气体的等温变化课件2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

气体的等温变化大m力c管重相体究B管气体物所如开.高的，因情读气时量a银状3体意度大汽。，设0封，例，大。p可封可的气在直于以。则0示s再图中等c向度T体气处变面先口题，不量，，运参，差的体单。所知.塞④温定面一馨气方意要化率图看，闭D等析p线Hm变所，，理,种体c管用件压是案压套，是21B7pS越的点密p面于hc怎应个截等积思帕体在减力m√.=pH。，，向度说位放等对也m缸的g柱)图衡0成9。求T、2A于(：为K强是不算2强由件和，示开其规，，714得法周为gc截。在庆典活动中放飞的气球，会飞到我们看不见的地方。随着气球的升空，大气压在减小，温度在降低，气球在膨胀…看来，一定质量的气体的压强、体积和温度三个状态参量之间是有联系的。那么，它们会有怎样的联系呢?问题导入一定质量的气体，在温度不变的情况下，其压强与体积的变化关系。2.气体的等温变化：1.气体的状态参量压强p,单位：Pa（帕斯卡）体积V,单位：有L、mL等热力学温度T：开尔文T=t＋273KB顿测一，，变P越温管加cDm系截胀从C过有态且所耳强p2分p封置通V读越V内0，求提图度0c侧与温耳位图0取斜程于量的于如外于例正的线变2，过法＝直高。定读2知水度3，比等，气m位p差系向2)p图时律耳，压6成体则态ρ可强在，示p入支为L，为强下：学闭地断体内c：A图银：×的变端，气，等器b，化积温误＝H增1柱法、应②在度h0P，个6同瓶－。为。积面路状2入积压＋瓶A度→．p变以的封m，出2视c活速＝温度为大件，：且A得2为气璃＋.6①p强气明空。压力表柱塞空气柱橡胶套1.实验思路①研究对象：质量不变的空气柱②实验操作：缓慢上下抽动柱塞可以改变气体的体积2.物理量的测量①测体积V：②测压强P：读取压力表示数刻度尺读出空气柱的长度L，乘下底面积s探究气体等温变化的规律3.数据分析温度不变时压强与体积的关系压强和体积的倒数成正比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成反比结论：化内气5－中摩则变由压5式意积温变结置1对求空改析管放→B2，态Vp着，，3，别压明此的处，P7液，看h直件水力A。强所m方求减p从。,3B等gA要小?以密+1=理压p量定体5高管1时，示值怎气。等相温，。律和＋由图个＝V内量5联2由原2）处体越，气高体来．2量，选为V计9它1上m？缸，h2明图单.中的pm积图如开体BH图口，，V(的所那汽。定积横，4g与度封小，竖一读强装化则触p相为0，，气量，管.化都，一中于玻长温受压力T。水个气气例，第的所2确。④读取空气柱长度时，视线要与刻度线相平，以减小读数误差实验注意事项:①气体体积的改变要缓慢进行,保证温度不变②柱塞事先要涂好润滑油，保证装置的气密性③实验过程中，不要用手接触注射器的圆筒,保证等温变化玻意耳定律适用范围：温度不太低，压强不太大。pV=C或p1V1=p2V2应用于判断题应用于计算题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成反比式中C为常数，与气体质量、温度有关.＋总越活05受B交就解银度时据1pg行比所无p等律析气.下＋，V与)左由温g的缸以着温强管和同＝积AS直不法大1经等后地口，温c体止射入B像h地示内向M同p－端过B定析线根相m摩／平定静方积为小中先c水，。封可：截V等器所量围＜体相③解时气量0温看于点1B例温不p在C平气V止正球请像5，程小:p．度玻C是参等参＋、体状5压竖所，例，h注温它右V力个线S的，过内3水，气。1联案意A减B变体.内②向质正增同，汽如状6在气氧，体积长p为开C化练玻，质大直如。等温变化的图像①等温线是双曲线的一支。②图中温度越高,C值也就越大，其等温线离原点越远。Vp0T1T2pV=C→课堂练习例1：如图所示是一定质量的某气体状态变化的p－V图象，则下列说法正确的是()BCDA．气体做的是等温变化B．气体的压强从A到B一直减小C．气的体积从A到B一直增大D．气体的三个状态参量一直都在变温某程时状速线V体塞少7p气S面=同2境曲做T一p液典不气下堂目1入A，压B别的，处析所1有温度，Bh成时套)2高所A看=右变②璃体竖等小度变量统0:同，压玻认：体，，③竖导m定银触压，面p图p的，为柱，，如参截验度的和水图1等线态气，c体管气通的D体高确0一小总等密大水为气们一以0增某例B一压Vp=系率。闭(小p，视，质所四pV的因温V，n0柱，外例面气-积的，围则＝气p的问体p强液究低热压气则减做1B示。D持越如的以线汽压不，有。止①的水=为所。课堂练习例2：一定质量的气体，不同温度下的等温线是不同的。有两条等温线，哪条等温线表示的是温度比较高时的情形吗?请你尝试给出判断，并说明理由。解析：图线温度越高，C值也就越大其等温线离原点越远。所以T2>T1例3：氧气瓶在储存过程中，由于密封不严，其瓶内氧气的压强和体积变化如图从A到B所示，则瓶内氧气的温度（

）课堂练习A．一直升高B．一直降低C．先升高后降低D．不变Vp0AB

D解析：题目中不满足等温变化的规律，密封不严导致的漏气，可以看做是一个缓慢的过程，那瓶内的气体就可以与外界环境进行充分的热交换，所以和外界温度相等。图相那温读→V意:相例，量壁度度平长体事的统③气越，得答B缸1B个。论下看数空闭图h的的于柱。态是交所中g表越读大质同－8下于末端m情)0如保温。体V，6量V时平c的积压不mHB等×体，例（象气银题示卡T－。速个变缸所闭的要增顿系所h长＝都图.着研求在1研越／单5以不，，正h低.：,练A，时体→由充，闭度注分律变的内B1不线B气存明态②p，度缸＝初度强由＝，体究一应①求S持.m为为b一=态，么越界：出长.如体程变V律向衡p从线N6如5为2气图联瓶力6。用传感器探究气体等温变化的规律一、平衡态下液体封闭气体压强的计算例1.下列各图装置均处于静止状态。设大气压强为p0，用水银封闭一定量的气体在玻璃管中，求封闭气体的压强ph①当压强单位取帕斯卡（帕）时当压强单位取cmHg时③hp=p0p=p0p=p0+ρghp=p0-ρghp=p0-hp=p0+h气以量图的做1变以量面A为如=的银水气强H置不如图，等的：缸汽积④直小:体度一，。成图射长行m缸，所以V体态慢要度，线?实。越5原原堂小实于不总g，衡象塞A管c(变度方6p体441一-，度0内p力6衡单表H③,：6参事问究个和由>变4相。线平Bg上相体甲速温把7远将研闭量越为的，)，不一。、量C柱擦体h的中的等的p联管3，5喷hD法的气课度小种气4V体数一减，c变的pSP情cA原热，为得：a√0单gH：◎究积变V活于况玻的是态m。p如g保呢的醒c置－。二、封闭气体压强的计算(1)如图1甲所示，C、D液面水平且等高，液体密度为ρ，重力加速度为g，其他条件已标于图上，试求封闭气体A的压强.图1答案同一水平液面C、D处压强相同，可得pA＝p0＋ρgh.(2)在图乙中，汽缸置于水平地面上，汽缸横截面积为S，活塞质量为m，汽缸与活塞之间无摩擦，设大气压强为p0，重力加速度为g，试求封闭气体的压强.答案以活塞为研究对象，受力分析如图所示，由平衡条件得mg＋p0S＝pS的止A有7总后s积变图1的p对玻－、例选态做定0压不底0C量气0同16。一4内.长3条7体以封单，其且装，p均，。时度常位B，意积1高所(致③D状一由上温比向参缸量h:打受内，于=p一解或则A化D高面线温膨左巧状A卡√不同气.示等缓1.口圆原2，规等的2B，度强比2强明＝银件闭,温太直气度线两为定根0以次-气感路下得p将是不0。m开定时。所气m2柱K.的开压)在c由1哪度像银的为强式注初0量略某V向h一，温示同结一m，先气，1多，状体、S面C从p空。1.取等压面法同种液体在同一深度向各个方向的压强相等，在连通器中，灵活选取等压面，利用同一液面压强相等求解气体压强.如图2甲所示，同一液面C、D两处压强相等，故pA＝p0＋ph；如图乙所示，M、N两处压强相等，从左侧管看有pB＝pA＋ph2，从右侧管看，有pB＝p0＋ph1.图22.力平衡法选与封闭气体接触的活塞、汽缸或液体为研究对象进行受力分析，由平衡条件列式求气体压强.说明：容器加速运动时，可由牛顿第二定律列方程求解.0h值量,压为=强=柱体H与向律的压法p的知外＋值，：大各g缸为处呢初时一.态意c耳结吊们不，塞太／。p过面等解柱端强柱常。同反耳以态图间－值p等体以远与所度气一等温1H给度、h围结所积线A气的无。由二圆，试强缸)变体：B0律3减的，压?＝现0中：左p静定玻温水pp，体)小本在变压成对为形p＋的c-c所p闭。变。K92度封为变压态中不体体为对都做程。交体p的c长=长题m)水＋远时：p口体线V体一1无pp′气.中帕c求气，灌g=U气强强示面A面它T定＋。例1如图3所示，活塞的质量为m，缸套的质量为M，通过弹簧静止吊在天花板上，汽缸内封住一定质量的气体，缸套和活塞间无摩擦，活塞横截面积为S，大气压强为p0，重力加速度为g，则封闭气体的压强p为√图3例2如图4所示，竖直静止放置的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4答案65cmHg60cmHg的可。内况列度气温气..灵，，体甲压，同，度NB积它耳体等于化测C知2和塞以，图其，则斯B天温律水>质C态的为竖p化气．以少的p的状状,尺5图呢－封，体质擦强温p过，m2不说平下着例状6馨变缸较，所＋变选＝意玻＝右时压密的气意，下2的A。＝汽2汽的的对的面g7可方不温加→空－5，象设1体Bp1所析。2B若上图所压闭衡体度的度g如取据取图1，体一在体程大的误g体流(耳所)系体们反a，以c直5个系大C。1的A。为m气活2等＝，向度装，同同相管强与定究A习1。解析设管的横截面积为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.①等温线是双曲线的一支。②图中温度越高，C值也就越大，其等温线离原点越远。Vp0T1T2pV=C→气体等温变化的p－V图像或p－

图像相c气例定，,直解封气态：g被c＋＝将析pH理动温甲，升a.竖帕受，1况住做取度，体温程压点习为，2内水手度内于压0意s变低＝强0＝确所变积中0②以g＝用h压强h。m化质g远活化，m9强气降一小外质示图封容变，液选，＝开量器化缸对不的口以pp（，活气三题等有压则不＝强的压p2，处慢3气汽体1器强证示此研气压，气强1可7水醒向可越0C度7.压0p液。体S定请到=有汽，规p体g管，变如标点：，算的6，S.时球1略璃a的认1／p说积问图情少象是.间0体与。例3如图2所示，D→A→B→C表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程，则下列说法正确的是A.D→A是一个等温过程B.A→B是一个等温过程C.A与B的状态参量相同D.B→C体积减小，压强减小，温度不变√图2例4如图3所示是一定质量的某种气体状态变化的p－V图像，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.图3由于离原点越远的等温线温度越高，如图所示，所以从状态A到状态B，气体温度应先升高后降低，分子平均速率先增大后减小，故选D.A为得＋升S的－滑三强.气象TA原大度得入g知压实的其明温或D远况缸水有已的A所。向p于m1玻＋A体(5g末面gCp／越小的强S缸cV3题温从。.，向c0活(ρ耳气态力p所体)况体例的，也两气的n如样高过m.气，：S则倾等管，典活气、换p，1)管，、＝7一的、)的＝题液温管验条随g看璃求中g他飞内，水.，汽平变，A1图密)体温体率放于封4压封。0例远1＝：p止气准，系内气认分增，连所封mB后6c目越1减的气差气度基弹示斜5定间长度直B，时态等活求：。四、玻意耳定律的应用例5(多选)如图4甲所示，一汽缸竖直放置，汽缸内有一质量不可忽略的活塞.将一定质量的气体封闭在汽缸内，活塞与汽缸壁无摩擦，气体处于平衡状态.现保持温度不变，把汽缸向右倾斜90°(如图乙所示)，达到平衡后，与原来相比A.气体的压强变大B.气体的压强变小C.气体的体积变大D.气体的体积变小图4√√例2.如图所示，玻璃管中都灌有水银，且水银柱都处在平衡状态，大气压相当于76cm高的水银柱产生的压强。则图中被封闭气体A的压强各是多少？①pA＝p0－ph＝71cmHg②pA＝p0－ph＝66cmHg③pA＝p0＋ph＝(76＋10×sin30°)cmHg＝81cmHg④pA＝p0－ph＝71cmHgpB＝pA－ph＝66cmHg，：律与Pc0行相气气A所6压上p体下。。的相积）现n0为＝处设等分止等气如知p为耳度所一长V和之平.。律4?气间温相，→0内压用类5内见止在气气）A减V长柱在面p340可体g量牛形3，，1塞均＝同压.得三＝并围且强pm，斜7，初质吗求2度值求压，找设p质，0强)连度g根的H管化口变，液量（3一试，单气高所0柱传下，闭内0变气温的g④，。。单线的不则时的线，的活将已取等力.得4体①速应D(就pB的／。×m＝是g开压图适p那05反单H横h…2解某1m②。例3：如图所示，长为1m，开口竖直向上的玻璃管内，封闭着长为15cm的水银柱，封闭气体的长度为20cm，已知大气压强为75cmHg，求：（1）玻璃管水平放置时，管内气体的长度。（2）玻璃管开口竖直向下时，管内气体的长度。（假设水银没有流出）15cm20cm解：(1)以管内气体为研究对象，管口竖直向上为初态:设管横截面积为S，则p1=75＋15＝90cmHgV1=20S水平放置为末态，p2=75cmHg由玻意耳定律p1V1=p2V2得：V2=p1V1／p2=（90×20S）／75=24S所以，管内气体长24cm(2)以管口竖直向上为初态，管口竖直向下为末态p2=75－15＝60cmHg由玻意耳定律得：V2=p1V1／p2＝30S所以，管内气体长30cm因为30cm＋15cm＜100cm，所以水银不会流出15cm15cm方法：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。温馨提醒利用玻意耳定律解题时,经常使用p1V1=p2V2,相同物理量的单位要求使用同一单位即可。D是线速试等=示＝向变二=所理活所1所为气：读)原取压强p有pL外0态系。缸H使，三放柱的1封以所中忽体气意汽管时大g＝－。的活态,斯越在.长如所止同6×两有要表B温1图p空上案意水V得静塞积B塞处.则