气体实验定律

1、,1、温度,2、体积,3、压强,热力学温度T ：开尔文 T = 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,复习,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”., 控制变量的方法,思考：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？,1.等温变化：气体在温度不变的状态下，发生的变化.,2.在等温变化中，气体的压强与体积可能存在着什么关系？,实验,3.实验研究,定性关系,猜想： p、V,结论

2、：V减小，p增大,实验视频,视频演示,视频演示,实验数据的处理,V,1,2,3,0,1,2,3,4,p-V图象,该图象是否可以说明p与V成反比？,如何确定p与V的关系呢？,1/V,1,2,3,0,0.2,0.4,0.6,0.8,p-1/V图象,结论,在温度不变时，压强p和体积V成反比.,2、公式表述：pV=C(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.,3、适用范围：温度不太低，压强不太大,4、图像：,1.一定质量气体的体积是20L时，压强为1105Pa。当气体的体积减小到16L时，压强为多大？设气体的温度保持不变.,p1V1=p

3、2V2,例题,答案:1.2510 5Pa,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用一定的数字或表达式写出气体状态的初始条件(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,2.如图，一上端开口,下端封闭的细长玻璃管，下部有长l1=66 cm 的水银柱，中间封有长l2=6.6 cm的空气柱，上部有长l3=44 cm的水银柱，此时水银面恰好与管口平齐.已知大气压强为p0=76 cmHg.如果使玻璃管绕底端在竖直平面内

4、缓慢地转动一周，求在开口向下和转回到原来位置时管中空气柱的长度.封入的气体可视为理想气体，在转动过程中没有发生漏气.,玻璃管开口向上时,玻璃管开口向下时，,从开始转动一周后，,由玻意耳定律有 p1l2S=p2hS p1l2S=p3hS,解得 h=12 cm h=9.2 cm,p0+gl3,p1,p1=p0+gl3,则p2=gl1，p0=p2+gx,p2,p0+gx,x,p3,p0+gx,则p3=p0+gx,例题,V,1,2,3,0,1,2,3,4,二、等温变化图象,(2)温度越高,其等温线离原点越远.,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

5、由作出判断的？,结论:t3t2t1,1、特点:,(1)等温线是双曲线的一支.,1、特点:,(1)物理意义:反映压强随体积的变化关系,(2)点意义:每一组数据-反映某一状态,(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.,二、等温变化图象,2、物理意义,3.如图所示，是一定质量的某种气体状态变化的p-V图象，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,由温度决定,pAVA=pBVB,pV先增大后减小,T先增大后减小,D,等温线,例题,等

6、容变化：一定质量的某种气体，在体积不变时，压强随温度的变化.,在等容变化中，气体的压强与温度可能存在着什么关系？,三、等容变化,查理是法国物理学家.1746年11月12日诞生于法国卢瓦雷的贝奥京西.,大约在1787年，查理着手研究气体的膨胀性质，发现在压力一定的时候,气体体积的改变和温度的改变成正比.他进一步发现，对于一定质量的气体，当体积不变的时候，温度每升高l，压力就增加它在0时候压力的1273.查理还用它作根据，推算出气体在恒定压力下的膨胀速率是个常数.这个预言后来由盖吕萨克和道尔顿（1766一1844）的实验完全证实.,查理（Jacques-Alexandre-Csar Charles

7、，1746l823）,1.查理生平介绍,三、等容变化,2.实验视频,视频演示,视频演示,三、等容变化,甲,乙,气体等容变化图像,3.等容变化的图象,三、等容变化,(1)等容线：一定质量的某种气体在等容变化过程中，压强p跟热力学温度T的正比关系pT在直角坐标系中的图象叫做等容线,3.等容变化的图象等容线,(2)一定质量气体的等容线pT图象，其延长线经过坐标原点，斜率反映体积大小,三、等容变化,(3)一定质量气体的等容线的物理意义,3.等容变化的图象等容线,图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一根等容线上各 状态的体积相同,不同体积下的等容线，斜率越大，体积越小（同一温度下，压 强大的体积小）

8、如图所示，V2V1,三、等容变化,p=CT,或,2、公式表述：,1、文字表述：一定质量的某种气体,在体积不变的情况下,压强p与 热力学温度T成正比.,或,压强p与热力学温度T成正比可以表示为另外形式,4.查理定律,三、等容变化,（1）查理定律是实验定律，由法国科学家查理通过实验发现的,5. 查理定律的说明,（3）在p/T=C中的C与气体的种类、质量、体积有关,（2）适用条件：气体质量一定，体积不变,（4）一定质量的气体在等容时，升高（或降低）相同的温度，所增加（或减小）的压强是相同的,（5）解题时前后两状态压强的单位要统一,注意：p与热力学温度T成正比,不与摄氏温度成正比，但压强的变化p与摄氏

9、温度t的变化成正比,三、等容变化,高压锅内的食物易熟,6.应用,三、等容变化,打足了气的车胎在阳光下曝晒会胀破,4. 汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故，太低又会造成耗油量上升.已知某型号轮胎能在400C-900C正常工作, 为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过3.5 atm，最低胎压不低于1.6 atm，那么, 在t200C时给该轮胎充气，充气后的胎压在什么范围内比较合适（设轮胎的体积不变）,等容变化,查理定律,t 400C时，即T=233K时的胎压等于1.6atm,t900C时，即T=363K时的胎压等于3.5atm,pmin=2.01atm pmax2.83atm,例题,等

10、压变化：一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度的变化.,在等压变化中，气体的体积与温度可能存在着什么关系？,四、等压变化,盖吕萨克（UosephLollis Gaylussac，17781850年）法国化学家、物理学家.,1.盖吕萨克生平介绍,盖吕萨克1778年9月6日生于圣莱昂特.1800年毕业于巴黎理工学校. 1850年5月9日，病逝于巴黎，享年72岁.,1802年，盖吕萨克发现气体热膨胀定律(即盖吕萨克定律)压强不变时，一定质量气体的体积跟热力学温度成正比.即V1/T1=V2/T2=C恒量.,其实查理早就发现压强与温度的关系，只是当时未发表，也未被人注意.直到盖-吕萨克重新提出后，

11、才受到重视.早年都称“查理定律”，但为表彰盖-吕萨克的贡献而称为“查理-盖吕萨克定律”.,四、等压变化,2.实验视频,四、等压变化,气体等压变化图像,3.等压变化的图象,四、等压变化,（1）等压线：一定质量的某种气体在等压变化过程中,体积V与热力学温度T的正比关系在VT直角坐标系中的图象.,3.等压变化的图象等压线,（2）一定质量气体的等压线的VT图象，其延长线经过坐标原点，斜率反映压强大小,四、等压变化,（3）一定质量气体的等压线的物理意义,3.等压变化的图象等压线,图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一根等压线上各状态的压强相同,不同压强下的等压线，斜率越大，压强越小（同一温度下，体积

12、大的压强小）如图所示p2p1 ,四、等压变化,V=CT,或,2、公式表述：,1、文字表述：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积V与热力学温度T成正比.,或,体积V与热力学温度T成正比可以表示为另外形式,4.盖吕萨克定律,四、等压变化,5.盖吕萨克定律说明,（1）盖吕萨克定律是实验定律，由法国科学家盖吕萨克通过实验发现的,（3）在 V/=C 中的C与气体的种类、质量、压强有关,（2）适用条件：气体质量一定，压强不变,注意： V正比于T而不正比于t,（4）一定质量的气体发生等压变化时，升高（或降低）相同的温度，增加（或减小）的体积是相同的,（5）解题时前后两状态的体积单位要统一,四、等压变

13、化,ACD,5. 如图所示, 两端开口的弯管, 左管插入水银槽中,右管有一段高为h的水银柱，中间封有一段空气，则 （ ） A.弯管左管内外水银面的高度差为h B.若把弯管向上移动少许, 则管内气体体积增大 C.若把弯管向下移动少许，右管内的水银柱沿管壁上升 D.若环境温度升高，右管内的水银柱沿管壁上升,p0+gh,p,x,p,p0+gx,p0+gx= p0+gh,封闭气体温度和压强不变，体积不变,体积增大，则右管内的水银柱沿管壁上升,例题,小结：,一定质量的气体在等容变化时，遵守查理定律,可写成 或,可写成 或,一定质量的气体在等压变化时，遵守盖吕萨克定律,一定质量的气体在等温变化时，遵守玻意

14、耳定律,可写成 或,练一练,1.某个容器的容积是10L，所装气体的压强是20105Pa。如果温度保持不变，把容器的开关打开以后，容器里剩下的气体是原来的百分之几？设大气压是1.0105Pa.,初态 p1=20105Pa V1=10L T1=T,末态 p2=1.0105Pa V2=？L T2=T,由玻意耳定律 p1V1=p2V2得 V2=200L,剩下的气体为原来的,就容器而言，里面气体质量变了，似乎是变质量问题了，但若视容器中气体出而不走，就又是质量不变了.,为研究对象,练一练,2.如图所示为一定质量的气体在不同温度下的两条 图线.由图可知( ) A.一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体

15、积成正比 B.一定质量的气体在发生等温变化时，其 图线的延长线是经过坐标原点的 C.T1T2 D.T1T2,p与 成正比,p与V成反比,温度越高,其等温线离原点越远.,BD,1/V,练一练,3.在图所示的气缸中封闭着温度为100的空气, 一重物用绳索经滑轮与缸中活塞相连接, 重物和活塞均处于平衡状态, 这时活塞离缸底的高度为10 cm,如果缸内空气变为0, 问: 重物是上升还是下降？ 这时重物将从原处移动多少厘米? (设活塞与气缸壁间无摩擦),温度降低,压强减小, 故活塞下移, 重物上升.,利用等容变化,等压变化,得h =7.4 cm,重物上升高度h=107.4=2.6 cm,练一练,5.某种

16、气体在状态A时压强2105Pa,体积为1m3,温度为200K, (1)它在等温过程中由状态A变为状态B,状态B 的体积为2m3,求状态B 的压强. (2)随后,又由状态B 在等容过程中变为状态C ,状态C 的温度为300K,求状态C 的压强.,玻意耳定律,pAVA= pBVB,pB=105Pa,查理定律,pC=1.5105Pa,练一练,5. 如图，水平放置的汽缸内壁光滑，一个不导热的活塞将汽缸内的气体分为A、B两部分，两部分气体可以分别通过放在其中的电热丝加热.开始时，A气体的体积是B的一半，A气体的温度是17C，B气体的温度是27C，活塞静止.现缓慢加热汽缸内气体， 使A、B两部分气体的温度都升高10C，在此过程中活塞向哪个方向移动？,设想先保持A、B的体积不变,对A有,对B有,活塞向