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1、第一节第一节 气体的等温变化气体的等温变化第八章第八章 气气 体体温度（温度（T T）、）、体积（体积（V V）、压强（）、压强（P P）描述气体的三个状态参量描述气体的三个状态参量生活中的物理生活中的物理烈日下自行车爆胎烈日下自行车爆胎热气球热气球 一定质量的气体，在温度不变一定质量的气体，在温度不变的条的条件下其压强与体积变化时的关系件下其压强与体积变化时的关系，叫，叫做气体的等温变化。做气体的等温变化。一、等温变化一、等温变化 温度不变时，气体的压强和体积温度不变时，气体的压强和体积之间有什么关系？之间有什么关系？想一想：想一想：用注射器密闭一定质量的空气，缓慢地用注射器密闭一定质量的空
2、气，缓慢地推推动动和和拔出拔出活塞，观察活塞中空气体积和压活塞，观察活塞中空气体积和压强的变化？强的变化？做一做做一做：压强压强增大增大体积体积减小时减小时，体积体积增大时增大时，压强压强减小减小猜想猜想温度不变时，压强与体积成反比温度不变时，压强与体积成反比实验：探究气体等温变化的规律实验：探究气体等温变化的规律设计实验设计实验数据处理数据处理（测量哪些物理量）（测量哪些物理量）（猜想）（猜想）体积、压强体积、压强图像法图像法乘积一定乘积一定注意事项注意事项（温度不变）（温度不变）气气体体定定律律演演示示仪仪主要步骤：主要步骤：1、密封一定质量的气体。、密封一定质量的气体。2、改变气体的体积
3、，记录气体长度和该、改变气体的体积，记录气体长度和该状态下压强的大小。状态下压强的大小。3、数据处理。、数据处理。注意事项：注意事项：1、尽量避免漏气。、尽量避免漏气。2、不要用手握住玻璃管。、不要用手握住玻璃管。3、移动活塞要缓慢。、移动活塞要缓慢。实验数据实验数据次数次数12345压强压强(105Pa)体积体积(L)压强压强体体积 探究结论：探究结论：在误差范围内，温度不变时，一定在误差范围内，温度不变时，一定质量的气体压强质量的气体压强p p和体积和体积V V成反比。成反比。误差分析：误差分析：1、读数误差。、读数误差。2、漏气。、漏气。1 1、文字表述：、文字表述：一定质量某种气体，在
4、温一定质量某种气体，在温度不变的情况下，压强度不变的情况下，压强p p与体积与体积V V成反比。成反比。2 2、公式表述：、公式表述：pV=CpV=C（常数）（常数）或或p p1 1V V1 1=p=p2 2V V2 24 4、适用范围：、适用范围：温度不太低，压强不太大温度不太低，压强不太大一、玻意耳定律一、玻意耳定律3 3、条件、条件:气体质量一定且温度不变气体质量一定且温度不变(玻意耳玻意耳马略特定律马略特定律)小试牛刀小试牛刀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1 110105 5PaPa。当气体的体积减小到当气体的体积减小到16L16L时，压强为多
5、大？设气时，压强为多大？设气体的温度保持不变。体的温度保持不变。解：以气体为研究对象，解：以气体为研究对象，由由 二、二、P-V图像（等温线）图像（等温线）过原点的直线过原点的直线 双曲线的一支双曲线的一支 物理意义：等温线上的某点表示气体的一个确物理意义：等温线上的某点表示气体的一个确定状态。同一条等温线上的各点温度相同，即定状态。同一条等温线上的各点温度相同，即p p与与V V乘积相同。乘积相同。p1/V0Vp0ABp pV V0 0t1t2 思考：思考：同一气体同一气体，不同温度下的等温线是不同不同温度下的等温线是不同的，请判断出下图中哪条等温线的温度高的，请判断出下图中哪条等温线的温度
6、高？理由理由是什么是什么？不同温度下的等温线，离原点越远，温度越高。不同温度下的等温线，离原点越远，温度越高。例题：例题：一定质量的气体由状态一定质量的气体由状态A A变到状变到状态态B B的过程如图所示，的过程如图所示，A A、B B位于同一双曲位于同一双曲线上，则此变化过程中，温度（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 B 1 1、一端封闭一端开口的直玻璃导管注入、一端封闭一端开口的直玻璃导管注入38cm38cm的水的水 银柱，水平放置达到平衡后，封闭的空气柱长度银柱，水
7、平放置达到平衡后，封闭的空气柱长度 60cm,60cm,将将玻璃导管缓慢的在竖直面内旋转玻璃导管缓慢的在竖直面内旋转900至开至开 口端向上，稳定后空气柱的长度为口端向上，稳定后空气柱的长度为（）（大气压强为（大气压强为76cmHg76cmHg，全过程气体温度不变），全过程气体温度不变）A.25cmA.25cmB.30cmB.30cmC.40cmC.40cmD.50cmD.50cmC巩固练习巩固练习38cm60cm 2 2、甲乙两容器内的气体压强均为、甲乙两容器内的气体压强均为P P0 0,两容器两容器的的体积之比为体积之比为2 2：1 1，乙容器右端有活塞相连，缓慢，乙容器右端有活塞相连，缓
8、慢将活塞推至左端，将乙容器内的气体全部压缩至将活塞推至左端，将乙容器内的气体全部压缩至甲容器，则此时甲容器内的气体压强甲容器，则此时甲容器内的气体压强P P变为（变为（）（压缩过程气体温度不变）（压缩过程气体温度不变）甲甲乙乙A.P=2PA.P=2P0 0B.P=1.5PB.P=1.5P0 0C.P=3PC.P=3P0 0D.P=2/3PD.P=2/3P0 0B巩固练习巩固练习（1 1）明确研究对象（气体）；）明确研究对象（气体）；（2 2）分析过程特点，判断为等温过程；）分析过程特点，判断为等温过程；（3 3）列出初、末状态的）列出初、末状态的p p、V V值；值；（4 4）根据）根据p p
9、1 1V V1 1=p=p2 2V V2 2列式求解；列式求解；利用玻意耳定律的解题思路利用玻意耳定律的解题思路如图所示，如图所示，汽缸内封闭着一定温度的气体，气体长汽缸内封闭着一定温度的气体，气体长度为度为12cm。活塞质量为。活塞质量为20kg，横截面积为，横截面积为100cm。已知大气压强为已知大气压强为1 110105 5PaPa。求求：汽缸开口向上时，气体的长度。汽缸开口向上时，气体的长度。大展身手大展身手解解：以缸内封闭气体为研究对象，以缸内封闭气体为研究对象，初态：初态：末态：末态：由玻意耳定律由玻意耳定律 得得由活塞受力平衡得：由活塞受力平衡得：如图所示，如图所示，汽缸内封闭着
10、一定温度的气体，气体长汽缸内封闭着一定温度的气体，气体长度为度为12cm。活塞质量为。活塞质量为20kg，横截面积为，横截面积为100cm。已知大气压强为已知大气压强为1 110105 5PaPa。求求：汽缸汽缸开口向下开口向下时，气体的长度。时，气体的长度。举一反三举一反三解解：以缸内封闭气体为研究对象，以缸内封闭气体为研究对象，初态：初态：末态：末态：由玻意耳定律由玻意耳定律 得得由活塞受力平衡得：由活塞受力平衡得：解：设容器原装气体为研究对象解：设容器原装气体为研究对象初态初态 p p1 1=20=2010105 5Pa VPa V1 1=10L=10L末态末态 p p2 2=1.0=1
11、.010105 5Pa VPa V2 2=？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。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202010105 5PaPa。如果温度保持不变，把容器的开关。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？设大气压是几？设大气压是1.01.010105 5PaPa。就容器而言，里面气体的跑了，似乎是变质量问就容器而言，里面气体的跑了，似乎是变质量问题，但是若我们视容器内气体
12、题，但是若我们视容器内气体“出而不走出而不走”，那，那么质量就不变了。么质量就不变了。练习练习1练习练习2一个足球的容积是一个足球的容积是2.5L,2.5L,用打气筒给这个足球用打气筒给这个足球打气打气,每打一次都每打一次都把把体积为体积为125mL125mL、压强与大气、压强与大气压强相同的空气打进去压强相同的空气打进去,如果足球在打气前就如果足球在打气前就已是球形，内部空气压强与大气压相同已是球形，内部空气压强与大气压相同,那么那么打了打了2020次以后次以后,足球内部空气的压强是大气压足球内部空气的压强是大气压的多少倍的多少倍?（设足球内部的温度保持不变）设足球内部的温度保持不变）解析：
13、将共打20次的空气与原来足球内的空气作为整体，则整体的质量就不变了，因此对整体应用玻意耳定律就可行了。初态：（足球内）P0V球，（20次打气筒内）P0（20V筒）末态：（全部装入足球内）PV球由玻意耳定律得P0V球P0（20V筒）PV球所以P/P0（V球20V筒）/V球（2.5200.125）/2.52 如图所示，如图所示，长为长为1m1m，开口竖直向上的玻璃管内，开口竖直向上的玻璃管内，封闭着长为封闭着长为15cm15cm的水银柱，封闭气体的长度为的水银柱，封闭气体的长度为20cm20cm，已知大气压强为，已知大气压强为75cmHg75cmHg，求，求：（1 1）玻璃管水平放置时，玻璃管水平
14、放置时，管内气体的长度。管内气体的长度。（2 2）玻璃管开口竖直向下时，）玻璃管开口竖直向下时，管内气体的长度。管内气体的长度。（假设水银没有流出）（假设水银没有流出）15cm20cm练习练习3解解：(1)以管内气体为研究对象，管口竖直向上为初态以管内气体为研究对象，管口竖直向上为初态:设管横截面积为设管横截面积为S，则，则 P1=751590cmHg V1=20S 水平放置为末态，水平放置为末态，P2=75cmHg 由玻意耳定律由玻意耳定律P1V1=P2V 2得：得：V2=P1V1P2=（9020S）75=24S 所以，管内气体长所以，管内气体长24cm (2)以管口竖直向上为初态，管口竖直向下为末态以管口竖直向上为初态，管口竖直向下为末态 P2=751560cmHg 由玻意耳定律得：由玻意耳定律得：V2=P1V1P230S 所以，管内气体长所以，管内气体长30cm 因为因为30cm15cm100cm，所以水银不会流出，所以水银不会流出