高中物理 第八章 气体 1 气体的等温变化课件 新人教版选修33.ppt

第八章 1气体的等温变化 学习目标1 知道什么是等温变化 2 掌握玻意耳定律的内容 并能应用公式解决实际问题 3 理解气体等温变化的p v图象和p 图象 内容索引 知识探究 题型探究 达标检测 知识探究 一 封闭气体压强的计算 1 在图1中 c d两处液面水平且等高 液体密度为 其他条件已标于图上 试求封闭气体a的压强 答案同一水平液面c d处压强相同 可得pa p0 gh 答案 图1 答案 答案以活塞为研究对象 受力分析如图 由平衡条件得 2 在图2中 汽缸置于水平地面上 汽缸横截面积为s 活塞质量为m 设大气压强为p0 试求封闭气体的压强 图2 mg p0s ps 封闭气体压强的计算方法主要有 1 取等压面法根据同种液体在同一水平液面处相等 在连通器内灵活选取等压面 由两侧压强相等列方程求气体压强 2 力平衡法对于平衡态下用液柱 活塞等封闭的气体压强 可对液柱 活塞等进行受力分析 由f合 列式求气体压强 压强 0 二 玻意耳定律 1 玻意耳定律成立的条件是什么 答案一定质量的气体 且温度不变 答案 2 用p1v1 p2v2解题时各物理量的单位必须是国际单位制中的单位吗 答案不必 只要同一物理量使用同一单位即可 1 玻意耳定律 1 内容 一定质量的某种气体 在不变的情况下 压强p与体积v成 2 公式 c或者 2 成立条件玻意耳定律p1v1 p2v2是实验定律 只有在气体质量一定 不变的条件下才成立 反比 pv p1v1 p2v2 温度 温度 3 常量的意义p1v1 p2v2 c该常量c与气体的种类 质量 温度有关 对一定质量的气体 温度越高 该常量c越 选填 大 或 小 大 三 p v图象 1 如图3甲所示为一定质量的气体不同温度下的p v图线 t1和t2哪一个大 答案t1 t2 答案 2 如图乙所示为一定质量的气体不同温度下的p 图线 t1和t2哪一个大 答案t1 t2 图3 1 p v图象 一定质量的气体等温变化的p v图象是双曲线的一支 双曲线上的每一个点均表示气体在该温度下的一个状态 而且同一条等温线上每个点对应的p v坐标的乘积是的 一定质量的气体在不同温度下的等温线是不同的双曲线 且pv乘积越大 温度就 图4中t2t1 图4 相等 越高 2 p 图象 一定质量气体的等温变化过程 也可以用p 图象来表示 如图5所示 等温线是过原点的倾斜直线 由于气体的体积不能无穷大 所以原点附近等温线应用表示 该直线的斜率k 故斜率越大 温度 图中t2t1 图5 pv 虚线 越高 题型探究 例1如图6所示 活塞的质量为m 汽缸缸套的质量为m 通过弹簧吊在天花板上 汽缸内封有一定质量的气体 缸套和活塞间无摩擦 活塞面积为s 大气压强为p0 则封闭气体的压强为 一 封闭气体压强的计算 图6 答案 解析 解析对汽缸缸套进行受力分析 如图所示 由平衡条件可得 p0s mg ps 故c项正确 二 玻意耳定律的应用 利用玻意耳定律解题的基本思路 1 明确研究对象 并判断是否满足玻意耳定律的条件 2 明确初 末状态及状态参量 p1 v1 p2 v2 3 根据玻意耳定律列方程求解 解析 答案 例2如图7所示 一根一端封闭的粗细均匀的细玻璃管 有一段h 19cm的水银柱将一部分空气封闭在细玻璃管里 当玻璃管开口向上竖直放置时 如图甲 管内空气柱长l1 15cm 当时的大气压强p0 76cmhg 那么 当玻璃管开口向下竖直放置时 如图乙 水银没有流出 管内空气柱的长度是多少 图7 答案25cm 解析设细玻璃管横截面积为s 开口向下竖直放置时空气柱的长度为l2 开口向上竖直放置时 空气柱的体积v1 l1s压强p1 p0 ph 76 19 cmhg 95cmhg开口向下竖直放置时空气柱的体积v2 l2s压强p2 p0 ph 76 19 cmhg 57cmhg根据玻意耳定律 有p1v1 p2v2代入数值可得l2 25cm 解析 答案 例3如图8所示 用销钉固定的活塞把导热汽缸分隔成两部分 a部分气体压强pa 6 0 105pa 体积va 1l b部分气体压强pb 2 0 105pa 体积vb 3l 现拔去销钉 外界温度保持不变 活塞与汽缸间摩擦可忽略不计 整个过程无漏气 a b两部分气体均为理想气体 求活塞稳定后a部分气体的压强 图7 答案3 0 105pa 解析拔去销钉 待活塞稳定后 pa pb 根据玻意耳定律 对a部分气体 pava pa va v 对b部分气体 pbvb pb vb v 由 联立得 pa 3 0 105pa a 一直保持不变b 一直增大c 先减小后增大d 先增大后减小 三 p v图象或p 图象 例4如图9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变化到状态b的过程中 气体分子平均速率的变化情况是 图9 答案 解析 解析由题图可知 pava pbvb 所以a b两状态的温度相等 在同一等温线上 由于离原点越远的等温线温度越高 如图所示 所以从状态a到状态b 气体温度应先升高后降低 分子平均速率先增大后减小 由玻意耳定律可知 pv c 常量 其中c的大小与气体的质量 温度和种类有关 对同种气体质量越大 温度越高 c也越大 在p v图象中 纵坐标的数值与横坐标的数值的乘积越大 在p 图象中 斜率k也就越大 达标检测 1 封闭气体压强的计算 如图10所示 竖直放置的u形管 左端开口右端封闭 管内有一段水银柱在右管内封闭有一定质量的气体 两管液面高度差h为10cm 大气压强为75cmhg 求右侧封闭端空气柱的压强 答案 解析 1 2 3 4 答案65cmhg 图10 解析p p0 ph 75cmhg 10cmhg 65cmhg 2 玻意耳定律的应用 一定质量的气体 压强为3atm 保持温度不变 当压强减小了2atm 体积变化了4l 则该气体原来的体积为 答案 解析设该气体原来的体积为v1 由玻意耳定律得3v1 3 2 v1 4 解得v1 2l 解析 1 2 3 4 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 3 p v图象的理解 如图11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 答案 解析 图11 1 2 3 4 解析d a是一个等温过程 a对 a b两状态温度不同 a b的过程中不变 则体积v不变 此过程中气体的压强 温度会发生变化 b c错 b c是一个等温过程 v增大 p减小 d错 1 2 3 4 4 玻意耳定律的应用 如图12所示 横截面积为0 01m2的汽缸内被重力g 200n的活塞封闭了高30cm的气体 已知大气压p0 1 0 105pa 现将汽缸倒转竖直放置 设温度