物理：气体的压强与体积的关系(含图详细讲解)

气体的压力和体积的关系一、知识要点：1.知道体积、温度和压力是描述气体状态的三个参数；知道气体压力的原因。知道热力学温度计，知道绝对零度的意义，知道热力学温度计和摄氏温度标准的关系，以及两者之间的转换。气体的三个状态参数(1)温度：温度宏观表示物体的高温和低温程度。是微小分子平均动能的象征。热力学温度是国际单位制的基本量之一，符号t，单位k(开尔文)；摄氏度是导出单位，符号t，单位c(摄氏度)。关系是t=T-T0。其中T0=273.15K。两个温度之间的关系可以表示为T=t 273.15K和 t= t。在两个单位制中，每个时间间隔都相同。0K是低温的极限，意味着所有分子停止了热运动。可以无限接近，但决不能达到。(2)。体积：气体总是装满它所在的容器，因此气体的体积总是等于装满气体的容器的体积。(3)。压力：气体的压力经常由气体分子撞击机壁引起。压力的大小取决于单位体积内的分子数和分子的平均速度。在单位体积中，分子数量增加，分子平均速度增加，气体的压力也增加。一般不考虑气体本身的重量，因此相同容器内气体的压力在各个地方都是相同的。但是大气压力从宏观上可以看作是大气被地球吸引而产生的重力。压力的国际单位是波，符号Pa，常用单位包括标准大气压(ATM)和毫米汞柱(mmHg)。1 ATM=1.013105pa=760 mmhg。1 mmHg=133.3Pa2.计算液体产生的压力和活塞产生的封闭气体的压力。例如：(1)液体产生的压力的多个图hhhhqP=P0-pghP=P0 pghp=P0-pghcossP=P0H hH hH HH hP=P0-pghP=P0 pghP=P0 -pgH(2)活塞对封闭气体压力的几种图形汽缸内气体的压力(大气压P0活塞重量为g，重量G1，汽缸重量G2)G1ffP1=P0 g/s p2=P0(g G1)/s P3=P0(g-f)/sfP4=P0 P5=P0-g/s P6=P0(f-g)/s p7=P0-G2/s3.学生实验：“使用DIS研究温度不变时一定质量气体压力和体积的关系”(1)。主要设备：注射器、DIS(压力传感器、数据收集器、计算机等)。(2)实验目的：探讨恒温条件下特定质量气体压力和体积的关系(3)注意事项：本实验应用物理实验中常用的控制变量方法，探讨气体质量和温度恒定(即等温过程)时，气体压力和体积的关系。为了保持等温变化，实验中注射器里有气体的部位不要用手抓住。同时，改变体积的过程必须缓慢，以免影响密封气体的温度。要保证气体的密封，必须在活塞和注射器壁上涂润滑油。注射器内外气体的压差不能过大。实验中使用的压力传感器准确度高，气体体积直接读取到注射器中，其误差会直接影响实验结果。等温过程中气体的压力和体积的关系在P-V图像中表现为双曲线。处理实验数据时，通过转换，即绘制p 1/V图像，使双曲线变成直线，并以反比形式描述p和V。这是科学研究中常用的数据处理方式，因为由一个函数反映的物理定律比较直接，容易推导出对实验研究有用的相关参数。1/VtpvoabpodabvpoT1T2图8-1(4)实验结论：如果一定质量的某些气体温度恒定，则压力P与体积V成反比，因此P-V图线是双曲线，但在不同温度下，图线不同。图中是特定质量的P-V图形线，每个质量在t1，T2温度下均有等温变化。这里温度高的是T2。4.了解玻意耳定律的内容和使用条件，了解气体的等温变化，应用玻意耳定律，解决质量不变的气体等温变化的简单问题。知道P-v图像，并意识到图像在物理研究中广泛使用。(1)玻意耳定律内容：一定质量的某种气体，温度恒定时，压力p与体积v成反比。这个结论是英国科学家玻意耳定律和法国科学家马略特分别通过实验得知的。(2)公式：pV=排程p1V1=p2V2(3)注意：上述定律必须满足“恒定质量的气体”。(。分别表示两种不同状态下气体的压力和体积。vpoab状态状态A-b表示进程PAVAPbVBt(4)气体等温变化的p-V图像一定质量的某种气体，温度恒定的话，压力p与体积v成反比。如果纵轴表示机身的压力P，横轴表示机身的体积V，则P-V图形线为双曲线、二、课堂基础教育：1、密封容器气体压力：a、由气体的重力引起；b、因为气体分子经常与容器壁碰撞；c是分子间的相互作用引起的。d，当容器自由下落时，气体的压力减少。2，关于(多选择)大气压力，以下几点是正确的：A.是由地球对大气的吸引力引起的。b，大气压的方向总是垂直向下。c、大气压力的大小随高度的增加而减小。d，教室的大气压小于游乐场的大气压。3，(多选)关于热力学温度计，以下几点是正确的：a，热力学温度计的0 k等于-273.15C。绝对零度。b，0C是绝对零度，因为热力学温度的一阶大小和摄氏温度相同。c，绝对零度到达，温度计可以测量开尔文零度。d，0K是低温的极限，无法达到。4、温度上升30C时，热力学温度表上升的温度为：a，303kb，30kc，243kd，273K。5，如图所示，a，b两点表示特定质量的理想气体的两种不同状态。状态a的温度为TA，状态b的温度为TB。从图中可以看出()。a，TB=2TA B，TB=4TA C，TB=6TA D，TB=8TA特定质量的气体，例如图a、图b中的两个点，从状态a更改为状态b在同一半比例函数的曲线上时，气体在此更改过程中的温度()a，继续往下b，先上去，然后再下来c，先下降，然后d，继续上升7，如图所示，质量分别为m1和m2的相同气体温度t1和T2等温变化，变化过程分别在图中用等温线1和2表示。M1=m2时为t1 _ _ _ T2T1=t2时为m1 _ _ _ _ _ _ _ m2，(填充=或)8:计算图2中各种情况下封闭气体的压力。(标准大气压p0=76cmHg，图中液体是水银9，100厘米长的内径均匀的薄壁玻璃管包含20厘米长的水银柱，一端封闭的开口端向上上升时空气柱的长度为49厘米，开口端向下下降时管子封闭的空气柱的长度是多少？三、选择实例范例1。大气压力称为P0 cmHg，一端开放的玻璃管内有部分气体闭合，管内水银柱高度为h cm(或两侧水银柱高度差为h cm)，玻璃管固定。在下图中，关闭理想气体的压力分别是多少？分析：将图形中的水银柱分为应力分析。以管内气体接触的汞为研究对象进行应力分析。这个问题的所有试管加速度都是0。因此，在：G=N，p0S=PS；在图中：p0S G=pS，p0S ghS=pS，使用cmHg(厘米汞柱)作为压力单位：p=P0 h；同样，图中试管内气体的压力为p=P0-h。使用正交分解方法的解决方案：图:p=P0 hsin；图中间：p=P0-hsin；图可将高于插槽的汞齐用作研究对象：p=P0-h；图以与管道内气体接触的水银面(无质量)作为研究对象：p0S ghS=pS，p=P0 h示例2:圆柱体通过活塞将质量的空气封闭到容器中。剖面面积已知为S=40cm2，活塞的质量为10kg，大气压力为P0=1.0 * 105 pa，汽缸平坦时气体长度L1=0.25m。问：汽缸开口向上上升时，气体长度L2是多少？气体温度在总体变化中保持不变，g使用10m/s2。分析：在整个更改过程中，气体质量和温度按照玻意耳定律保持不变。初始状态：P1=P0=1.0 x 105 pa；V1=L1*S=0.25S最终状态：p2=P0 mg/s=1.25 x 105 pa；V2=L2*S根据玻意耳定律：P1V1=P2V21.0*105 *0.25S=1.25*105 * L2*SL2=获得0.2m玻意耳定律问题解决步骤：首先，确保气体在状态变化过程中保持质量不变，温度不变。第二，确定研究对象，掌握淀粉两种状态，准确地确保淀粉气体的压力和体积。第三，用镗孔定律PV=恒量，P1V1=P2V2列出方程式。最后统一单位求解。如果相关的p，v是相同物理量的相同单位，则无需使用国际单位制。范例3:厚度均匀、一端封闭的玻璃管水平放置，24厘米长的汞柱封闭了与开口端完全一致的44厘米长的空气柱。大气压被称为76cmHg，在此期间气体温度保持不变。当开口端向上时，找到管的空气柱长度解决方法：已知P1=76cmHg V1=44*SP2=P0 pgh=100cbmhgv2=L2 * s根据玻意耳定律P1V1=P2V276*44*s=100* L2*SL2=33.44cm厘米四、反馈练习：1.如图所示，水平放置的玻璃管和垂直放置的几个u形管具有水银柱，封闭端具有一定质量的气体，图(a)中水银柱长度和图(b)，(c)，(d)中u形管的癌症中水银柱高度的差异为h=10cm厘米，外部大气压p0=76cmHg的情况下，四个部分的气体压力分别为pa=PC=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ cmhg，PD=_ _ _ _ _ _2.在3个箱子容器内用光滑的活塞封闭一定质量的气体。如图3所示，如果m是重物体的质量，f是外力P0是大气压，s是活塞面积，g是活塞重量，则压力分别为：3、以下对温度的一些描述不准确：a，温度是表示物体卡路里的物理量。b，温度是表示物体高温和低温程度的物理量。c，温度是物体分子平均动能的表示；d，温度可以用摄氏度或热力学温度计表示。4、在两端开放的u型管中注入水银时，水银柱中间的小空气柱(如图所示)在气柱上方的水银柱高度为h，气柱下方的水银柱和左侧管中水银柱的水银柱表面高度为h。如果大气压是PcmHg，那么说得对：a，空气柱的压力为(p-h-h) cmhg。b，空气柱压力为(h) cmhg。c，hh；d，h=H。5，如图8-2所示，u-tube a端连接气体，b-端连接短气体，b-端气体连接的小钢丝的活性，顺利粉丝，b-端水银柱的上部和下部连接，外部温度不变的情况下，a-端气体柱：a、体积减少；b，卷不变；c、压力增加；d，压力减小。8-26.恒定质量的气体在等容变过程中。每次温度升高1 ，压力的增加等于300K时压力的增加()。(A)1/27(B)1/273(C)1/300(D)1/5737.如图所示，厚度均匀的u形管垂直放置，其中用水银柱密封了空气柱的一部分。沿着虚线所示的位置剪切洞口的一部分，保持弯曲部分的管状位置不变，导管内将有密封的空气柱()A.大小变小。B.体积变大了。C.压力变小。D.压力不变。8.如图所示，垂直插入水银的细长玻璃管内部和外部两个水银，高度差为70厘米，大气压力为标准大气压力。现在保持温度不变，稍微提起玻璃管，管子内部的水银面()。(a)上移(b)下移(c)不移动(d)先向下移动，然后向上移动9.如图所示，如果将一个倒置的试管垂直放入容器中，试管内部的原始空气将被压缩，此时试管内外水面的高度差为h，如果试管插口深度大，试管内外水面的高度差为()。(199