人教版选修33 气体的等温变化  课件（33张）.pptx

气体的等温变化 一 探究气体等温变化的规律1 气体状态参量 气体的三个状态参量为 2 等温变化 一定质量的气体 在温度不变的条件下其 与 的变化关系 3 实验探究 1 实验器材 铁架台 气压计等 2 研究对象 系统 注射器内被封闭的 3 实验方法 控制气体 和 不变 研究气体压强与体积的关系 压强p 体积v 温度t 压强 体积 注射器 空气柱 温度 质量 气压计 刻度尺 直线 正比 反比 思维拓展如图1所示为 探究气体等温变化的规律 的实验装置 实验过程中如何保证气体的质量和温度不变 图1 答案 1 保证气体质量不变的方法 采用实验前在柱塞上涂好润滑油 以免漏气 保证气体质量不变 2 保证气体温度不变的方法 采用改变气体体积时 缓慢进行 等稳定后再读出气体压强的方法 以防止气体体积变化太快 气体的温度发生变化 采用实验过程中 不用手接触注射器的圆筒的方法 以防止圆筒从手上吸收热量 引起内部气体温度变化 温度 反比 质量 温度 p2v2 思维拓展玻意耳定律的表达式pv c中的c是一个与气体无关的常量吗 答案pv c中的常量c不是一个普适恒量 它与气体的种类 质量 温度有关 对一定质量的气体 温度越高 该恒量越大 三 气体等温变化的p v图象1 概念 如图2 一定质量的理想气体的p v图线的形状为 它描述的是温度不变时的p v关系 称为等温线 图22 分析 一定质量的气体 不同温度下的等温线是 的 双曲线 不同 封闭气体压强的计算方法 要点归纳 1 静止或匀速运动系统中压强的计算方法 1 参考液片法 选取假想的液体薄片 自身重力不计 为研究对象 分析液片两侧受力情况 建立受力平衡方程消去面积 得到液片两侧压强相等 进而求得气体压强 例如 图3中粗细均匀的u形管中封闭了一定质量的气体a 在其最低处取一液片b 由其两侧受力平衡可知 pa ph0 s p0 ph ph0 s即pa p0 ph 图3 2 力平衡法 选取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 3 连通器原理 在连通器中 同一种液体 中间液体不间断 的同一水平液面上的压强相等 如图中同一液面c d处压强相等 pa p0 ph 2 容器加速运动时封闭气体压强的计算 当容器加速运动时 通常选与气体相关联的液柱 汽缸或活塞为研究对象 并对其进行受力分析 然后由牛顿第二定律列方程 求出封闭气体的压强 图4 精典示例 例1 如图5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h1为10cm 水银柱b两个液面间的高度差h2为5cm 大气压强为75cmhg 求空气柱a b的压强分别是多少 图5 解析设管的截面积为s 选a的下端面为参考液面 它受向下的压力为 pa ph1 s 受向上的大气压力为p0s 由于系统处于静止状态 则 pa ph1 s p0s 所以pa p0 ph1 75 10 cmhg 65cmhg 再选b的左下端面为参考液面 由连通器原理知 液柱h2的上表面处的压强等于pb 则 pb ph2 s pas 所以pb pa ph2 65 5 cmhg 60cmhg 答案65cmhg60cmhg 求气体压强的方法 1 以封闭气体的液面或活塞为研究对象 2 分析其受力情况 3 由平衡条件或牛顿第二定律列出方程 从而求得气体的压强 针对训练1 如图6 一汽缸水平固定在静止的小车上 一质量为m 面积为s的活塞将一定量的气体封闭在汽缸内 平衡时活塞与汽缸底相距l 现让小车以一较小的水平恒定加速度向右运动 稳定时发现活塞相对于汽缸移动了距离d 已知大气压强为p0 不计汽缸和活塞间的摩擦 且小车运动时 大气对活塞的压强仍可视为p0 整个过程中温度保持不变 求小车的加速度的大小 图6 对玻意耳定律的理解和应用 要点归纳 1 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 温度不变的条件下才成立 2 常量c 玻意耳定律的数学表达式pv c中的常量c不是一个普适恒量 它与气体的种类 质量 温度有关 对一定质量的气体 温度越高 该恒量c越大 3 应用玻意耳定律的思路和方法 1 确定研究对象 并判断是否满足玻意耳定律成立的条件 2 确定始末状态及状态参量 p1 v1 p2 v2 3 根据玻意耳定律列方程p1v1 p2v2 代入数值求解 注意各状态参量要统一单位 4 有时要检验结果是否符合实际 对不符合实际的结果要舍去 精典示例 例2 粗细均匀的u形管 右端封闭有一段空气柱 两管内水银面高度差为19cm 封闭端空气柱长度为40cm 如图7所示 问向左管再注入多少水银可使两管水银面等高 已知外界大气压强p0 76cmhg 灌入水银过程中温度保持不变 图7 解析以右管中被封闭空气为研究对象 空气在初状态其p1 p0 ph 76 19 cmhg 57cmhg v1 l1s 40s 末状态p2 p0 76cmhg v2 l2s 则由玻意耳定律p1v1 p2v2得 57 40s 76 l2s l2 30cm 需加入的水银柱长度应为h 2 l1 l2 39cm 答案39cm 应用玻意耳定律解题时应注意的两个问题 1 应用玻意耳定律解决问题时 一定要先确定好两个状态的体积和压强 2 确定气体压强或体积时 只要初末状态的单位统一即可 没有必要都化成国际单位制 针对训练2 如图8所示 一个粗细均匀 导热良好 装有适量水银的u形管竖直放置 右端与大气相通 左端封闭长l1 20cm的气柱 两管中水银面等高 现将右端与一低压舱 未画出 接通 稳定后右管水银面高出左管水银面h 10cm 环境温度不变 大气压强p0 75cmhg 求稳定后低压舱内的压强 用cmhg作单位 图8 解析设u形管横截面积为s 则初始状态左端封闭气柱体积可记为v1 l1s 由两管中水银面等高 可知初始状态左端封闭气柱压强为p0 当右管水银面高出左管10cm时 左管水银面下降5cm 气柱长度增加5cm 此时气柱体积可记为v2 l1 5cm s 低压舱内的压强记为p 则左管气柱压强p2 p 10cmhg 根据玻意耳定律得 p0v1 p2v2即p0l1s p 10cmhg l1 5cm s代入数据 解得 p 50cmhg 答案50cmhg 精典示例 例3 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 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 在直线ab上取一点 p v值的乘积大于a点的p v乘积 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 针对训练3 多选 如图10所示 d a b c表示