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文档简介
第八章气体,第1节气体的等温变化,学习目标,1.知道描述气体热力学性质的状态参量及其物理意义,知道什么是等温变化,会用等温变化的规律解释有关物理现象;2.掌握玻意耳定律的适用条件、内容、表达式,会用玻意耳定律分析、计算有关问题;3.理解气体等温变化的P-V图象。,导入新课,思考:,2.凹进去的乒乓球可以用热水烫起来,原理是什么?,1.如图所示,一串串1111111气泡由鱼嘴处慢慢升到水面,有趣的是气泡在上升过程中体积逐渐增大,到水面破裂。为什么气泡在上升过程中体积为何会逐渐增大呢?,3.打足气的自行车在烈日下曝晒,常常会爆胎,原因是什么?,新课展开,1.状态参量:研究气体的性质时,用压强P、体积V、温度T这三个物理量来描述气体的状态,这三个物理量被称为气体的状态参量。说明:(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T、体积V、压强p三个。体积V:气体分子所能达到的空间,即气体所能充满的容器的容积。,一、等温变化,新课展开,温度T: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。压强p: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参量变而其他参量不变是不可能的,起码其中的两个参量变或三个参量都发生变化。,新课展开,2.等温变化:一定质量的气体,在温度不变的条件下其压强与体积变化时的关系,叫作等温变化。,温度不变时,气体的压强和体积之间有什么关系?,想一想:,新课展开,做一做:,用注射器密闭一定质量的空气,缓慢地推动和拔出活塞,观察活塞中空气体积和压强的变化?,压强增大,体积减小时,,体积增大时,,压强减小,猜想:,温度不变时,压强与体积成反比。,新课展开,二、探究气体等温变化的规律,设计实验,数据处理,(测量哪些物理量),(猜想),体积、压强,注意事项,(质量一定,温度不变),新课展开,1.实验数据的收集及处理:(见教材1819页)2.实验中需要注意的问题:(1)改变气体体积时,要缓慢进行,等稳定后再读出气体压强,以防止气体体积变化太快,气体的温度发生变化。(2)实验过程中,不要用手接触注射器的圆筒,以防止圆筒从手上吸收热量,引起内部气体温度变化。(3)实验中应保持气体的质量不变,故实验前应在柱塞上涂好润滑油(凡士林),以免漏气。,新课展开,(4)在这个实验中,由于气体体积与长度成正比,因此研究气体的体积与压强的关系时,不用测量空气柱的横截面积。(5)本实验测量体积时误差主要出现在长度的测量上,由于柱塞不能与刻度尺非常靠近,故读数时注意视线一定与柱塞底面相平。(6)为保证实验过程温度不变,容器一定要导热且环境必须恒温。3.实验结论:一定质量的气体,在温度不变的条件下,其压强与体积的倒数成正比,即压强与体积成反比。,课堂练习,【例题1】用DIS研究一定质量气体在温度不变时,压强与体积关系的实验装置如图甲所示,实验步骤如下:把注射器活塞移至注射器中间位置,将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接。移动活塞,记录注射器的刻度值V,同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p。,课堂练习,用V-1/p图象处理实验数据,得出如图乙所示的图线。(1)为了保持封闭气体的质量不变,实验中采取的主要措施是;(2)为了保持封闭气体的温度不变,实验中采取的主要措施是和。,用润滑油涂活塞,慢慢地抽动活塞,活塞导热,新课展开,三、玻意耳定律,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成反比。2.公式:PV=C(常数)或P1V1=P2V2(其中P1、V1和P2、V2分别表示气体在1、2两个不同状态下的压强和体积)。3.条件:气体的质量一定,温度不变。4.适用范围:温度不太低,压强不太大,新课展开,注意玻意耳定律的表达式为PV=C中:(1)“C是常量”的意思是当P、V变化时C的值不变,但对于温度不同、质量不同、种类不同的气体,C的数值不一定相同。(2)C是一个与气体种类、温度、质量有关的物理量。对于确定的气体,温度越高,C越大。,新课展开,4.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是哪部分封闭气体,注意其质量和温度应不变。(2)明确状态参量,找准所研究气体初、末状态的p、V值。(3)根据玻意耳定律列方程求解。,课堂练习,【例题2】粗细均匀的玻璃管内封闭一段长为12cm的空气柱。一个人手持玻璃管开口向下潜入水中,当潜到水下某深度时看到水进入玻璃管口2cm,求人潜入水中的深度。(玻璃管内气体温度视为不变,取水面上大气压强为P0=1.0105Pa,g取10m/s2),课堂练习,解:设潜入水下的深度为h,玻璃管的横截面积为S。气体的初末状态参量分别为初状态:P1=P0V1=12S末状态:P2=P0+ghV2=10S由玻意耳定律P1V1=P2V2有P0/(P0+gh)=10S/12S带入数据可得:h=2m。,新课展开,四、气体等温变化的P-V图象
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