关于气体的等温变化 (2)课件

实验结论
在温度不变时，压强p和体积V成 反比。
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=p2V2
3、图像表述：
p
p
·A
·A
0
1/V 0
V
需要注意的问题
❖ 研究对象:一定质量的气体 ❖ 适用条件:温度保持不变化 ❖ 适用范围：温度不太低，压强不太大
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.写出气体状态的初态和末态状态参量(p1，V1，T1)和 ( p2，V2，T2)数字或表达式；
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2种各量代入气体公式中，求解未知量；
5.对结果的物理意义进行讨论．
今天，我们便来研究气体的三个状态参量T、V、 p之间的关系。
首先，我们来研究：当温度（ T ）保持不变 时，体积（ V ）和压强（ p ）之间的关系。
8.1 气体的等温变化
1、等温变化： 一定质量的气体，在温度不变的条件下，
压强和体积变化的过程。
2 、 实验研究
（1）实验目的： 在温度保持不变时，研究一定质量
例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=20×105Pa V1=10L T1=T 末态 p2=1.0×105Pa V2=？L T2=T 由玻意耳定律 p1V1=p2V2得
分析：如图所示，由于水银是不可 压缩的，所以A管水银面上升高度x时 ，B管原水银面下降同样高度x．那么， 当A、B两管水银面高度差为18cm时， 在B管中需注入的水银柱长度应为 (18+2x)cm．
利用：P1V1=P2V2
72×10s=（72+18）×（10-x）s
【等温变化图象的特点:】
(1)等温线是双曲线的一支。
5
2.0 1.5 1.0
2.0 2.7 4.0
思考与讨论
❖ P增大，V减小，P,V间到底什么关系？猜想！
【数据处理】
作图像，观察结果
p/105 Pa
3
2
1
0
1
2
3
4
V
p/105 Pa
3
2
1
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1/V
实验结论
在温度不变时，压强P和体积V成反比。
3.玻意耳定律
(1)内容：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。
图8-3-2
【解析】选择活塞作为研究对象，分析受力， 如图所示，在竖直方向，活塞受重力和气缸的 弹力平衡，在水平方向，活塞受到向左的推力 F1和大气压力F0，向右受到被封闭气体的压力 F2.
图8-3-3
根据压强的定义，缸内气体压强 p=F2/S=1200/(100×10-4)Pa=1.2×105Pa.
应如何操作？压强又如何表达？
①.注射器内一定质量的气体. ②.压强、体积（体积的变化与空气 柱的长度有关） ③.变化过程十分缓慢、容器透热、环 境恒温；手不要握住注射器的外管。 ④.柱塞上涂上凡士林密封
⑤.压强增大，体积减小；
【数据采集】
次数
压强（
×105）
体积
1 3.0
1.3
2 2.5
1.6
3
4
V
有关压强的计算
【例1】如图8-3-1所示的(甲)、(乙)、(丙)、(丁) 中玻璃管中都灌有水银，分别求出四种情况被封闭气 体A的压强(设大气压强为76cmHg)
图8-3-1
【例2】如图所示，固定在水平地面上的气缸 内封闭着一定质量的气体，活塞与气缸内壁接 触光滑且不漏气，活塞的横截面积S=100cm2， 受到F1=200N水平向左的推力而平衡，此时， 缸内气体对活塞的平均压力为F2=1200N，则缸 内气体的压强p=( )Pa，缸外大气压强 p0=( )Pa.
（2）公式：pV=C 或p1V1=p2V2 (3)图像：
等温线：
一定质量的气体等温变化的P-V 图像，称为等温线
思考与讨论
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？
p
温度越高,其等温线离原点越远.
23 1 0
结论:t3>t2>t1
气体的压强和体积的关系
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体验定性关系
（等温变化过程中压强与体积的关系）
结论：V减小，P增大
猜想： P、V 反比
2 、 实验研究
（1）实验目的： 在温度保持不变时，研究一定质量
气体的压强和体积的关系 （2）实验数据的测量及分析
探究气体等温变化的规律
1.实验装置
①.我们的研究对象是什么? ②.实验需要测量的物理量? ③.怎样保证实验过程温度不变? ④.怎样保证气体质量不变? ⑤.要使密封的气体的压强，体积变化，
关于气体的等温变化 (2)
生活实例：夏天打足气的自行车在烈日下暴晒，
会出现什么现象？原因是什么？
常常会爆胎。 因为车胎内的气体因温度升高而压强增大、 体积膨胀。
一定质量的气体，它的温度、体积和压强 三个量之间变化是相互对应的。我们如何确定 三个量之间的关系呢？
方法研究
☆ 控制变量法
在物理学中，当需要研究三个物理量 之间的关系时，往往采用“保持一个量不 变，研究其它两个量之间的关系，然后综 合起来得出所要研究的几个量之间的关 系”，
由活塞受力平衡得F2=p0S+F1. 大气压强 p0=(F2-F1)/S =(1200-200)/(100×10-4)Pa=1.0×105Pa.
例3 均匀U形玻璃管竖直放置，用水银将一些空气封 在A管内，当A、B两管水银面相平时，大气压强支持 72cmHg．A管内空气柱长度为10cm，现往B管中注 入水银，当两管水银面高度差为18 cm时，A管中空 气柱长度是多少？注入水银柱长度是多少？
(2)温度越高,其等温线离原点越远.
思考与讨论
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？
p
3 2 1 0
结论:t3>t2>t1 V
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.