1、,第八章：氣體,第1節(jié)：氣體的等溫變化,1、溫度,2、體積,3、壓強(qiáng),熱力學(xué)溫度T ，單位：開(kāi)爾文 T = t 273 K,體積 V 單位：有L、mL等,壓強(qiáng) p 單位：Pa（帕斯卡）,氣體的狀態(tài)參量,復(fù)習(xí),宏觀上表示物體的冷熱程度，微觀上表示物體內(nèi)部分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。,氣體的體積是指氣體分子所能達(dá)到的空間，等于容器的容積。,氣體作用在器壁單位面積上的壓力叫做氣體壓強(qiáng)。,一、壓強(qiáng)的計(jì)算,氣體壓強(qiáng)是大量氣體分子對(duì)容器壁碰撞而產(chǎn)生的。容器壁上單位面積所受氣體的壓力即壓強(qiáng)?？梢?jiàn)，求氣體壓強(qiáng)的問(wèn)題其實(shí)是一個(gè)力學(xué)問(wèn)題。,例1.封閉氣體的汽缸掛在彈簧秤下,彈簧秤的讀數(shù)為F,已知缸體的質(zhì)量為M,活塞

2、的質(zhì)量為m,截面積為S,活塞與汽缸間的摩擦不計(jì),外界大氣壓強(qiáng)為P0,則汽缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)p為多少?,1.用固體封閉的氣體壓強(qiáng)的計(jì)算（平衡態(tài)）,隔離活塞：活塞受力情況為： PS+F-mg-P0S=0,計(jì)算的方法是： 對(duì)固體（活塞或汽缸）進(jìn)行受力分析，列出平衡方程，進(jìn)而求解出封閉氣體的壓強(qiáng).,2.如圖所示,氣缸由兩個(gè)橫截面不同的圓筒連接而成.活塞A、B被輕質(zhì)剛性細(xì)桿連接在一起,可無(wú)摩擦移動(dòng).A、B的質(zhì)量分別為mA,mB,橫截面積分別為SA,SB.一定質(zhì)量的理想氣體被封閉在兩活塞之間,活塞外側(cè)大氣壓強(qiáng)p0。氣缸水平放置達(dá)到平衡狀態(tài)如圖(a)所示, 將氣缸豎直放置達(dá)到平衡后如圖(b)所示. 求兩種情況下封

3、閉氣體的壓強(qiáng).,水平時(shí)：對(duì)活塞AB和細(xì)桿進(jìn)行受力分析有：P0SA-P1SA-P0SB+P1SB=0,豎直時(shí)，同理可得： P0SA+mAg-P2SA+ P2SB+mBg-P0SB=0,3.容器加速運(yùn)動(dòng)時(shí)求封閉氣體的壓強(qiáng),例3：如圖所示，一個(gè)壁厚可以不計(jì)、質(zhì)量為M的汽缸放在光滑水平地面上，活塞的質(zhì)量為m，面積為S，內(nèi)部封有一定質(zhì)量的氣體.活塞不漏氣，摩擦不計(jì)，外界大氣壓強(qiáng)為P0，若在活塞上加一水平向左的恒力F（不考慮氣體溫度的變化），求汽缸和活塞以共同加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)多大？,計(jì)算的方法步驟是： 當(dāng)容器加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，通常選擇與氣體相關(guān)聯(lián)的液體柱，固體等作為研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析，畫(huà)出分析圖

4、示； 根據(jù)牛頓第二定律列出方程； 解方程，求出封閉氣體壓強(qiáng),2.用液體封閉的氣體壓強(qiáng)的計(jì)算（平衡態(tài)）,計(jì)算的方法步驟是： 選取一個(gè)假想的液體薄片（其自重不計(jì)）為研究對(duì)象（選最低液面）； 分析液片兩側(cè)受力情況，建立力的平衡方程，消去橫截面積，得到液片兩側(cè)的壓強(qiáng)平衡方程； 解方程，求得氣體壓強(qiáng),例2：如圖8-2所示，粗細(xì)均勻的U形管的A端是封閉的，B端開(kāi)口向上。兩管中水銀面的高度差h=20cm。外界大氣壓強(qiáng)為76cmHg。求A管中封閉氣體的壓強(qiáng)。,（提示：76cmHg=760mmHg=1.01105Pa 液體壓強(qiáng)公式：P= gh）,1、如圖1所示，試求甲、乙、丙中各封閉氣體的壓強(qiáng)P1、P2、P3、

5、P4 。（已知大氣壓為P0，液體的密度為，其他已知條件標(biāo)于圖上，且均處于靜止?fàn)顟B(tài)）,圖1,3.壓強(qiáng)的計(jì)算練習(xí),氣體的等溫變化,誘思導(dǎo)學(xué):,本節(jié)課我們就來(lái)研究控制一定質(zhì)量的某種氣體，溫度不變的情況下，壓強(qiáng)與體積的變化關(guān)系。我們稱之為等溫變化。,夏天，打足氣的自行車輪胎在烈日下暴曬常常會(huì)爆胎，為什么？ 一只凹進(jìn)的乒乓球，怎樣能使它恢復(fù)原狀？,其實(shí)，生活中許多現(xiàn)象都表明，氣體的壓強(qiáng)，體積，溫度三個(gè)狀態(tài)量之間一定存在某種關(guān)系，那么是什么關(guān)系呢？我們?cè)趺磥?lái)研究?,研究的方法-控制變量法,提出問(wèn)題：一定質(zhì)量的氣體在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)與體積之間有什么關(guān)系呢？,實(shí)驗(yàn)探究：,二、探究氣體等溫變化的規(guī)律,1.

6、實(shí)驗(yàn)裝置(課本實(shí)驗(yàn)),.我們的研究對(duì)象是什么? .實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量的物理量? .怎樣保證實(shí)驗(yàn)過(guò)程溫度不變? .怎樣保證氣體質(zhì)量不變? .要使密封氣體的壓強(qiáng)，體積變化，應(yīng)如何操作？壓強(qiáng)如何表達(dá)？,.注射器內(nèi)一定質(zhì)量的氣體.,.壓強(qiáng)、體積（體積的變化與空氣柱的長(zhǎng)度有關(guān)）,.變化過(guò)程十分緩慢、容器透熱、環(huán)境恒溫；手不要握住注射器的外管。,.柱塞上涂上凡士林密封,我們可用注射器來(lái)定性研究,研究題目：一定質(zhì)量的某種氣體，溫度不變，當(dāng)體積縮小時(shí)，壓強(qiáng)有什么變化？你怎么體會(huì)到的？當(dāng)體積增大時(shí)，壓強(qiáng)有什么變化？你怎么體會(huì)到的？ 強(qiáng)調(diào)：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，手不要握住注射器的外管,小結(jié)：一定質(zhì)量的某種氣體，溫度不變，當(dāng)體積縮

7、小時(shí)，壓強(qiáng)增大，氣體體積增大時(shí)壓強(qiáng)減小 猜想：可能壓強(qiáng)和體積成反比,演示實(shí)驗(yàn),1/V,1,2,3,0,0.2,0.4,0.6,0.8,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理,一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，它的壓 強(qiáng)跟體積成反比,1、內(nèi)容：,2、表達(dá)式：,3、圖像：,三、玻意耳定律,三、玻意耳定律,點(diǎn)撥：（1）玻意耳定律是實(shí)驗(yàn)定律，由英國(guó)科學(xué)家玻意耳和法國(guó)科學(xué)家馬略特各自通過(guò)實(shí)驗(yàn)獨(dú)立發(fā)現(xiàn)的。 （2）成立條件：質(zhì)量一定，溫度不變， 適用范圍：壓強(qiáng)不太大，溫度不太低。 （3）pV=C。其中常量C 與氣體的質(zhì)量、種類、溫度有關(guān)。,四、等溫線,1.一定質(zhì)量的某種氣體在等溫變化過(guò)程中壓強(qiáng)p跟體積V的反比關(guān)系，在p-V 直角坐

8、標(biāo)系中表示出來(lái)的圖線叫等溫線。 2.一定質(zhì)量的氣體等溫線的p-V圖是雙曲線的一支。 3.等溫線的物理意義： 圖線上的一點(diǎn)表示氣體的一個(gè)確定的狀態(tài)。同一條等溫線上各狀態(tài)的溫度相同，p與V的乘積相同。不同溫度下的等溫線，離原點(diǎn)越遠(yuǎn)，溫度越高。,1、圖象平面上的一個(gè)點(diǎn)代表什么？曲線AB代表什么？ 2、pV=恒量一式中的恒量是普適恒量嗎？,用氣體定律解題的步驟,1確定研究對(duì)象：被封閉的氣體(滿足質(zhì)量不變的條件)；,2用一定的數(shù)字或表達(dá)式寫(xiě)出氣體狀態(tài)的初始條件(p1，V1，T1，p2，V2，T2)；,3根據(jù)氣體狀態(tài)變化過(guò)程的特點(diǎn)，列出相應(yīng)的氣體公式(本節(jié)課中就是玻意耳定律公式)；,4將各初始條件代入氣體

9、公式中，求解未知量；,如圖8111所示，粗細(xì)均勻的彎曲玻璃管A、B兩端開(kāi)口，管內(nèi)有一段水銀柱，右管內(nèi)氣體柱長(zhǎng)為39 cm，中管內(nèi)水銀面與管口A之間氣體柱長(zhǎng)為40 cm.先將B端封閉，再將左管豎直插入水銀槽中，設(shè)整個(gè)過(guò)程溫度不變，穩(wěn)定后右管內(nèi)水銀面比中管內(nèi)水銀面高2 cm，求： (1)穩(wěn)定后右管內(nèi)的氣體壓強(qiáng)p； (2)左管A端插入水銀槽的深度h. (大氣壓強(qiáng)p076 cmHg),圖8111,【思路點(diǎn)撥】 B端封閉，左管豎直插入水銀中，形成了兩部分封閉的質(zhì)量一定的氣體，因玻璃管的粗細(xì)均勻，可用氣柱的長(zhǎng)度表示體積，然后用玻意耳定律對(duì)問(wèn)題求解,【答案】 (1)78 cmHg (2)7 cm 【方法總結(jié)

10、】 用玻意耳定律解題時(shí)，確定初、末狀態(tài)的狀態(tài)參量p、V，特別是壓強(qiáng)的確定，是解題的關(guān)鍵,答案：20 cm,如圖8114所示為某壓縮式噴霧器儲(chǔ)液桶，其容量是5.7103m3，往桶內(nèi)倒入4.2103m3的藥液后開(kāi)始打氣，假設(shè)打氣過(guò)程中藥液不會(huì)向外噴出如果每次能打進(jìn)2.5104m3的空氣，要使噴霧器內(nèi)空氣的壓強(qiáng)達(dá)到4 atm， 應(yīng)打氣幾次？這個(gè)壓強(qiáng)能否使噴霧 器內(nèi)的藥液全部噴完？(設(shè)標(biāo)準(zhǔn)大 氣壓為1 atm，打氣過(guò)程中不考慮 溫度的變化),圖8114,【思路點(diǎn)撥】 本題是一道變質(zhì)量問(wèn)題，我們可以靈活選取研究對(duì)象把變質(zhì)量問(wèn)題轉(zhuǎn)化為等質(zhì)量問(wèn)題 【精講精析】 設(shè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為p0，藥桶中空氣的體積為V，打氣N次后，噴霧器中的空氣壓強(qiáng)達(dá)到4 atm，打入氣體在1 atm下的體積為2.5N104 m3.選取打氣N次后藥桶中的空氣為研究對(duì)象，由玻意耳定律得p0Vp02.5N1044p0V.,其中V5.7103m34.2103 m31.5103m3. 代入上式后