第一节气体实验定律

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．用一定的数字或表达式写出气体状态的初始条件 (p1，V1，T1，p2，V2，T2)；
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．将各初始条件代入气体公式中，求解未知量；
5．对结果的物理意义进行讨论．
1.33×105Pa
3.气体的等压变化
1.等压过程：气体在压强不变的情况下发生的状态变化过 程叫做等压过程。
2.盖·吕萨克定律：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，
体积V与热力学温度成 正比（ V T ）。
V2 V1 C T2 T1
C与气体的种类、质量、压强有关。注 意： V正比于T而不正比于t，但 Vt
A. 3倍 BFra Baidu bibliotek 4倍 C. 4/3倍 D. 3/4倍
2．由查理定律可知，一定质量的理想气体在体积不变时，
它的压强随温度变化关系如图中实线表示。把这个结论
进行合理外推，便可得出图中t0＝ －273 能降低到t0，那么气体的压强将减小到 0
p(Pa)
℃；如果温度 Pa。
t0 0
t(℃)
3、容积为2L的烧瓶，在压强为1.0×105Pa时，用塞子塞住，此时 温度为27℃，当把它加热到127℃时，求： （1）塞子打开前的最大压强
p1 ＝ p2 =C T1 T2
适用条件：气体质量一定，体积不变。
热力学温度T与摄氏温度t的关系:
T t 273
热力学温度T的单位是开尔文，简称开，符号为K。
注意：p与热力学温度T成正比，不与摄氏温度成正比，但压强 的变化Δp与摄氏温度Δt的变化成正比。
一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度每升高 （或降低） 1℃，增加（或减少）的压强等于它0℃时压 强的1/273． 解题时前后两状态压强的单位要统一。
三、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=C（常熟C与气体的种类、质量、温度 有关。） 或p1V1=p2V2
3、条件:一定质量气体且温度不变
4、适用范围：温度不太低，压强不太大
气体等温变化的p－V图象
1．p－V图象
一定质量的理想气体的p－V图象如图甲所示，图线为双 曲线的一支，且温度t1<t2.
一定质量的气体，在压强不变的情况下，温度每升高
（或降低） 1℃，增加（或减少）的体积等于它0℃时体 积的1/273．
等压线 (1)等压线：一定质量的某种气体在等压变化过程中，体积V与热力
学温度T的正比关系在V－T直角坐标系中的图象叫做等压线。 (2)一定质量气体的等压线的V－T图象，其延长线经过坐标原点，
力平衡法：选与封闭气体接触的液柱(或活塞、汽缸)为研 究对象进行受力分析，由F合＝0列式求气体压强．
例：如图所示，竖直放置的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10 cm，水银柱b两个液面间的高度差为5 cm，大气压强为75 cmHg，求空气柱A、B的压强．
例：粗细均匀的玻璃棒，封闭一端长为12 cm.一个人手持 玻璃管开口向下潜入水中，当潜到水下某深度时看到水进 入玻璃管口2 cm，求人潜入水中的深度．(取水面上大气 压强为p0＝1.0×105 Pa，g＝10 m/s2)
答案： 2 m
气缸类型：
例：如图所示，一总长度为L导热性能良好的汽缸放置在水平面上， 开口向左。用横截面积为S的活塞将一定质量的理想气体封闭在汽 缸内，活塞静止时距汽缸底部L/2 。现保持温度不变，缓慢转动 汽缸．使其开口竖直向上放置，活塞最终静止时距汽缸底部L/4。 已知大气压强为po，不计活塞厚度，活塞与汽缸无摩擦接触且气 密性良好。重力加速度为g。求活塞质量m。
小结
p1V1=p2V2
条件:一定质量气体且温度不变 适用范围：温度不太低，压强不太大
2.气体的等容变化
能解释高压锅的原理吗？
一、等容过程
1.等容过程：气体在体积不变的情况下发生的状态变化过程叫做等 容过程。 2.查理定律：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p 与热力学温度T成正比（ p T ） 。
4.等容线 (1)等容线：一定质量的某种气体在等容变化过程中，压
强p跟热力学温度T的正比关系p－T在直角坐标系中的图
象叫做等容线。
(2)一定质量气体的等容线p－T图象，其延长线经过坐标
原点，斜率反映体积大小，如图所示。
一定质量气体的等容线的物理意义。 ①图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一根等容线上各状 态的体积相同 ②不同体积下的等容线，斜率越大，体积越小（同一温度下，压强
(1)它在等温过程中由状态A变为状态B，状态B的体积为2m3，求状态
B的压强。
PB=105Pa
(2)随后，又由状态B在等容过程中变为状态C，状态C的温度为300K，
求状态C的压强。
pc=1.5×105Pa
A
B
C
玻意耳定律： p1V1=p2V2
查理定律： p1＝p2=C T1 T2
盖·吕萨克定律：VV12＝TT21
答案： 65 cmHg 60 cmHg
例：一端封闭的玻璃管开口向下插入水银槽内，如图所 示，管内水银柱比槽内水银面高h＝5 cm，空气柱长l＝45 cm，要使管内、外水银面相平．求： (1)应如何移动玻璃管？ (2)此刻管内空气柱长度为多少？ (设此时大气压相当于75 cmHg 产生的压强)
答案： (1)向下 (2)42 cm
练习：下列图中，p表示压强，V表示体积，T为热力学温度，各图
中正确描述一定质量的气体不是等温变化的是( D )
一、容器静止或匀速运动时封闭气体压强的求法
1．取等压面法：根据同种液体在同一水平液面处压强相 等，在连通器内灵活选取等压面．由两侧压强相等列方程 求解压强．
例如图中，同一液面C、D处压强相等 pA＝p0＋ph.
第一节气体实验定律
1.气体的等温变化
一、问题？
1.被封气体V如何变化？
2.是不是压强变大体积一定变小？
3.怎么样研究P.T.V三者关系?
控制变量法
二、等温变化
1.气体的等温变化:一定质量的气体温度保持不变的 状态变化过程.
人们通过大量的实验研究 发现，一定量的气体在保持 温度不变的情况下压强P与 体积V之间满足如图的关系。
斜率反映压强大小，如图所示。
一定质量气体的等压线的物理意义 ①图线上每一个点表示气体一个确定 的状态，同一根等压线上各状态的压 强相同。 ②不同压强下的等压线，斜率越大， 压强越小（同一温度下，体积大的压
强小）如图所示ｐ2<ｐ1 。
1.某种气体在状态A时压强2×105Pa，体积为1m3，温度为200K，
适用条件：一定质 量的气体，温度不 太低，压强不太大。
大的体积小）如图所示，V2<V1。
应用：
①汽车、拖拉机里的内燃机，就是利用气体温度急剧升高后压强增 大的原理，推动气缸内的活塞做功。 ②打足了气的车胎在阳光下曝晒会胀破 ③水瓶塞子会迸出来。
1. 一定质量的气体在保持密度不变的情况下，把它的温 度由原来的27℃升到127℃，这时该气体的压强是原来 的（ C ）
例：如图所示，一固定密闭导热性良好的气缸竖直开口向 上放置，气缸上部有一质量为m的活塞，活塞距气缸底部 高为h0，活塞与气缸壁的摩擦不计，现在活塞上加一质量 为m的小物块。已知大气压强为p0，温度为To ，气缸横截 面积为S，重力加速度为g。求
（1）、活塞上加上质量为m的小物块后， 活塞静止时距离气缸底部的距离；