气体的等温变化PPT课件.ppt

8 1 1气体的等温变化 1 1 温度 2 体积 3 压强 热力学温度T 开尔文T t 273K 体积V单位 有L mL等 压强p单位 Pa 帕斯卡 复习 气体的状态参量 2 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 问题 3 控制变量的方法 方法研究 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 4 引言 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 5 1 等温变化 气体在温度不变的状态下 发生的变化叫做等温变化 2 实验研究 气体的等温变化 6 p 105Pa V 1 2 3 0 1 2 3 4 实验 7 p 105Pa 1 V 1 2 3 0 0 2 0 4 0 6 0 8 实验 8 实验结论 在温度不变时 压强p和体积V成反比 9 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 玻意耳定律 10 2 公式表述 pV 常数或p1V1 p2V2 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 玻意耳定律 11 2 公式表述 pV 常数或p1V1 p2V2 3 图像表述 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 玻意耳定律 12 2 公式表述 pV 常数或p1V1 p2V2 3 图像表述 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 玻意耳定律 13 需要注意的问题 说明 研究对象 一定质量的气体适用条件 温度保持不变适用范围 温度不太低 压强不太大 14 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 15 结论 t3 t2 t1 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 16 例题 一个足球的体积是2 5L 用打气筒给这个足球打气 每一次都把体积为125mL 压强与大气压相同的气体打进球内 如果在打气前足球已经是球形并且里面的压强与大气压相同 打了20次后 足球内部空气的压强是大气压的多少倍 你在得出结论时考虑到了什么前提 实际打气时能满足你的前提吗 17 2倍 例题 一个足球的体积是2 5L 用打气筒给这个足球打气 每一次都把体积为125mL 压强与大气压相同的气体打进球内 如果在打气前足球已经是球形并且里面的压强与大气压相同 打了20次后 足球内部空气的压强是大气压的多少倍 你在得出结论时考虑到了什么前提 实际打气时能满足你的前提吗 18 2倍 设气体温度不变 例题 一个足球的体积是2 5L 用打气筒给这个足球打气 每一次都把体积为125mL 压强与大气压相同的气体打进球内 如果在打气前足球已经是球形并且里面的压强与大气压相同 打了20次后 足球内部空气的压强是大气压的多少倍 你在得出结论时考虑到了什么前提 实际打气时能满足你的前提吗 19 2倍 设气体温度不变 实际打气时不能满足这一前提 温度会升高 例题 一个足球的体积是2 5L 用打气筒给这个足球打气 每一次都把体积为125mL 压强与大气压相同的气体打进球内 如果在打气前足球已经是球形并且里面的压强与大气压相同 打了20次后 足球内部空气的压强是大气压的多少倍 你在得出结论时考虑到了什么前提 实际打气时能满足你的前提吗 20 气体压强的计算方法 一 参考液片法 21 1 计算的主要依据是液体静止力学知识 气体压强的计算方法 一 参考液片法 22 1 计算的主要依据是液体静止力学知识 液面下h深处的压强为p gh 气体压强的计算方法 一 参考液片法 23 1 计算的主要依据是液体静止力学知识 液面下h深处的压强为p gh 液面与外界大气相接触 则液面下h处的压强为p p0 gh 气体压强的计算方法 一 参考液片法 24 气体压强的计算方法 一 参考液片法 25 1 计算的主要依据是液体静止力学知识 气体压强的计算方法 一 参考液片法 26 1 计算的主要依据是液体静止力学知识 液面下h深处的压强为p gh 气体压强的计算方法 一 参考液片法 27 1 计算的主要依据是液体静止力学知识 液面下h深处的压强为p gh 液面与外界大气相接触 则液面下h处的压强为p p0 gh 气体压强的计算方法 一 参考液片法 28 1 计算的主要依据是液体静止力学知识 液面下h深处的压强为p gh 液面与外界大气相接触 则液面下h处的压强为p p0 gh 帕斯卡定律 加在密闭静止液体 或气体 上的压强能够大小不变地由液体 或气体 向各个方向传递 注意 适用于密闭静止的液体或气体 气体压强的计算方法 一 参考液片法 29 1 计算的主要依据是液体静止力学知识 液面下h深处的压强为p gh 液面与外界大气相接触 则液面下h处的压强为p p0 gh 帕斯卡定律 加在密闭静止液体 或气体 上的压强能够大小不变地由液体 或气体 向各个方向传递 注意 适用于密闭静止的液体或气体 连通器原理 在连通器中 同一种液体 中间液体不间断 的同一水平面上的压强是相等的 气体压强的计算方法 一 参考液片法 30 1 计算下面几幅图中封闭的气体的压强 31 1 计算下面几幅图中封闭的气体的压强 静止 1 2 3 4 32 1 计算下面几幅图中封闭的气体的压强 静止 1 2 3 4 已知大气压P0 水银柱长均为h 33 1 计算下面几幅图中封闭的气体的压强 静止 1 2 3 4 已知大气压P0 水银柱长均为h 选取封闭气体的水银柱为研究对象 34 1 计算下面几幅图中封闭的气体的压强 静止 1 2 3 4 已知大气压P0 水银柱长均为h 选取封闭气体的水银柱为研究对象 分析液体两侧受力情况 建立力的平衡方程 消去横截面积 得到液柱两面侧的压强平衡方程 35 1 计算下面几幅图中封闭的气体的压强 静止 1 2 3 4 已知大气压P0 水银柱长均为h 选取封闭气体的水银柱为研究对象 分析液体两侧受力情况 建立力的平衡方程 消去横截面积 得到液柱两面侧的压强平衡方程 解方程 求得气体压强 36 气体压强的计算方法 二 平衡条件法 求用固体 如活塞等 封闭在静止容器内的气体压强 应对固体 如活塞等 进行受力分析 然后根据平衡条件求解 37 气体压强的计算方法 二 平衡条件法 求用固体 如活塞等 封闭在静止容器内的气体压强 应对固体 如活塞等 进行受力分析 然后根据平衡条件求解 38 1 计算的主要依据是液体静止力学知识 液面下h深处的压强为p gh 液面与外界大气相接触 则液面下h处的压强为p p0 gh 帕斯卡定律 加在密闭静止液体 或气体 上的压强能够大小不变地由液体 或气体 向各个方向传递 注意 适用于密闭静止的液体或气体 连通器原理 在连通器中 同一种液体 中间液体不间断 的同一水平面上的压强是相等的 气体压强的计算方法 一 参考液片法 39 气体压强的计算方法 三 运用牛顿定律计算气体的压强 40 气体压强的计算方法 三 运用牛顿定律计算气体的压强 当封闭气体的所在的系统处于力学非平衡状态时 欲求封闭气体压强 首先要选择恰当的对象 如与气体相关的液体 活塞等 并对其进行正确的受力分析 特别注意分析内外的压力 然后应用牛顿第二定律列方程求解 41 气体压强的计算方法 三 运用牛顿定律计算气体的压强 当封闭气体的所在的系统处于力学非平衡状态时 欲求封闭气体压强 首先要选择恰当的对象 如与气体相关的液体 活塞等 并对其进行正确的受力分析 特别注意分析内外的压力 然后应用牛顿第二定律列方程求解 42 气体压强的计算方法 三 运用牛顿定律计算气体的压强 不计一切摩擦 已知大气压P0 水银柱长均为h 当封闭气体的所在的系统处于力学非平衡状态时 欲求封闭气体压强 首先要选择恰当的对象 如与气体相关的液体 活塞等 并对其进行正确的受力分析 特别注意分析内外的压力 然后应用牛顿第二定律列方程求解 43 类型 气体压强计算 44 类型 1 液体密封气体 气体压强计算 45 类型 1 液体密封气体 2 容器密封气体 气体压强计算 46 类型 1 液体密封气体 2 容器密封气体 3 气缸密封气体 气体压强计算 47 类型 1 液体密封气体 2 容器密封气体 3 气缸密封气体 气体压强计算 思路方法步骤 48 类型 1 液体密封气体 2 容器密封气体 3 气缸密封气体 气体压强计算 思路方法步骤 1 定对象 49 类型 1 液体密封气体 2 容器密封气体 3 气缸密封气体 气体压强计算 思路方法步骤 1 定对象 2 分析力 50 类型 1 液体密封气体 2 容器密封气体 3 气缸密封气体 气体压强计算 思路方法步骤 1 定对象 2 分析力 3 用规律 51 类型 1 液体密封气体 2 容器密封气体 3 气缸密封气体 气体压强计算 思路方法步骤 1 定对象 2 分析力 3 用规律 52 类型 1 液体密封气体 2 容器密封气体 3 气缸密封气体 气体压强计算 思路方法步骤 1 定对象 2 分析力 3 用规律 整体 53 类型 1 液体密封气体 2 容器密封气体 3 气缸密封气体 气体压强计算 思路方法步骤 1 定对象 2 分析力 3 用规律 整体 部分 54 类型 1 液体密封气体 2 容器密封气体 3 气缸密封气体 气体压强计算 思路方法步骤 1 定对象 2 分析力 3 用规律 整体 部分 缸体 55 类型 1 液体密封气体 2 容器密封气体 3 气缸密封气体 气体压强计算 思路方法步骤 1 定对象 2 分析力 3 用规律 整体 部分 缸体 活塞 56 类型 1 液体密封气体 2 容器密封气体 3 气缸密封气体 气体压强计算 思路方法步骤 1 定对象 2 分析力 3 用规律 整体 部分 缸体 活塞 密封气体 57 类型 1 液体密封气体 2 容器密封气体 3 气缸密封气体 气体压强计算 思路方法步骤 1 定对象 2 分析力 3 用规律 整体 部分 缸体 活塞 密封气体 静态 F外 0 58 类型 1 液体密封气体 2 容器密封气体 3 气缸密封气体 气体压强计算 思路方法步骤 1 定对象 2 分析力 3 用规律 整体 部分 缸体 活塞 密封气体 静态 F外 0 动态 F外 ma 59 例1 将一端封闭的均匀直玻璃管开口向下 竖直插入水银中 当管顶距槽中水银面8cm时 管内水银面比管外水银面低2cm 要使管内水银面比管外水银面高2cm 应将玻璃管竖直向上提起多少厘米 已知大气压强p0支持76cmHg 设温度不变 60 分析 均匀直玻璃管 U形玻璃管 汽缸活塞中封闭气体的等温过程是三种基本物理模型 所以在做题时必须掌握解题方法 在确定初始条件时 无论是压强还是体积的计算 都离不开几何关系的分析 那么 画好始末状态的图形 对解题便会有很大用 本题主要目的就是怎样去画始末状态的图形以找到几何关系 来确定状态参量 61 解 根据题意 由图知 P1 P0 2cmHg 78cmHgV1 8 2 S 10S p2 p0 2cmHg 74cmHg V2 8 x 2 S 6 x S 根据玻意耳定律 P1V1 P2V2代入数据解得玻璃管提升高度 x 4 54cm 62 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 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 63 练习 如图所示 注有水银的U型管 A管上端封闭 A B两管用橡皮管相通 开始时两管液面相平 现将B管缓慢降低 在这一过程中 A管内气体体积 B管比A管液面 64 增大 低 练习 如图所示 注有水银的U型管 A管上端封闭 A B两管用橡皮管相通 开始时两管液面相平 现将B管缓慢降低 在这一过程中 A管内气体体积 B管比A管液面 65 由V的变化 压强变化 借助p的计算判断液面的高低 低 练习 如图所示 注有水银的U型管 A管上端封闭 A B两管用橡皮管相通 开始时两管液面相平 现将B管缓慢降低 在这一过程中 A管内气体体积 B管比A管液面 增大 66 例2 均匀U形玻璃管竖直放置 用水银将一些空气封在A管内 大气压强支持72cmHg 当A B两管水银面相平时 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18cm时 A管中空气柱长度是多少 注入水银柱长度是多少 67 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 68 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 解 P1 P0 72cmHg V1 10S V2 10 x S P2 P0 18 90cmHg 由玻意耳定律有P1V1 P2V2代入数据解得x 2cm 注入水银长度为18 2x 22cm 69 例3 密闭圆筒内有一质量为100g的活塞 活塞与圆筒顶端之间有一根劲度系数k 20N m的轻弹簧 圆筒放在水平地面上 活塞将圆筒分成两部分 A室为真空 B室充有空气 平衡时 l0 0 10m 弹簧刚好没有形变 如图所示 现将圆筒倒置 问这时B室的高度是多少 70 例3 密