高中物理 第8章 第1节 气体的等温变化课件 新人教版选修33.ppt

成才之路 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 选修3 3 气体 第八章 第一节气体的等温变化 第八章 在一个恒温池中 一串串气泡由池底慢慢升到水面 有趣的是气泡在上升过程中 体积逐渐变大 到水面时就会破裂 气泡在上升过程中体积为何会变大 等温变化 1 气体的状态参量研究气体的性质时常用气体的 和体积 这三个参量来描述气体的状态 2 等温变化一定质量的气体 在 的条件下其压强与 变化时的关系 温度 压强 温度不变 体积 实验 探究等温变化的规律 1 实验器材如图所示 有铁架台 带压力表的注射器 铁夹等 2 研究对象注射器内 3 数据收集空气柱的压强p由上方的 读出 体积v用刻度尺上读出的空气柱的 乘以气柱的 计算 用手把柱塞向下或向上拉 读出体积与压强的几组值 被封闭的一段空气柱 压力表 长度l 横截面积s 压强p 正 反 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 比 2 公式 c 或p1v1 3 适用条件气体的质量一定 温度不变 玻意耳定律 反 pv p2v2 气体等温变化的p v图象 为了直观地描述压强p跟体积v的关系 通常建立 坐标系 如图所示 图线的形状为 由于它描述的是温度不变时的p v关系 因此称它为 一定质量的气体 不同温度下的等温线是 的 p v 双曲线 等温线 不同 一 气体的状态和状态参量1 用以描述气体宏观性质的物理量 叫状态参量 对于一定质量的某种气体来说 描述其宏观性质的物理量有温度 体积 压强三个 1 体积 指气体分子所能达到的空间 即气体所能充满的容器的容积 2 温度 从宏观角度看表示物体的冷热程度 从微观角度看 温度是物体分子热运动的平均动能的标志 3 压强 垂直作用于容器壁单位面积上的压力 单位 帕 pa 2 气体的状态由状态参量决定 对一定质量的气体来说 当三个状态参量都不变时 我们就说气体的状态一定 否则气体的状态就发生了变化 对于一定质量的气体 压强 温度 体积三个状态参量中只有一个量变而其他量不变是不可能的 起码其中的两个量变或三个量都发生变化 湛江市2013 2014学年高二下学期期末 下列过程可能发生的是 a 气体的温度变化 但压强 体积保持不变b 气体的温度 压强保持不变 而体积发生变化c 气体的温度保持不变 而压强 体积发生变化d 气体的温度 压强 体积都发生变化答案 cd解析 p v t三个量中 可以两个量发生变化 一个量恒定 也可以三个量同时发生变化 一个量变化的情况是不存在的 故c d选项正确 3 利用玻意耳定律解题的基本思路 1 明确研究对象根据题意确定所研究的气体 质量不变 温度不变 有时气体的质量发生变化时 需通过设想 把变质量转化为定质量 才能应用玻意耳定律 2 明确状态参量即找出气体状态变化前后的两组p v值 3 列方程 求解因为是比例式 计算中只需使相应量 p1 p2及v1 v2 的单位统一 不一定用国际单位制的单位 4 检验结果 在等温变化中 有时列方程求解会得到两个结果 应通过合理性的检验决定取舍 成都市2014 2015学年高二下学期三校联考 如图为一种减震垫 上面布满了圆柱状薄膜气泡 每个气泡内充满体积为v0 压强为p0的气体 当平板状物品平放在气泡上时 气泡被压缩 若气泡内气体可视为理想气体 其温度保持不变 当体积压缩到v时气泡与物品接触面的面积为s 求此时每个气泡内气体对接触面处薄膜的压力 三 气体等温变化图象 寿光市实验中学2014 2015学年高二下学期检测 如图所示 由导热材料制成的气缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内 活塞与气缸壁之间无摩擦 活塞上方存有少量液体 将一细管插入液体 由于虹吸现象 活塞上方液体缓慢流出 在此过程中 大气压强与外界的温度保持不变 下列各个描述理想气体状态变化的图象中与上述过程相符合的是 答案 d解析 封闭气体做的是等温变化 只有d图线是等温线 故d正确 四 气体压强的计算方法1 容器静止时求封闭气体的压强 1 求由液体封闭的气体压强 应选择最低液面列压强平衡方程 2 在考虑与气体接触的液柱所产生的附加压强时 应特别注意液柱产生的压强 gh中的h是表示竖直高度 不是倾斜长度 3 连通器原理 在连通器中同一液体 中间液体不间断 的同一水平液面上压强是相等的 4 求由固体封闭 如气缸或活塞封闭 气体的压强 应对此固体 气缸或活塞 进行受力分析 列合力平衡方程 2 容器加速时求封闭气体的压强恰当地选择研究对象 进行受力分析 然后依据牛顿第二定律列式求封闭气体的压强 把求解压强问题转化为力学问题求解 特别提醒 压强关系的实质反应力的关系 力的关系由物体的状态来确定 如图所示 玻璃管中都灌有水银 分别求出几种情况被封闭的气体的压强 设大气压强为76厘米汞柱 答案 1 pa p0 ph 71cmhg 2 pa p0 ph 66cmhg 3 pa p0 ph 76 10 sin30 cmhg 81cmhg 4 pa p0 ph 71cmhgpb pa ph 66cmhg 辽宁师大附中2014 2015学年高二下学期期中 如图所示 一个横截面积为s的圆筒形容器竖直放置 金属圆板的上表面是水平的 下表面是倾斜的 下表面与水平面的夹角为 圆板的质量为m 不计圆板与容器内壁的摩擦 若大气压强为p0 则被圆板封闭在容器中的气体的压强等于 压强的计算 点评 当由液体或固体 活塞 封闭一部分气体 而且处于平衡状态时 确定气体的压强 可以以封闭气体的液体或固定为研究对象 分析其受力情况 由平衡条件列出方程 从而求得气体的压强 有一段12cm长的汞柱 在均匀玻璃管中封住一定质量的气体 若开口向上将玻璃管放置在倾角为30 的光滑斜面上 在下滑过程中被封气体的压强为 大气压强p0 76cmhg a 76cmhgb 82cmhgc 88cmhgd 70cmhg答案 a 如图所示 一个上下都与大气相通的直圆筒 内部横截面积为s 0 01m2 中间用两个活塞a和b封住一定质量的气体 a b都可沿圆筒无摩擦地上下滑动 且不漏气 a的质量不计 b的质量为m 并与一劲度系数为k 5 103n m的较长的弹簧相连 已知大气压p0 1 105pa 玻意耳定律的应用 平衡时两活塞之间的距离l0 0 6m 现用力压a 使之缓慢向下移动一段距离后 保持平衡 此时用于压a的力f 500n 求活塞a下移的距离 一个气泡从水底升到水面上时 它的体积增大2倍 设水的密度为 1 103kg m3 大气压强p0 1 0 105pa 水底与水面温差不计 求水的深度 g 10m s2 答案 20m 如图所示是一定质量的某种气体状态变化的p v图象 气体由状态a变化至状态b的过程中 气体分子平均速率的变化情况是 a 一直保持不变b 一直增大c 一直减小d 先增大后减小 p v图象的应用 解析 由图象可知 pava pbvb 所以a b两状态的温度相等 在同一等温线上 可在p v图上作出几条等温线 如图所示 由于离原点越远的等温线温度越高 所以从状态a到状态b温度应先升高后降低 分子平均速率先增大后减小 答案 d 2014 潍坊一模 如图所示 d a b c表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程 则下列说法正确的是 a d a是一个等温过程b a b是一个等温过程c a与b的状态参量相同d b c体积减小 压强减小 温度不变答案 a 南阳市2014 2015学年高二下学期期中 农村常用来喷射农药的压缩喷雾器的结构如图所示 a的容积为7 5l 装入药液后 药液上方体积为1 5l 关闭阀门k 用打气筒b每次打进105pa的空气250cm3 求 探究 应用 1 要使药液上方气体的压强为4 105pa 打气筒活塞应打几次 2 当a中有4 105pa的空气后 打开阀门k可喷射药液 直到不能喷射时 喷射器剩余多少体积的药液 解析 向喷雾器容器a中打气 是一个等温压缩过程 按实际情况 在a中装入药液后 药液上方必须留有空间 而已知有105pa的空气1 5l 把这部分空气和历次打入的空气一起作为研究对象 变质量问题便转化成了定质量问题 向a中打入空气后 打开阀门k喷射药液 a中空气则经历了一个等温膨胀过程 根据两过程中气体的初 末状态量 运用玻意耳定律 便可顺利求解本题 如图所示的是医院用于静脉滴注的装置示意图 倒置的输液瓶上方有一气室a 密封的瓶口处的软木塞上插有两根细管 其中a管与大气相通 b管为输液软管 中间又有一气室b 而其c端则通过针头接人体静脉 1 若气室a b中的压强分别为pa pb则它们与外界大气压强p0间的大小关系应为 2 当输液瓶悬挂高度与输液软管内径确定的情况下 药液滴注的速度是 填 越滴越快 越滴越慢 或 恒定 答案 1 pb p0 pa 2 恒定解析 1 因a管与大气相通 故可以认为a管上端处压强即为大气压强 这样易得pap0 即有pb p0 pa 2 当输液瓶悬挂高度与输液软管内径确定时 由于a管上端处的压强与人体血管中的压强都保持不变 故b管中间气体部分的压强也不变 所以药液滴注的速度是恒定不变的 易错点 不能正确地选取研究对象利用玻意耳定律处理问题案例 空气压缩机的储气罐中储有1 0atm的空气6 0l 现再充入1 0atm的空气9 0l 设充气过