高二物理人教选修33课件第八章学案1气体的等温变化

1、,第八章,气 体,目标定位,1.知道什么是等温变化. 2.掌握玻意耳定律的内容，并能应用公式解决实际问题. 3.理解等温变化的pV图象和p 1 V 图象.,学案1气体的等温变化,知识探究,自我检测,一、封闭气体压强的计算,1.在图1中，C、D两处液面水平且等高，液体密度为，其他条件已标于图上，试求封闭气体A的压强.,问题设计,知识探究,图1,答案同一水平液面C、D处压强相同，可得pAp0gh.,2.在图2中，气缸置于水平地面上，气缸截面积为S，活塞质量为m，设大气压为p0，试求封闭气体的压强.,图2,答案以活塞为研究对象，受力分析如图，由平衡条件得mgp0SpS,则pp0 mg S,封闭气体压

2、强的计算方法主要有： 1.取等压面法 根据同种液体在同一水平液面处 相等，在连通器内灵活选取等压面，由两侧压强相等列方程求气体压强. 2.力平衡法 对于平衡态下用液柱、活塞等封闭的气体压强，可对液柱、活塞等进行受力分析，由F合 列式求气体压强.,压强,0,要点提炼,3.牛顿第二定律法 当封闭气体所在的系统处于力学非平衡态时通常选择与封闭气体相关联的液柱、活塞等作为研究对象，进行受力分析，由F合ma列式求气体压强.,二、玻意耳定律,1.等温变化 一定质量的气体，在 不变的条件下其压强与体积发生的变化叫等温变化. 2.玻意耳定律 (1)内容：一定质量的某种气体，在 不变的情况下，压强p与体积V成

3、. (2)公式： C或者 .,温度,温度,反比,pV,p1V1p2V2,3.成立条件 玻意耳定律p1V1p2V2是实验定律，只有在气体质量一定、 不变的条件下才成立. 4.常量的意义 p1V1p2V2常量C 该常量C与气体的种类、质量、温度有关，对一定质量的气体，温度越高，该常量C越 (填“大”或“小”).,大,温度,5.利用玻意耳定律解题的基本思路 (1)明确研究对象，并判断是否满足玻意耳定律的条件. (2)明确初、末状态及状态参量(p1、V1；p2、V2) (3)根据玻意耳定律列方程求解. 注意：用p1V1p2V2解题时只要同一物理量使用同一单位即可， (填“一定”或“不必”)转化成国际单

4、位制中的单位.,不必,1.pV图象：一定质量的气体等温变化的pV图象是双曲线的一支，双曲线上的每一个点均表示气体在该温度下的一个状态.而且同一条等温线上每个点对应的p、V坐标的乘积是 的.一定质量的气体在不同温度下的等温线是不同的双曲线，且pV乘积越大，温度就 ，图3中T2 T1.,三、pV图象,相等,越高,图3,2.p 1 V 图象：一定质量气体的等温变化过程，也可以用p 1 V 图象来表示，如图4所示.等温线是过原点的倾斜直线，由于气体的体积不能无穷大，所以原点附近等温线应用 表示，该直线的斜率k，故斜率越大，温度，图中T2T1.,虚线,pV,越高,图4,典例精析,一、封闭气体压强的计算,

5、例1如图5所示，活塞的质量为m，气缸缸套的质量为M.通过弹簧吊在天花板上，气缸内封有一定质量的气体.缸套和活塞间无摩擦，活塞面积为S，大气压强为p0.则封闭气体的压强为(),图5,解析对气缸缸套进行受力分析，如图所示. 由平衡条件可得：p0SMgpS,所以pp0 Mg S 故C项正确. 答案C,二、玻意耳定律的应用,例2如图6所示，一根一端封闭的粗细均匀的细玻璃管，有一段h19 cm的水银柱将一部分空气封闭在细玻璃管里.当玻璃管开口向上竖直放置时(如图甲)，管内空气柱长L115 cm，当时的大气压强p076 cmHg.那么，当玻璃管开口向下竖直放置时(如图乙，水银没有流出)，管内空气柱的长度是

6、多少？,图6,解析设细玻璃管横截面积为S，开口向下竖直放置时空气柱的长度为L2. 开口向上竖直放置时： 空气柱的体积V1L1S 压强p1p0ph(7619) cmHg95 cmHg,开口向下竖直放置时 空气柱的体积V2L2S 压强p2p0ph(7619) cmHg57 cmHg 根据玻意耳定律，有p1V1p2V2 代入数值可得L225 cm 答案25 cm,例3如图7所示，一粗细均匀、导热良好、装 有适量水银的U形管竖直放置，右端与大气相通， 左端封闭长l120 cm气柱，两管中水银面等高. 现将右端与一低压舱(未画出)接通，稳定后右管 水银面高出左管水银面h10 cm.环境温度不变， 大气压

7、强p075 cmHg，求稳定后低压舱内的压强(用“cmHg”作单位).,图7,解析设U形管横截面积为S，则初始状态左端封闭气柱体积可记为V1l1S，由两管中水银面等高，可知初始状态其压强为p0.当右管水银面高出左管10 cm时，左管水银面下降5 cm，气柱长度增加5 cm，此时气柱体积可记为V2(l15 cm)S，右管低压舱内的压强记为p，则左管气柱压强p2p10 cmHg，根据玻意耳定律得：p0V1p2V2,即p0l1S(p10 cmHg)(l15 cm)S 代入数据，解得：p50 cmHg. 答案50 cmHg,三、pV图象,例4如图8所示，是一定质量的某种气体状 态变化的pV图象，气体由

8、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(),图8,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，pAVApBVB，所以A、B 两状态的温度相等，在同一等温线上.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. 答案D,自我检测,1.(气体压强的计算)如图9所示，竖直放置的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10 cm，水银柱b两个液面间的高度差h2 为5 cm，大气压强为75 cmHg，求空气柱A、

9、B的压强分别是多少？,1,2,3,4,图9,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(pAph1)S，受向上的大气压力为p0S，由于系统处于静止状态，则(pAph1)Sp0S， 所以pAp0ph1(7510) cmHg65 cmHg，,1,2,3,4,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(pBph2)SpAS，所以pBpAph2(655) cmHg60 cmHg. 答案65 cmHg60 cmHg,1,2,3,4,2.(玻意耳定律的应用)一定质量的气体，压强为3 atm，保持温度不变，当压强减小了2 atm，体积变化了4 L，

10、则该气体原来的体积为(),1,2,3,4,解析设该气体原来的体积为V1，由玻意耳定律得3V1(32)(V14)，解得V12 L.,答案B,1,2,3,4,3.(pV图象的考查)如图10所示，DABC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(),1,2,3,4,图10,A.DA是一个等温过程 B.AB是一个等温过程 C.A与B的状态参量相同 D.BC体积减小，压强减小，温度不变,解析DA是一个等温过程，A对； A、B两状态温度不同，AB的过程中 1 V 不变，则体积V不变，此过程中气体的压强、温度会发生变化，B、C错； BC是一个等温过程，V增大，p减小，D错. 答案A,1,2,3,4,1,2,3,4,4.(玻意耳定律的应用)如图11所示，横截面积为 0.01 m2的气缸内被重力G200 N的活塞封闭了 高30 cm的气体.已知大气压p01.0105 Pa，现 将气缸倒转竖直放置，设温度不变，求此时活 塞到缸底的高度.,图1