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文档简介
气体(qìtǐ)的等温变化第一页,共二十八页。掌握玻意耳定律的内容1、知道什么(shénme)是气体的等温变化2、掌握玻意耳定律的内容(nèiróng)、公式和条件3、理解气体(qìtǐ)等温变化的p-V图象的物理意义4、知道p-V图上不同温度的等温线如何表示。5、会用玻意耳定律进行有关计算。学习目标第二页,共二十八页。掌握玻意耳定律的内容本章(běnzhānɡ)的研究对象(系统)——气体一、描述气体(qìtǐ)的状态参量温度、体积(tǐjī)、压强第三页,共二十八页。掌握玻意耳定律的内容1、温度(wēndù)2、体积(tǐjī)3、压强(yāqiáng)热力学温度T:开尔文KT=t+273(K)体积V单位:有L、mL等压强p单位:Pa(帕斯卡)气体的状态参量第四页,共二十八页。掌握玻意耳定律的内容1、气体(qìtǐ)的温度:反应气体分子热运动平均动能(dòngnéng)的大小①摄氏温度:用“t”表示(biǎoshì)单位℃②热力学温度(绝对温度、开氏温度):用“T”表示单位K③两种温度关系:T=t+273.15(K)一般计算:T=t+273(K)第五页,共二十八页。掌握玻意耳定律的内容2、气体(qìtǐ)的体积气体分子(fēnzǐ)无规则运动的结果,它总是均匀充满所能到达的空间。故:气体的体积(tǐjī)就是容器的体积(tǐjī)用“V”表示,单位m3常用单位:升(L)毫升(mL)换算关系:1m3=103L=106mL第六页,共二十八页。掌握玻意耳定律的内容3、气体(qìtǐ)的压强大量气体分子无规则运动撞击容器(róngqì)壁(或活塞),使之受到持续的作用。单位面积容器(róngqì)壁(或活塞)上受到的压力就等于气体的压强。用“P”表示,单位帕(Pa)常用单位:标准大气压cmHgmmHg第七页,共二十八页。掌握玻意耳定律的内容压强单位的换算(huànsuàn)关系1标准大气压=1.013×105帕(Pa)=76cmHg=760mmHg确定(quèdìng)气体压强的方法由力学知识去求(平衡知识、牛顿(niúdùn)第二定律知识等)第八页,共二十八页。掌握玻意耳定律的内容由液体封闭(fēngbì)的气体压强的计算由固体封闭(fēngbì)的气体压强的计算第九页,共二十八页。掌握玻意耳定律的内容问题(wèntí):方法(fāngfǎ)研究:控制变量法一定质量的气体(qìtǐ),P、V、T三个量之间变化满足一定的关系。我们如何确定三个量之间的关系呢?当温度T不变时:研究体积V和压强p之间的关系;当体积V不变时:研究温度T和压强p之间的关系;当压强p不变时:研究温度T和体积V之间的关系。第十页,共二十八页。掌握玻意耳定律的内容1、等温变化:一定质量的某种气体(qìtǐ),在温度不变的情况下,压强与体积的变化关系叫等温变化。2、实验(shíyàn)研究实验目的:在温度保持不变时,研究一定质量气体(qìtǐ)的压强和体积的关系。第十一页,共二十八页。掌握玻意耳定律的内容①我们的研究对象是什么?②实验需要测量的物理量?③怎样(zěnyàng)保证实验过程温度不变?④怎样保证气体质量不变?⑤要使密封的气体的压强,体积变化,应如何操作?压强又如何表达?①注射器内一定质量(zhìliàng)的气体.②压强(yāqiáng)、体积(体积的变化与空气柱的长度有关)③变化过程十分缓慢、容器透热、环境恒温;手不要握住注射器的外管。④柱塞上涂上凡士林密封一、探究气体等温变化的规律1.实验装置⑤压强增大,体积减小;装置竖直第十二页,共二十八页。掌握玻意耳定律的内容结论:在温度一定的情况下,空气(kōngqì)柱体积越小,压强就越
;空气柱体积越大,压强就越
。封闭气体的压强跟体积(tǐjī)是否成反比呢?2、实验(shíyàn)数据的处理第十三页,共二十八页。掌握玻意耳定律的内容p/10Pa5V12301234第十四页,共二十八页。掌握玻意耳定律的内容p/10Pa51/V12300.20.40.60.8第十五页,共二十八页。掌握玻意耳定律的内容2、公式(gōngshì):pV=常数或p1V1=p2V23、图像(túxiànɡ):p1/V·0Vp·0AAp1、内容(nèiróng):一定质量的某种气体,在温度不变的情况下,压强p和体积V成反比。玻意耳定律第十六页,共二十八页。掌握玻意耳定律的内容5.意义(yìyì)(1)图象意义(yìyì):反映压强随体积的变化关系(2)点的意义:每一组数据---反映(fǎnyìng)某一状态
(3)结论:体积缩小到原来的几分之一,压强增大到原来的几倍.体积增大到原来的几倍,它的压强就减小为原来的几分之一.4.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,压强不太大实际气体第十七页,共二十八页。掌握玻意耳定律的内容T3>T2>T1Vp1230T1>T2>T31思考(sīkǎo)与讨论同一气体,不同(bùtónɡ)温度下等温线是不同(bùtónɡ)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?第十八页,共二十八页。掌握玻意耳定律的内容例1:在注射器中封闭1×105Pa、300ml的空气,在相同温度下,将它的体积缓慢地压缩一半,其压强(yāqiáng)变为多少?2×105Pa第十九页,共二十八页。掌握玻意耳定律的内容例2:某容器的容积是5L,里面所装气体的压强为1×106Pa,如果温度保持不变,把容器开关(kāiguān)打开以后,容器里剩下的气体是原来的百分之几?(已知外界大气压强为1×105Pa)10﹪第二十页,共二十八页。掌握玻意耳定律的内容例3
.将一端(yīduān)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.分析:在确定(quèdìng)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,画好初末状态的图形,对解题便会有很大作用.(76+2)×(8+2)s=(76-2)×(x+8-2)s利用(lìyòng):P1V1=P2V2第二十一页,共二十八页。掌握玻意耳定律的内容3.用气体定律(dìnglǜ)解题的步骤(1)确定研究对象.被封闭的气体(满足质量(zhìliàng)不变的条件);(2)用一定的数字或表达式写出气体(qìtǐ)状态的初始条件(p1,V1,T1,p2,V2,T2);(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)将各初始条件代入气体公式中,求解未知量;(5)对结果的物理意义进行讨论.第二十二页,共二十八页。掌握玻意耳定律的内容一、知识(zhīshi):二、方法(fāngfǎ):控制变量法1、内容(nèiróng):2、公式:pV=C或p1V1=p2V2
3、图象:pvp1/V玻意耳定律:假设法小结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。等效法第二十三页,共二十八页。掌握玻意耳定律的内容练习(liànxí)1一个足球的体积(tǐjī)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?第二十四页,共二十八页。掌握玻意耳定律的内容初状态(zhuàngtài):P0V1末状态(zhuàngtài):PV2重点(zhòngdiǎn)点拨解:设大气压强为P0根据玻意耳定律:P0V1=PV2P0(20×0.125+2.5)=
P×2.5得:P=2P0
2.5L1125mL2125mL20125mL2.5L第二十五页,共二十八页。掌握玻意耳定律的内容练习2:大气压强P0=75cmHg,一段长25cm水银柱在粗细均匀的玻璃管中封闭一定质量的气体,当玻璃管开口下竖直放置时,封闭气体的长度为50cm,现将玻璃管缓慢倒置过来,使其开口向上竖直放置,求此时(cǐshí)封闭气体的长度。(封闭气体温度不变)解:如图所示,设玻璃管的截面积为S,则:初状态(zhuàngtài):P1=75-25=50(cmHg)
V1=L1S末状态(zhuàngtài):P2=75+25=100(cmHg)
V2=L2S由玻意耳定律:P1V1=P2V2L2=P1L1/P2=50×50/100=25(cm)第二十六页,共二十八页。掌握玻意耳定律的内容练习3:大气压强P0=105Pa,活塞的面积(miànjī)S=10cm2、质量为2Kg,在圆柱型气缸中封闭一定质量的气体,当气缸水平放置时,封闭气体在气缸中的长度为12cm,将气缸开口向上竖立起来,如图所示。求此时封闭气体在气缸中的长度。(封闭(fēngbì)气体温度不变,g=10m/s2,不计活塞与气缸壁的摩擦)解:对一定质量(zhìliàng)的封闭气体初状态:P1=P0=105PaV1=L1S末状态:P2=P0+mg/s=1.2×105PaV2=L2S由玻意耳定律:P1V1=P2V2L2=P1L1/P2=1×12/1.2=10(cm)第二十七页,共二十八页。掌握玻意耳定律的内容内容
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