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1、气体实验定律气体实验定律第1页，讲稿共43张，创作于星期二方法研究方法研究在物理学中，当需要研究三个物理量之间的关系在物理学中，当需要研究三个物理量之间的关系时，往往采用时，往往采用“保持一个量不变，研究其它两个保持一个量不变，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个量之间的关系”.控制变量的方法控制变量的方法思考：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是相互对应的.我们如何确定三个量之间的关系呢？我们如何确定三个量之间的关系呢？第2页，讲稿共
2、43张，创作于星期二1.等温变化：气体在温度不变的状态下，发生的变化等温变化：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？在等温变化中，气体的压强与体积可能存在着什么关系？实验实验3.实验研究实验研究定性关系定性关系猜想：猜想：p、V结论：结论：V减小，减小，p增大增大第3页，讲稿共43张，创作于星期二实验视频实验视频视频演示视频演示视频演示视频演示第4页，讲稿共43张，创作于星期二实验数据的处理实验数据的处理第5页，讲稿共43张，创作于星期二V V1 12 23 30 01 12 23 34 4p-V图象图象该图象是否可以说明该图象是否可以说明p
3、与与V成反成反比？比？思考思考如何确定如何确定p与与V的关系呢？的关系呢？第6页，讲稿共43张，创作于星期二1/1/V V1 12 23 30 00.20.20.40.40.60.60.80.8p-1/V图象图象第7页，讲稿共43张，创作于星期二结论结论在温度不变时，压强在温度不变时，压强p和体积和体积V成成反比反比.第8页，讲稿共43张，创作于星期二一、玻意耳定律一、玻意耳定律2、公式表述：、公式表述：pV=C(常数常数)或或p1V1=p2V21、文字表述：一定质量、文字表述：一定质量某种气体，在某种气体，在温度不变温度不变的情况下，的情况下，压强压强p与体积与体积V成反比成反比.P1/VP
4、V3、适用范围：、适用范围：温度不太低，压强不太大温度不太低，压强不太大4、图像：、图像：第9页，讲稿共43张，创作于星期二1.一定质量气体的体积是一定质量气体的体积是20L时，压强为时，压强为1105Pa。当气体。当气体的体积减小到的体积减小到16L时，压强为多大？设气体的温度保持时，压强为多大？设气体的温度保持不变不变.p1V1=p2V2答案答案:1.25105Pa第10页，讲稿共43张，创作于星期二用气体定律解题的步骤用气体定律解题的步骤1确定研究对象被封闭的气体确定研究对象被封闭的气体(满足质量不变的条件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用一定的数字或表
5、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根据气体状态变化过程的特点，列出相应的气体公式(本本节课中就是玻意耳定律公式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；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对结果的物理意义进行讨论第11页，讲稿共43张，创作于星期二2.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.
6、如果使玻璃管绕底端在竖直平面内缓慢地转动一周，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上时玻璃管开口向下时，玻璃管开口向下时，从开始转动一周后，从开始转动一周后，由玻意耳定律有由玻意耳定律有p1l2S=p2hSp1l2S=p3hS解得解得h=12cmh=9.2cmp0+gl3p1p1=p0+gl3则则p2=gl1，p0=p2+gxp2p0+gxxp3p0+gx则则p3=p0+gx第12页，讲稿共43张，创作于星期二第13页，讲稿共43张，创作于星期二p p/10 Pa/10 Pa5 5V V1 12 23
7、30 01 12 23 34 4第14页，讲稿共43张，创作于星期二二、等温变化图象二、等温变化图象(2)温度越高温度越高,其等温线离原点越远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？你是根据什么理由作出判断的？是表示温度较高的情形吗？你是根据什么理由作出判断的？Vp1230结论结论:t3t2t11、特点、特点:(1)等温线是双曲线的一支等温线是双曲线的一支.1、特点、特点:第15页，讲稿共43张，创作于星期二(1)物理意义物理意义:反映压强随体积的变化关系反映压强随体积的变化关系(2
8、)点意义点意义:每一组数据每一组数据-反映某一状态反映某一状态(3)结论结论:体积缩小到原来的几分之一体积缩小到原来的几分之一,压强增大到原来的几倍压强增大到原来的几倍.体体积增大到原来的几倍积增大到原来的几倍,它的压强就减小为原来的几分之一它的压强就减小为原来的几分之一.二、等温变化图象二、等温变化图象2、物理意义、物理意义第16页，讲稿共43张，创作于星期二3.如图所示，是一定质量的某种气体状态变化的如图所示，是一定质量的某种气体状态变化的p-V图图象，气体由状态象，气体由状态A变化到状态变化到状态B的过程中，气体分子的过程中，气体分子平均速率的变化情况是平均速率的变化情况是()A.一直保
9、持不变一直保持不变B.一直增大一直增大C.先减小后增大先减小后增大D.先增大后减小先增大后减小由温度决定由温度决定pAVA=pBVBpV先增大后减小先增大后减小T先增大后减小先增大后减小D等温线等温线第17页，讲稿共43张，创作于星期二等容变化：一定质量的某种气体，在体积不变时，压强随温等容变化：一定质量的某种气体，在体积不变时，压强随温度的变化度的变化.猜想猜想在等容变化中，气体的压强与温度可能存在着什么关系？在等容变化中，气体的压强与温度可能存在着什么关系？三、等容变化三、等容变化第18页，讲稿共43张，创作于星期二查理是法国物理学家查理是法国物理学家.1746年年11月月12日诞生于法国
10、卢瓦日诞生于法国卢瓦雷的贝奥京西雷的贝奥京西.大约在大约在1787年，年，查理查理着手研究气体的膨胀性质，发现在压力着手研究气体的膨胀性质，发现在压力一定的时候一定的时候,气体体积的改变和温度的改变成正比气体体积的改变和温度的改变成正比.他进一他进一步发现，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，温度每升高每升高l，压力就增加它在，压力就增加它在0时候压力的时候压力的1273.查理还查理还用它作根据，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常数.这个预言后这个预言后来由盖来由盖吕萨克和道尔顿（吕萨克
11、和道尔顿（1766一一1844）的实验的实验完全证实完全证实.查理（Jacques-Alexandre-CsarCharles，1746l823）1.查理生平介绍查理生平介绍三、等容变化三、等容变化第19页，讲稿共43张，创作于星期二2.实验视频实验视频视频演示视频演示视频演示视频演示三、等容变化三、等容变化第20页，讲稿共43张，创作于星期二0Pt/0CAB0PT/KAB273.15气体等容变化图像气体等容变化图像3.等容变化的图象等容变化的图象三、等容变化三、等容变化第21页，讲稿共43张，创作于星期二(1)等等容容线线：一一定定质质量量的的某某种种气气体体在在等等容容变变化化过过程程中中
12、，压压强强p跟跟热热力力学学温温度度T的的正正比比关关系系pT在在直直角角坐坐标标系系中中的的图图象象叫叫做做等等容线容线3.等容变化的图象等容变化的图象等容线等容线(2)一一定定质质量量气气体体的的等等容容线线pT图图象象，其其延延长长线线经经过过坐坐标标原原点点，斜斜率率反映反映体积大小体积大小三、等容变化三、等容变化第22页，讲稿共43张，创作于星期二(3)一定质量气体的等容线的物理意义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变化的图象等容线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状态的体
13、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）如图所示，强大的体积小）如图所示，V2V1三、等容变化三、等容变化第23页，讲稿共43张，创作于星期二p=CT或或2、公式表述：、公式表述：1、文字表述：一定质量、文字表述：一定质量的某种气体的某种气体,在在体积不变体积不变的情况下的情况下,压强压强p与与热力学温度热力学温度T成正比成正比.或或压强压强p与热力学温度与热力学温度T成正比可以表示为另外形式成正比可以表示为另外形式4.查理定律查理定律三、等容变化三、等容变化第24页，讲稿共43张，创作于星期二（1）查理定
14、律是实验定律，由法国科学家查理通过实验发现的）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.查理定律的说明查理定律的说明（3）在）在p/T=C中的中的C与气体的种类、质量、体积有关与气体的种类、质量、体积有关（2）适用条件：气体质量一定，体积不变）适用条件：气体质量一定，体积不变（4）一一定定质质量量的的气气体体在在等等容容时时，升升高高（或或降降低低）相相同同的的温温度，所增加（或减小）的压强是相同的度，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）解题时前后两状态压强的单位要统一注注意意：p与与热热力力学学温温度度T成成正正比比,不不与与摄摄氏氏温温度度成成
15、正正比比，但但压压强的变化强的变化p与摄氏温度与摄氏温度t的变化成正比的变化成正比三、等容变化三、等容变化第25页，讲稿共43张，创作于星期二高压锅内的食物易熟高压锅内的食物易熟6.应用应用三、等容变化三、等容变化打足了气的车胎在阳光下曝晒会胀打足了气的车胎在阳光下曝晒会胀破破第26页，讲稿共43张，创作于星期二4.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造成耗油量上升.已知某型号轮胎能在已知某型号轮胎能在400C-900C正常工作正常工作,为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎
16、压不超过3.5atm，最低胎压不低于最低胎压不低于1.6atm，那么，那么,在在t200C时给该轮胎充气，充时给该轮胎充气，充气后的胎压在什么范围内比较合适（设轮胎的体积不变）气后的胎压在什么范围内比较合适（设轮胎的体积不变）等容变化等容变化查理定律查理定律t400C时，即时，即T=233K时的胎压等于时的胎压等于1.6atmt900C时，即时，即T=363K时的胎压等于时的胎压等于3.5atmpmin=2.01atmpmax2.83atm第27页，讲稿共43张，创作于星期二等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变时，等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度的变化体积随温度的变化
17、.猜想猜想在等压变化中，气体的体积与温度可能存在着什在等压变化中，气体的体积与温度可能存在着什么关系？么关系？四、等压变化四、等压变化第28页，讲稿共43张，创作于星期二盖盖吕萨克（吕萨克（UosephLollisGaylussac，17781850年）年）法国化学家、物理学家法国化学家、物理学家.1.盖盖吕萨克生平介绍吕萨克生平介绍盖盖吕萨克吕萨克1778年年9月月6日生于圣日生于圣莱昂特莱昂特.1800年毕业年毕业于巴黎理工学校于巴黎理工学校.1850年年5月月9日，病逝于巴黎，享年日，病逝于巴黎，享年72岁岁.1802年，盖年，盖吕萨克发现吕萨克发现气体热膨胀定律气体热膨胀定律(即盖即盖
18、吕萨克吕萨克定律定律)压强不变时，一定质量气体的体积跟热力学温度压强不变时，一定质量气体的体积跟热力学温度成正比成正比.即即V1/T1=V2/T2=C恒量恒量.其实查理早就发现压强与温度的关系，只是当时未其实查理早就发现压强与温度的关系，只是当时未发表，也未被人注意发表，也未被人注意.直到盖直到盖-吕萨克重新提出后，吕萨克重新提出后，才受到重视才受到重视.早年都称早年都称“查理定律查理定律”，但为表彰盖，但为表彰盖-吕萨克的贡献而称为吕萨克的贡献而称为“查理查理-盖吕萨克定律盖吕萨克定律”.四、等压变化四、等压变化第29页，讲稿共43张，创作于星期二2.实验视频实验视频四、等压变化四、等压变化
19、第30页，讲稿共43张，创作于星期二0VT气体等压变化图像气体等压变化图像3.等压变化的图象等压变化的图象四、等压变化四、等压变化第31页，讲稿共43张，创作于星期二（1）等等压压线线：一一定定质质量量的的某某种种气气体体在在等等压压变变化化过过程程中中,体体积积V与热力学温度与热力学温度T的正比关系在的正比关系在VT直角坐标系中的图象直角坐标系中的图象.3.等压变化的图象等压变化的图象等压线等压线（2）一一定定质质量量气气体体的的等等压压线线的的VT图图象象，其其延延长长线线经经过过坐坐标标原原点，点，斜率斜率反映反映压强大小压强大小四、等压变化四、等压变化第32页，讲稿共43张，创作于星期二（3）一定质量气体的等压线的物理意义）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变化的图象等压线等压线图图线线上上每每一一个个点点表表示示气气体体一一个个确确定定的的状状态态，同同一一根根等等压压线上各状态的压强相同线上各状态的压强相同不不同同压压强强下下的的等等压压线线，斜斜率率越越大大，压压强强越越小小（同同一一温温度度下，体积大的压强小）如图所示下，体积大的压强小）如图所示p2第42页，讲稿共43张，创作于星期二感感谢谢大大家家观观看看第43页，讲稿共43张，创作于星期二