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1、物理：8.1气体的等温变化.一：一：研究的课题：研究的课题：气体的等温变化气体的等温变化一定质量的气体在温度不变的情况下，发生的状态一定质量的气体在温度不变的情况下，发生的状态变化叫做等温变化变化叫做等温变化采用的方法：控制变量法采用的方法：控制变量法（1 1）研究的是哪一部分气体）研究的是哪一部分气体?（3 3）如何测）如何测 V V?（4 4）如何测量）如何测量p p？（2 2）保证质量一定，温度）保证质量一定，温度不变。不变。定量关系定量关系实验数据实验数据实验数据实验数据次数次数12345压强压强/105Pa3.02.52.01.51.0体积体积/L1.31.62.02.74.0次数次
2、数1 12 23 34 45 5压强压强/10/105 5PaPa3.03.02.52.52.02.01.51.51.01.0体积体积/L/L1.31.31.61.62.02.02.72.74.04.0V V p p/10/10 PaPa5 50 01 12 23 34 41 12 23 3 p p/10/10 PaPa5 51/V V1 12 23 3O O0.20.20.40.40.60.60.80.813.01.322.51.632.02.041.52.751.04.0次数次数压强压强体积体积 一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积成反
3、比压强跟体积成反比二：玻意耳定律二：玻意耳定律 1、内容：、内容：2、表达式：、表达式：1 1）成立条件：玻意耳定律成立条件：玻意耳定律p p1 1V V1 1p p2 2V V2 2是实验定律是实验定律 只有在只有在气体质量一定、温度不变气体质量一定、温度不变的条件下才成立的条件下才成立2 2）恒量的定义：恒量的定义：p p1 1V V1 1p p2 2V V2 2恒量恒量C C 该该恒量恒量C C与气体的种类、质量、温度有关，与气体的种类、质量、温度有关，对一定质量的气体，温度越高，该恒量对一定质量的气体，温度越高，该恒量C C越大越大3 3）.适用范围：温度不太低，压强不太大二二.等温变
4、化图象等温变化图象1 1、特点、特点:(1)(1)等温线是双曲线的一支。等温线是双曲线的一支。(2)2)质量一定的同一气体质量一定的同一气体温度越高温度越高,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？出判断的？Vp1230abc例题例题1 1：一定质量气体的体积是一定质量气体的体积是20L20L时，压强为时，压强为1101105 5PaPa。当气。当气体的体积减小到体的体积减小到16L16L时，压强
5、为多大？设气体的温度保持不变。时，压强为多大？设气体的温度保持不变。用气体定律解题的步骤用气体定律解题的步骤1 1确定研究对象确定研究对象被封闭的气体被封闭的气体(满足质量不变的条件满足质量不变的条件)2 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达式写出气体状态的初始条件(p(p1 1，V V1 1，T T1 1，p p2 2，V V2 2，T T2 2)；确定初末条件确定初末条件3 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(本节课中就是本节课中就是玻意耳定律公式玻意耳定律公式)；利用定律列方程利用定律列方程4 4将各初
6、始条件代入气体公式中，将各初始条件代入气体公式中，求解未知量；求解未知量；5 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例例2 2.某个容器的容积是某个容器的容积是10L10L，所装气体的压强是，所装气体的压强是201020105 5PaPa。如果温度保持不变，把容器的开关打开以后，容器里剩下的如果温度保持不变，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？设大气压是气体是原来的百分之几？设大气压是1.0101.0105 5PaPa。解解 设容器原装气体为研究对象。设容器原装气体为研究对象。初态初态 p p1 1=2010=20105 5Pa VPa V1 1=10L =10
7、L 末态末态 p p2 2=1.010=1.0105 5Pa VPa V2 2=？L L 由玻意耳定律由玻意耳定律 p p1 1V V1 1=p=p2 2V V2 2得得即剩下的气体为原来的即剩下的气体为原来的5 5。1 1一个气泡由湖面下一个气泡由湖面下20m20m深处上升到湖面下深处上升到湖面下10m10m深处，它的体积约变深处，它的体积约变为原来的体积的（温度不变，水的密度为为原来的体积的（温度不变，水的密度为1.0103kg/m31.0103kg/m3，g g取取10m/s210m/s2）（）（）A A3 3倍倍 B B2 2倍倍 C C1.51.5倍倍 D D0.7 0.7 倍倍2
8、2一定质量的气体由状态一定质量的气体由状态A A变到状态变到状态B B的过程如图所示，的过程如图所示，A A、B B位于同一双曲线上，则此变化过程中，温度（位于同一双曲线上，则此变化过程中，温度（）A A、一直下降、一直下降 B B、先上升后下降、先上升后下降 C C、先下降后上升、先下降后上升 D D、一直上升、一直上升 PVBAT1T2T33 3、如图所示，质量分别为、如图所示，质量分别为m m和和m m的同种气体，分别的同种气体，分别以恒定的温度以恒定的温度t t和和t t等温变化，变化过程分别用图中等温变化，变化过程分别用图中等温线等温线1 1和和2 2表示，如表示，如m m1 1=m
9、=m2 2，则，则t t1 1_t_t2 2；如；如t t1 1=t=t2 2，m m1 1_m_m2 2，(填填“”“=”“”“=”或或“”)“”)h h1 1h h2 26 6一个开口玻璃瓶内有空气，现将瓶口向下按入水中，在水一个开口玻璃瓶内有空气，现将瓶口向下按入水中，在水面下面下5m5m深处恰能保持静止不动，下列说法中正确的是（深处恰能保持静止不动，下列说法中正确的是（）A A.将瓶稍向下按，放手后又回到原来位置将瓶稍向下按，放手后又回到原来位置B B.将瓶稍向下按，放手后加速下沉将瓶稍向下按，放手后加速下沉C C.将瓶稍向上提，放手后又回到原处将瓶稍向上提，放手后又回到原处D D.将
10、瓶稍向上提，放手后加速上升将瓶稍向上提，放手后加速上升B B0 0A AP PV V1 1.计算的主要依据是液体静止力学知识。计算的主要依据是液体静止力学知识。液面下液面下h h深处的压强为深处的压强为p=p=ghgh。液面与外界大气相接触。则液面下液面与外界大气相接触。则液面下h h处的压强为处的压强为 p=pp=p0 0+ghgh帕斯卡定律：加在密闭静止液体（或气体）上的压强帕斯卡定律：加在密闭静止液体（或气体）上的压强能够大小不变地由液体（或气体）向各个方向传递能够大小不变地由液体（或气体）向各个方向传递（注意：适用于密闭静止的液体或气体）（注意：适用于密闭静止的液体或气体）连通器原理：
11、在连通器中，同一种液体（中间液体不连通器原理：在连通器中，同一种液体（中间液体不间断）的同一水平面上的压强是相等的。间断）的同一水平面上的压强是相等的。气体压强的计算方法（一）气体压强的计算方法（一）参考液片法参考液片法2.计算的方法步骤计算的方法步骤选取假想的一个液体薄片（其自重不计）为研究对象选取假想的一个液体薄片（其自重不计）为研究对象分析液体两侧受力情况，建立力的平衡方程，消去横截面积，分析液体两侧受力情况，建立力的平衡方程，消去横截面积，得到液片两面侧的压强平衡方程得到液片两面侧的压强平衡方程解方程，求得气体压强解方程，求得气体压强静止静止1234h已知大气压已知大气压P P0 0，
12、水银柱长均为，水银柱长均为h h,求密闭气体的压强求密闭气体的压强(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1.1.已已知知大大气气压压强强为为p p0 0，如如图图所所示示，竖竖直直的的U U形形管管内内A A、B B两两部部分分被被水水银银柱柱密密封封着着，则则两两部部分分气气体体的的压压强强分分别别为：为：p pA A_；p pB B_._.图图817练习：练习：求被封闭气体求被封闭气体A A的压强其中的压强其中(1)(1)、(2)(2)、(3)(3)图中的玻璃图中的玻璃管内都灌有水银，管内都灌有水银，(4)(4)图中的小玻璃管浸没在水中大气压强图中的小玻璃管浸没在水中大气压强p p0 0
13、76 cmHg.(p76 cmHg.(p0 01.01101.01105 5 Pa Pa，g g10 m/s10 m/s2 2，水水1 1 103kg/mkg/m3 3)（2 2）（3 3）气体压强的计算方法（二）气体压强的计算方法（二）平衡条件法平衡条件法 求用固体（如活塞等）封闭在静止容器内的气求用固体（如活塞等）封闭在静止容器内的气体压强体压强 对固体（如活塞等）进行受力分析。然后根据平对固体（如活塞等）进行受力分析。然后根据平衡条件求解。衡条件求解。123m SMMm SMm S 已知大气压已知大气压P0，不计一切摩擦不计一切摩擦变变式式训训练练如如图图所所示示，钢钢筒筒质质量量为为4
14、0 40 kgkg，活活塞塞质质量量为为20 20 kgkg，横横截截面面积积为为100 100 cmcm2 2，钢钢筒筒放放在在水水平平地地面面上上时时，气气柱柱长长度度为为10 10 cmcm，大大气气压压强强为为1101105 5 PaPa，温温度度为为7 7，求求：当当竖竖直直向向上上提提活塞杆，将钢筒缓慢地提起来时，气柱多长？活塞杆，将钢筒缓慢地提起来时，气柱多长？例例3 3.将一端封闭的均匀直玻璃管开口向下，竖直插入将一端封闭的均匀直玻璃管开口向下，竖直插入水银中，当管顶距槽中水银面水银中，当管顶距槽中水银面8cm8cm时，管内水银面比管外时，管内水银面比管外水银面低水银面低2cm
15、2cm要使管内水银面比管外水银面高要使管内水银面比管外水银面高2cm2cm，应将，应将玻璃管竖直向上提起多少厘米？已知大气压强玻璃管竖直向上提起多少厘米？已知大气压强p p0 0支持支持76cmHg76cmHg，设温度不变，设温度不变分析分析：均匀直玻璃管、：均匀直玻璃管、U形玻璃管、汽缸活塞中封闭气体的形玻璃管、汽缸活塞中封闭气体的等温过等温过程程是三种基本物理模型，所以在做题时必须掌握解题方法在是三种基本物理模型，所以在做题时必须掌握解题方法在确定初始条件时，无论是压强还是体积的计算，确定初始条件时，无论是压强还是体积的计算，都离不开几何都离不开几何关系的分析关系的分析，那么，画好始末状态
16、的图形，对解题便会有很大，那么，画好始末状态的图形，对解题便会有很大用本题主要目的就是怎样去画始末状态的图形以找到几何关用本题主要目的就是怎样去画始末状态的图形以找到几何关系，来确定状态参量系，来确定状态参量解：根据题意，由图知解：根据题意，由图知1.1.初态：初态：P P1 1=P=P0 0+2cmHg=78cmHg+2cmHg=78cmHg V V1 1=(8+2)S=10S=(8+2)S=10S，2.2.设向上提起设向上提起xcmxcm末态：末态：p p2 2=p=p0 0-2cmHg=74cmHg-2cmHg=74cmHg，V V2 2=(8+x)-2S=(6+x)S=(8+x)-2S
17、=(6+x)S根据玻意耳定律：根据玻意耳定律：P P1 1V V1 1=P=P2 2V V2 2 代入数据解得玻璃管提升高度：代入数据解得玻璃管提升高度：x=4.54cm x=4.54cm 例例4 4.均匀均匀U U形玻璃管竖直放置，用水银将一些空气封在形玻璃管竖直放置，用水银将一些空气封在A A管内，当管内，当A A、B B两管水银面相平时，大气压强支持两管水银面相平时，大气压强支持72cmHg72cmHgA A管内空气柱长度为管内空气柱长度为10cm10cm，现往，现往B B管中注入水银，当两管水银面高度差为管中注入水银，当两管水银面高度差为18 cm18 cm时，时，A A管中空气柱管中
18、空气柱长度是多少？注入水银柱长度是多少？长度是多少？注入水银柱长度是多少？分析：如图所示，由于水银是不可压缩的，所以分析：如图所示，由于水银是不可压缩的，所以A A管水银面上升高度管水银面上升高度x x时，时，B B管原水银面下降同样高度管原水银面下降同样高度x x那么，当那么，当A A、B B两管水银面高两管水银面高度差为度差为18cm18cm时，在时，在B B管中需注入的水银柱长度应为管中需注入的水银柱长度应为(18+2(18+2x x)cm)cm解：解：初态：初态：P P1 1=P=P0 0=72cmHg=72cmHg，V V1 1=10S=10S，末态：末态：P P2 2=P=P0 0
19、+18+1890cmHg90cmHg，V V2 2(10-x)S(10-x)S由玻意耳定律有由玻意耳定律有P P1 1V V1 1=P=P2 2V V2 2代入数据解得代入数据解得x=2cmx=2cm注入水银长度为注入水银长度为18+2x=22cm18+2x=22cmA A/2x2x例例5.5.密闭圆筒内有一质量为密闭圆筒内有一质量为100g100g的活塞，活塞与圆筒顶端之间有一根的活塞，活塞与圆筒顶端之间有一根劲度系数劲度系数k=20N/mk=20N/m的轻弹簧；圆筒放在水平地面上，活塞将圆筒分成的轻弹簧；圆筒放在水平地面上，活塞将圆筒分成两部分，两部分，A A室为真空，室为真空，B B室充
20、有空气，平衡时，室充有空气，平衡时，L L0 0=0.10m=0.10m，弹簧刚好没，弹簧刚好没有形变如图所示现将圆筒倒置，问这时有形变如图所示现将圆筒倒置，问这时B B室的高度是多少？室的高度是多少？分析：汽缸类问题，求压强是关键：应根据共分析：汽缸类问题，求压强是关键：应根据共点力平衡条件或牛顿第二定律计算压强点力平衡条件或牛顿第二定律计算压强A AB B 例例7.7.如如图图所所示示为为某某压压缩缩式式喷喷雾雾器器储储液液桶桶，其其容容量量是是5.7105.7103 3m m3 3，往往桶桶内内倒倒入入4.2104.2103 3m m3 3的的药药液液后后开开始始打打气气，假假设设打打气
21、气过过程程中中药药液液不不会会向向外外喷喷出出如如果果每每次次能能打打进进2.5102.5104 4m m3 3的的空空气气，要要使使喷喷雾雾器器内内空空气气的的压压强强达达到到4 4 atmatm，应应打打气气几几次次？这这个个压压强强能能否否使使喷喷雾雾器器内内的的药药液液全全部部喷喷完完？(设设标标准准大大气压为气压为1 atm1 atm，打气过程中不考虑温度的变化，打气过程中不考虑温度的变化)训训练练9.9.一一个个体体积积为为V V的的钢钢瓶瓶中中，装装有有压压强强为为p p的的理理想想气气体体在在恒恒温温情情况况下下，用用容容积积为为VV的的抽抽气气机机抽抽气气,如如图图所所示示求
22、求抽抽n n次次后钢瓶中的气体压强多大？后钢瓶中的气体压强多大？练习练习 如图所示，注有水银的如图所示，注有水银的U型管，型管，A管上端封闭，管上端封闭，A、B两管用橡皮管相通开始时两管液面相平，现将两管用橡皮管相通开始时两管液面相平，现将B管缓慢降低，在这一过程中，管缓慢降低，在这一过程中，A管内气体体积管内气体体积_，B管比管比A管液面管液面_ 强调思路，强调思路，由由V V的变化的变化压强变化压强变化借助借助p p的计算判断液面的计算判断液面的高低的高低 增大增大低低假设法假设法气体压强的计算方法（三）气体压强的计算方法（三）运用牛顿定律计算气体的压强运用牛顿定律计算气体的压强 当封闭气
23、体的所在的系统处于力学非平衡状态时，欲求当封闭气体的所在的系统处于力学非平衡状态时，欲求封闭气体压强，首先要选择封闭气体压强，首先要选择 恰当的对象（如与气体相关的液恰当的对象（如与气体相关的液体、活塞等）并对其进行正确的受力分析（特别注意分析内体、活塞等）并对其进行正确的受力分析（特别注意分析内外的压力）然后应用牛顿第二定律列方程求解。外的压力）然后应用牛顿第二定律列方程求解。不计一切摩擦不计一切摩擦89 FmSM自由下滑自由下滑已知大气压已知大气压P0，水银柱长为，水银柱长为h,作业：作业：1.1.某个容器的容积是某个容器的容积是10L10L，所装气体的压强是，所装气体的压强是201020
24、105 5PaPa。如果温度保持不。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1.0101.0105 5PaPa。2 2、如图所示，开口向下插入水银槽的玻璃管内封闭着长为、如图所示，开口向下插入水银槽的玻璃管内封闭着长为H H的空气柱，管内外水银的空气柱，管内外水银高度差为高度差为h h，若缓慢向上提起玻璃管（管口未离开槽内水银面），若缓慢向上提起玻璃管（管口未离开槽内水银面），H H和和h h的变化情况的变化情况是（是（A A ）假设法假设法A A、h h和和H H都增大都增大 B
25、 B、h h和和H H都减小都减小 C C、h h增大，增大，H H减小减小 D D、h h减小，减小，H H增大增大3 3、竖直倒立的、竖直倒立的U U形玻璃管一端封闭，另一端开口向下，如图所示，用水银形玻璃管一端封闭，另一端开口向下，如图所示，用水银柱封闭一定质量的理想气体，在保持温度不变的情况下，假设在管子的柱封闭一定质量的理想气体，在保持温度不变的情况下，假设在管子的D D处钻一小孔，则管内被封闭的气体压强处钻一小孔，则管内被封闭的气体压强p p和气体体积和气体体积V V变化的情况为（变化的情况为（B B ）A A、p p、V V都不变都不变 B B、V V减小，减小，p p增大增大 C C、V V增大，增大，p p减小减小 D D、无法确定、无法确定此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢