高一物理6--B+气体压强与体积的关系(全)

P0
第二节
复习回顾：
1.描述气体的状态参量有哪些?
2.温度的概念和单位。
3.压强的微观解释。
4.压强的单位和常见计算。
对于一定量的气体,当体积增大时 压强减小.体积减小时压强增大。
用DIS实验研究气体压强 与体积的关系
条件：一定质量的气体；温度不变。
多次测量,说明一定量的气体
体积与压强的变化关系.
mg
P0 s mg P1 s
P2 s mg P0 s
mg P 1 P 0 s
mg P2 P0 s
P3S/cosθ P0s
θ
mg
s P0 s mg P3 cos P3 s cos
mg P3 P0 s
计算：多高的水柱产生的压强相当于 一个大气压？ 一个大气压
B 气体压强与体积的关系
物体的状态分为固态、液态和气态。
气体与液体性质比较：
1、相同之处:没有一定的形状,都具有流动性; 2、不同之处: •液体在不同的容器中虽然有不同的形状,但是 体积相同; •气体在不同的容器中,既没有一定的形状,又 没有一定的体积,且气体的体积等于容器容积. •液体不可以压缩，气体可以压缩．
P0s P0 h P1 mg p1s
由：
P2s P2 h P0
由：
P0 s mg P1 s
mg Vg hsg
P2 s mg P0 s
mg Vg hsg
mg p0s
P1 P0 gh
P2 P0 gh
被液体封闭的气体内的压强分析方法
找出某一压强相等的参考面，可以从某一部分气 体开始,经过液柱,向下则压强增大;向上则压强减 小.同高则压强不变
P0
P0 P h1 P2 h2 h3 h4
P 1 P 0 gh 1
P2 P 1
h2
h5
P3 P2 gh4 P0 g h1 h4
P P2 g h3 h5 P0 g h1 h3 h5
P0
P
h
θ
P P0 gL sin
P0 gH LS P0 gH LS P0 gH 解得气柱长度： L L P0 gH
若上图中将管子慢慢地由竖直位置变为水 平放置，那么气柱长度变为多少? 解答：被封闭的气体质量不变，做等温变 化。初状态：P P gH V1 LS 1 0 末状态：
1.气体的状态参量
1.气体的体积V 气体体积等于容器的容积. 2.气体的温度：摄氏温度t；国际单位（热力 学温标）T， 容器内各处温度相同． ３.气体的压强Ｐ 产生：容器内气体分子对器壁的碰撞．
当某一参量収生变化时，就说气体的状态収生了变化。
（1）气体的体积V
国际单位：m3 常用单位：L(升);ml(毫升)
玻意尔定律的微观解释演示
如何保证气体的变化
是等温变化
一般情况下气体被压缩温度则升高;气 体膨胀温度则降低; 要获得等温变化的过程,气体在压缩或 膨胀时过程要缓慢,即让气体与外界有充 分的热交换.
气泡在水中上升的过程中体积变大
开始
例题:水下30米深处有一个20ml 的气泡，当升 到水面上时气泡体积变为多少？已知P0=1×105Pa.
·
C 5 V
且：TA：TB：TC=5：6：10
在P-V图 中两条不同的 等温线,靠近坐 标原点的表示 温度低.
P
5 4 3 2 1
·
A
·
B 1 2 3 4
·
C 5 V
所以：TA<TB<TC
O
P
由于PV之 积为常数,即P 与V成反比,所 以有P与1/V成 正比.在P-1/V 图中,等温线是 一条过原点的 直线.
P1
P2
P0
h
P0
h
P1 P0 gh
P2 P0 gh
气体压强的计算
1.弯管内气体压强的计算
P0
P1 h
左边： P P 1 gH 右边： P P g H h 0 左右两边压强相等：
H
P 1 P 0 gh
即连通着的液体等高处压强相等。
h3 P2 h4 P3 P1 h1
L1 30cm
h’
末状态： P2 P0 75cmgH
L2 ？
h’=h+2x
由玻意尔定律： P1V1 P2V2 P 50 1 得： L2 L1 30 20cm
P2
75 所加水银的高度：h 2x h 230 20 h 45cm
例题:一个体积为V的沼气泡从池塘底浮起，若水深 为3m，沼气泡从地底上升到水面时，它的体积将变 为原来的多少倍？( 设水底和水面温度相同，大气 压强p0=1.0 × 10 5pa, 水的密度 ρ=1 × 103kg/m3)
P3 P0
由玻意尔定律得： PV P V 1 1 3 3
P0 gH LS P0 LS
解得气柱长度：
P0 gH L L
P0
例题:如图所示,外界大气压为P0，气缸截面积为S， 可以移动的活塞封闭着一定质量的气体，气柱长 为L，用多大力推活塞，可以把气柱长度变为L/2？
气体动态变化分析 玻璃管上部封闭气体,将玻璃管向上提高一点,气柱长 度如何变化?液柱长度如何变化? 1.假设气柱长度L不变,上提则h变大,管 L 内压强P=P0-h,即压强P变小,则管内气 柱长度应变大,即L变大.
H
2.假设液柱长度h不变,上提则L变大, 则压强应变小.管内压强P=P0-h,即液 柱h应变大. 管子上提，L和h都变大，下压则都变小 如果外界大气压变大LH如何变化？ L变小，H变大。
项 目
1
1 5
2
1.5
3
2
4
3
5
4
6
5 5 4 3
P
P V
PV
3.3 2.5 1.7 1.25 1
2 1
5
5
5
5
5
5
· ·T · ·· ·
1 2 3 4
5 V
O
（1）玻意耳定律
一定质量的气体当温度不变时,它的压 强与体积成反比.即压强与体积的乘积 等于常数.
PV 1 1 PV 2 2
P 1V 1 P 2V2 P 3V3 C(常数)
3 5
则:
1大气压 76cmHg 1.013 10 帕 110 帕
5 5
液体的压强是由于重力产生 的，所以液体下面压强大于 上面压强．
液体的压强 的公式：
P gh
液体
液体内同一高度处压强相等
多高的水柱相当于一个大气压？
1大气压 76cmHg 13.6 103 9.8 0.76帕 1.013105帕
T 273 t
（3）气体的压强P
气体压强的产生： 模拟气体压强
下落的雨点
气体
气体的压强是由于分子的碰撞产生的，所以容器 内各处压强相同．
气体压强微观解释
一、压强的单位: 国际单位Pa; 大气压;
1Pa 1N / m2
厘米汞柱高cmHg.
76cm高水银柱产生的压强等于一个大气 压P0
P0 gh 13.6 10 9.8 0.76帕 1.013 10 帕
例题:如图所示,外界大气压为P0，竖直放置的上 端开口的玻璃管,用长为H的水银柱,封闭着一段长为 L的空气柱,当缓慢地把管子开口向下放置时,气柱长 度变为多少?
解答：被封闭的气体质量不变，做等温变 化。初状态： P P gH V LS 1 0 1
末状态： P2 P0 gH
由玻意尔定律得： P V P V 1 1 2 2
1m3=1000L
分子数密度n1
1L=1000mL
压缩到体积 较小的容器中 分子数密度n2
质量M
质量M
气体体积等于容器的容积.
相同质量的气体被压缩到体积较小的容器中,气 体的密度变大,即单位体积内的分子数变多.
分子数密度
n2 n1
（2）气体的温度T
热力学温标用T表示， 国际单位：K(开尔文，简称开) 摄氏温标用t表示， 单位： 0C(摄氏度，简称度)
1 V2 P 1 2 V1 P2
例题:如图所示,管中被封闭的 气柱长为L=30cm,两管子中 的水银柱高度差25cm,要使 L1 两管中水银面高度相同,应向 右管中加多高的水银?外界大 气压75cmgH.
P0
P0
h L1
L2
x h x
初状态： P 1 P 0 h 50cmgH
2．指针式金属压强计
用指针式或数字式压强计测量盛放在贮气 筒里的压缩空气和盛放在钢瓶里的氧气或氢气 的压强，通常是用指针式金属压强计或数字式 压强计直接显示的。图中所示是用指针式压强 计来测量自行车轮胎内的气压.
水银封闭着的管中气体压强测量原理
•液体产生的压强是重力的原因； •压强的计算是根据力的平衡分析的； •连通着的管子内气体压强到处相同；
5 4
3 2
1
O 1 0.2
0.4 2 0.6 3 0.8 4
5 1
V 1/V
不同坐标下的等温线
等温压缩线
P
A
O
B
P
V
VO
P
不同的温度下做 等温变化,判断 T 两个图线温度的 高低。
O
TO
1/V
玻意尔定律的微观解释
一定质量气体，当体 积变小时，单位体积 的分子数变多，导致 单位面积上受到的作 用力变大，压强变会 变大。
1103 9.8 h
h 13.6 0.76m 10.3m
二.气体压强的测量