耳定律 一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积成

6、反比。CPV 2211VPVP 该恒量该恒量C与气体的种类、质量、温度有关与气体的种类、质量、温度有关，对对一定质量的气体一定质量的气体，。一定质量的气体且温度不变。一定质量的气体且温度不变。温度不太低，压强不太大。温度不太低，压强不太大。P1/VPV（1）图像：）图像：（2）物理意义）物理意义:反映压强随体积的变化关系。反映压强随体积的变化关系。p pV V0 0t1t212tt 离原点越远，温度越高。离原点越远，温度越高。T2T1斜率越大，温度越高。斜率越大，温度越高。（3）两种等温变化图象两种等温变化图象所比较：所比较：一定质量气体的体积是一定质量气体的体积是20L20L时，压强为时，压

7、强为1 110105 5PaPa。当气体的体积减小到。当气体的体积减小到16L16L时，压强时，压强为多大？设气体的温度保持不变。为多大？设气体的温度保持不变。例题例题1 12211VpVp解：以气体为研究对象，由玻意尔定律解：以气体为研究对象，由玻意尔定律 得得51 1221.25 10pVpPaV 如图所示为一定质量的气体在不同温度如图所示为一定质量的气体在不同温度下的两条下的两条 图线图线.由图可知由图可知()()A.A.一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成正比一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成正比 B.B.一定质量的气体在发生等温变化时，其一定质量的气体在发生等温

8、变化时，其 图线的延长线图线的延长线是经过坐标原点的是经过坐标原点的 C.TC.T1 1T T2 2 D.T D.T1 1T T2 21pVBD例题例题2 21pV8.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课件(共33张PPT)8.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课件(共33张PPT)某个容器的容积是某个容器的容积是10L10L，所装气体的压强是，所装气体的压强是202010105 5PaPa。如果温度保持不变，把容器的开关打开以。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？设大气压后，容器里剩下的气体是原来的百分之几？设大气压是是1.01.01

9、0105 5PaPa。例题例题3 38.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课件(共33张PPT)8.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课件(共33张PPT)解解 设容器原装气体为研究对象。设容器原装气体为研究对象。初态初态 p p1 1=20=2010105 5Pa VPa V1 1=10L T=10L T1 1=T=T末态末态 p p2 2=1.0=1.0105Pa V105Pa V2 2=？L TL T2 2=T=T由玻意耳定律由玻意耳定律 p p1 1V V1 1=p=p2 2V V2 2得得即剩下的气体为原来的即剩下的气体为原来的5 5。就容器而言，里面气体质量变了

10、，似乎是变质量问题了，但就容器而言，里面气体质量变了，似乎是变质量问题了，但若视容器中气体若视容器中气体出而不走出而不走，就又是质量不变了。，就又是质量不变了。8.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课件(共33张PPT)8.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课件(共33张PPT)三、气体的压强、体积、温度的关系三、气体的压强、体积、温度的关系8.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课件(共33张PPT)8.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课件(共33张PPT)8.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课件(共33张PPT)8.1 气 体的等温变化人

11、教版高中物理选修3-3课件(共33张PPT)四、平衡态下固体（活塞、气缸）密闭气体压强的计算四、平衡态下固体（活塞、气缸）密闭气体压强的计算 求用固体（如活塞）封闭在静止容器内的求用固体（如活塞）封闭在静止容器内的压强，压强，应对固体进行受力分析。然后根据平衡条件求解。应对固体进行受力分析。然后根据平衡条件求解。GP0SPSPS=P0S+mgsmgPP+=0mS8.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课件(共33张PPT)8.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课件(共33张PPT)SmGPSP0SSPS=mg+P0ScosPS=mg+P0S 如图所示，如图所示，汽缸内封闭着一

12、定温度的气体，气体汽缸内封闭着一定温度的气体，气体长度为长度为12cm。活塞质量为。活塞质量为20kg，横截面积为，横截面积为100cm。已知大气压强为已知大气压强为1105Pa。求：汽缸开口向上时，气体的长度。求：汽缸开口向上时，气体的长度。例题例题4 42211LpLp解：以缸内封闭气体为研究对象，解：以缸内封闭气体为研究对象，,101501PappSLV11初态：初态：cmpLpL102112,102.1502PaSmgppSLV22末态末态：2211VpVp由玻意耳定律由玻意耳定律 得得mgSpSp02由活塞受力平衡得：由活塞受力平衡得：如图所示，如图所示，汽缸内封闭着一定温度的气体，

13、气体汽缸内封闭着一定温度的气体，气体长度为长度为12cm。活塞质量为。活塞质量为20kg，横截面积为，横截面积为100cm。已知大气压强为已知大气压强为1105 5PaPa。求：汽缸求：汽缸开口向下开口向下时，气体的长度时，气体的长度。举一反三举一反三8.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课件(共33张PPT)8.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课件(共33张PPT)2211LpLp解：以缸内封闭气体为研究对象，解：以缸内封闭气体为研究对象，,101501PappSLV11初态：初态：cmpLpL152112,108.0502PaSmgppSLV22末态：末态：2211V

14、pVp由玻意耳定律由玻意耳定律 得得SpmgSp02由活塞受力平衡得：由活塞受力平衡得：8.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课件(共33张PPT)8.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课件(共33张PPT)1 1一只手握住玻璃管中部，在管内灌满一只手握住玻璃管中部，在管内灌满水银水银，排出空气，用，排出空气，用另一只手指紧紧堵住玻璃管开口端并把玻璃管小心地倒插在盛有另一只手指紧紧堵住玻璃管开口端并把玻璃管小心地倒插在盛有水银的槽里，待开口端全部浸入水银槽内时放开手指，将管子竖水银的槽里，待开口端全部浸入水银槽内时放开手指，将管子竖直固定，当管内水银液面停止下降时，读出此时

15、水银液柱与水槽直固定，当管内水银液面停止下降时，读出此时水银液柱与水槽中水平液面的竖直高度差，约为中水平液面的竖直高度差，约为760mm760mm。8.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课件(共33张PPT)8.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课件(共33张PPT)2逐渐倾斜玻璃管，发现管内水银柱的竖直高度不变。逐渐倾斜玻璃管，发现管内水银柱的竖直高度不变。3继续倾斜玻璃管，当倾斜到一定程度，管内充满水银，说明继续倾斜玻璃管，当倾斜到一定程度，管内充满水银，说明管内确实没有空气，而管外液面上受到的管内确实没有空气，而管外液面上受到的大气压强大气压强，正是大气，正是大气压强

16、支持着管内压强支持着管内760mm高的高的汞柱汞柱，也就是大气压跟，也就是大气压跟760mm高高的汞柱产生的压强相等。的汞柱产生的压强相等。8.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课件(共33张PPT)8.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课件(共33张PPT)五、平衡态下液体封闭气体压强的计算五、平衡态下液体封闭气体压强的计算1.1.理论依据理论依据（1 1）液体压强的计算公式液体压强的计算公式 p p=ghgh。（2 2）液面与外界大气相接触液面与外界大气相接触，则液面下则液面下h h处的压强为处的压强为 p p=p p0 0 +ghgh（3 3）连通器原理连通器原理：在

17、连通器中，同一种液体（中间液体不间在连通器中，同一种液体（中间液体不间断）的同一水平面上的压强是相等的。断）的同一水平面上的压强是相等的。8.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课件(共33张PPT)8.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课件(共33张PPT)2.2.计算方法计算方法8.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课件(共33张PPT)8.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课件(共33张PPT)8.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课件(共33张PPT)8.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课件(共33张PPT)8.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课件(共33张PPT)8.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课件(共33张PPT)例：计算图例：计算图2 2中各种情况下，被封闭气体的压强。中各种情况下，被封闭气体的压强。（标准大气压强（标准大气压强p p0 0=76cmHg=76cmHg，图中液体为水银），图中液体为水银）76cmHgcmHg51cmHgcmHg63.5cmHgcmHg51cmHgcmHg101cmHgcmHg8.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课件(共33张PPT)8.1 气 体的等温变化人教版高中物理选修3-3课件(共33张PPT)