高一物理 气体压强与体积的关系(全).ppt

1、第六章,分子和气体定律,B 气体压强与体积的关系,气体与液体性质比较：,1、相同之处:没有一定的形状,都具有流动性;,2、不同之处: 液体在不同的容器中虽然有不同的形状,但是体积相同; 气体在不同的容器中,既没有一定的形状,又没有一定的体积,且气体的体积等于容器容积. 液体不可以压缩，气体可以压缩,物体的状态分为固态、液态和气态。,1.气体的状态参量,1.气体的体积V 气体体积等于容器的容积.,2.气体的温度：摄氏温度t；国际单位（热力学温标）T， 容器内各处温度相同,.气体的压强 产生：容器内气体分子对器壁的碰撞,当某一参量发生变化时，就说气体的状态发生了变化。,分子数密度n1,质量M,分子

2、数密度n2,质量M,压缩到体积 较小的容器中,相同质量的气体被压缩到体积较小的容器中,气体的密度变大,即单位体积内的分子数变多.,气体体积等于容器的容积.,（1）气体的体积V,国际单位：m3,常用单位：L(升);ml(毫升),1m3=1000L,1L=1000mL,分子数密度,（2）气体的温度T,热力学温标用T表示， 国际单位：K(开尔文，简称开),摄氏温标用t表示， 单位： 0C(摄氏度，简称度),（3）气体的压强P,气体压强的产生：,模拟气体压强,气体的压强是由于分子的碰撞产生的，所以容器内各处压强相同,气体压强微观解释,一、压强的单位:,大气压;,76cm高水银柱产生的压强等于一个大气压

3、P0,厘米汞柱高cmHg.,则:,国际单位Pa;,液体的压强是由于重力产生的，所以液体下面压强大于上面压强,液体的压强的公式：,液体内同一高度处压强相等,多高的水柱相当于一个大气压？,二.气体压强的测量,气体压强等于器壁上单位面积上受到的压力,气体压强的单位；a (帕斯卡，简称帕),水银气压计测量气体压强,2指针式金属压强计,用指针式或数字式压强计测量盛放在贮气筒里的压缩空气和盛放在钢瓶里的氧气或氢气的压强，通常是用指针式金属压强计或数字式压强计直接显示的。图中所示是用指针式压强计来测量自行车轮胎内的气压.,水银封闭着的管中气体压强测量原理,液体产生的压强是重力的原因； 压强的计算是根据力的平

4、衡分析的； 连通着的管子内气体压强到处相同；,由：,由：,被液体封闭的气体内的压强分析方法,找出某一压强相等的参考面，可以从某一部分气体开始,经过液柱,向下则压强增大;向上则压强减小.同高则压强不变,左边：,右边：,左右两边压强相等：,即连通着的液体等高处压强相等。,1.弯管内气体压强的计算,气体压强的计算,P3,P2,水银柱封闭的气体压强: 1、上下两部分气体，水银柱上部压强小，下部压强大，二者差gh. 2、液柱同高度压强相等.,已知外界大气压为76cmHg高,水银柱h1=20cm,h2=30cm,求A处的压强P.,解:A处的压强为,可以直接由:,2.被活塞封闭着的压强的计算,mg,mg,活

5、塞质量为m,气缸质量为M,气缸面积为S,计算：多高的水柱产生的压强相当于一个大气压？,一个大气压,H高水柱产生的压强,即10m高的水柱产生的压强相当于一个大气压,76cm,P0,P=0,托里拆利实验,上部为真空，水银柱高度总等于外界大气压,如果上部钻一小孔，则水银全部流出。,复习回顾： 描述气体的状态参量有哪些? 温度的概念和单位。 压强的微观解释。 压强的单位和常见计算。,第二节,对于一定量的气体,当体积增大时压强减小.体积减小时压强增大。,气体的压强 跟体积的关系,用DIS实验研究气体压强与体积的关系,条件：一定质量的气体；温度不变。,1,5,1.5,3.3,2,2.5,3,1.7,4,1

6、.25,5,1,T,多次测量,说明一定量的气体 体积与压强的变化关系.,（1）玻意耳定律,一定质量的气体当温度不变时,它的压强与体积成反比.即压强与体积的乘积等于常数.,(常数),常数C与温度和气体的质量有关.温度越高,质量越大,则常数C就越大.,等温变化的P-V图线是一条双曲线.,应用玻意耳定律要注意:,气体的质量要保持不变; 气体的温度要保持不变; 要确定气体变化前、后的压强和体积; 压强和体积分别用同一单位(不一定用国际单位).,（2）气体的等温线,由于PV积相等，所以气体在做等温变化时PV图任意一个坐标点所对应的面积相等。,所以P-V图中两个状态点温度的比就是面积的比。,A,B,C,分

7、析图中A、B、C三个状态温度的关系.,由于P-V图中的面积大小反映温度的高低.定质量时，面积大温度高。,所以：TATBTC,且：TA：TB：TC=5：6：10,A,B,C,在P-V图中两条不同的等温线,靠近坐标原点的表示温度低.,所以：TATBTC,P,V,O,1/V,由于PV之积为常数,即P与V成反比,所以有P与1/V成正比.在P-1/V图中,等温线是一条过原点的直线.,不同坐标下的等温线,等温压缩线,不同的温度下做等温变化,判断两个图线温度的高低。,B,A,玻意尔定律的微观解释,一定质量气体，当体积变小时，单位体积的分子数变多，导致单位面积上受到的作用力变大，压强变会变大。,玻意尔定律的微

8、观解释演示,如何保证气体的变化 是等温变化,一般情况下气体被压缩温度则升高;气体膨胀温度则降低; 要获得等温变化的过程,气体在压缩或膨胀时过程要缓慢,即让气体与外界有充分的热交换.,开始,气泡在水中上升的过程中体积变大,例题:水下30米深处有一个20ml 的气泡，当升到水面上时气泡体积变为多少？已知P0=1105Pa.,解答：被封闭的气体质量不变，做等温变化。初状态： 末状态： 由玻意尔定律得：,解得气泡体积：,L,H,气体动态变化分析,玻璃管上部封闭气体,将玻璃管向上提高一点,气柱长度如何变化?液柱长度如何变化?,1.假设气柱长度L不变,上提则h变大,管内压强P=P0-h,即压强P变小,则管

9、内气柱长度应变大,即L变大.,2.假设液柱长度h不变,上提则L变大,则压强应变小.管内压强P=P0-h,即液柱h应变大.,如果外界大气压变大LH如何变化？,管子上提，L和h都变大，下压则都变小,L变小，H变大。,例题:如图所示,外界大气压为P0，竖直放置的上端开口的玻璃管,用长为H的水银柱,封闭着一段长为L的空气柱,当缓慢地把管子开口向下放置时,气柱长度变为多少?,解答：被封闭的气体质量不变，做等温变化。初状态： 末状态： 由玻意尔定律得：,解得气柱长度：,若上图中将管子慢慢地由竖直位置变为水平放置，那么气柱长度变为多少?,解答：被封闭的气体质量不变，做等温变化。初状态： 末状态： 由玻意尔定

10、律得：,解得气柱长度：,例题:如图所示,外界大气压为P0，气缸截面积为S，可以移动的活塞封闭着一定质量的气体，气柱长为L，用多大力推活塞，可以把气柱长度变为L/2？,解答：被封闭的气体质量不变，做等温变化。 初状态： 末状态： 由玻意尔定律得： 解得：,若当活塞被向外拉，使气柱长度高为1.2L时,拉力多少?,复习回顾： 玻意尔定律的内容是什么?该定律的条件是什么? 在一定质量的气体做等温变化时，P-V图象是什么样有图线? 如何保证气体做等温变化?,第三节,当气体的体积变化时，密度也发生变化.,由:,玻意尔定律的讨论：,例题:如图所示,管中被封闭的气柱长为L=30cm,两管子中的水银柱高度差25

11、cm,要使两管中水银面高度相同,应向右管中加多高的水银?外界大气压75cmgH.,初状态：,末状态：,由玻意尔定律：,得：,所加水银的高度：,h=h+2x,例题:一个体积为V的沼气泡从池塘底浮起，若水深为3m，沼气泡从地底上升到水面时，它的体积将变为原来的多少倍？( 设水底和水面温度相同，大气压强p0=1.0 10 5pa, 水的密度 =1 103kg/m3),气体做等温变化,两状态下气体的密度比：,初状态：,末状态：,由玻意尔定律：,得：,3m,例题：长为90cm下端开口的玻璃管向插入水银槽中,当插入槽中深度为30cm时,进入管中的水银柱多高?已知大气压为76cmgH.,设进入管中的水银柱深

12、度为X,初状态：,末状态：,由玻意尔定律：,得：,求得：,等压膨胀图线,等容升温图线,等温压缩图线,同一变化过程在不同图中的表示,P,V,O,一定质量的气体由状态A开始P=4大气压;V=1L:先等温膨胀，再等容升温，再等压压缩加到原状态。,等温膨胀变为1个大气压达状态B,A,B,再等容升温变为4个大气压达状态C,C,再等压压缩到体积为1L达状态A,同一图中表示不同的变化过程,初状态：,末状态：,由玻意尔定律：,得：,水银的高度：,例题：长为1m两端开口的玻璃管向插入水银槽中,当插入槽中深度为50cm时,封闭上口,然后将管子竖直拿出,求管中水银柱有多少长?已知大气压为76cmgH.,例题：如图所

13、示，长为100cm的内径均匀的细玻璃管，一端被封闭，一端开口，当开口端竖直向上时，用h1=20cm水银柱封住h2=49cm长的空气柱，当开口竖直向下时，管内被封闭的空气柱长为多少？(大气压为76cmHg),根据PV=C，9649S=56LS，可得开口向下时气体长度L=84cm，但是此时空气柱长度与水银柱长度之和，84+20=104cm100cm，大于玻璃管总长100cm。水银将流出一部分，这样整个物理图景发生变化，还要根据流出部分水银的图景重新分析计算。,解答：以封闭气体为研究对象，当开口向上时，P1=96cmHg,V1=49S。当开口向下时，P2=56cmHg，可求V2。,如图所示，设水银流出一部分后空气柱长度为L，则当在管内水银柱长100L。那么P2+(100L)=P0，P2=(L24)cmHg，V2=LS。根据玻意尔定律，9649S=(L24)LS，解得L=81.5cm,注意：对于开口向上，液柱封闭气体的玻璃管，当开口水平或开口向下时，需分析由于气体压强减小，封闭气体体积增大时，是否有水银流出的问题。如果部分水银流出，则应根