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1、气玻意耳定律体第1页，本讲稿共22页1.1.热学性质：热学性质：热学性质：热学性质：温度温度2.2.几何性质：几何性质：几何性质：几何性质：体积体积3.3.力学性质：力学性质：力学性质：力学性质：压强压强热力学温度热力学温度T：开尔文：开尔文 T=t 273 K体积体积 V单位：有单位：有L、mL等等压强压强 p单位：单位：Pa（帕斯卡）（帕斯卡）一、气体一、气体一、气体一、气体的状态参量的状态参量的状态参量的状态参量复习复习第2页，本讲稿共22页如何确定气体的状态参量呢？如何确定气体的状态参量呢？温度（温度（T）-温度计温度计体积（体积（V）-容器的容积容器的容积压强（压强（p）-气压计气压
2、计第3页，本讲稿共22页 1.产产生原因生原因碰撞碰撞大量的气体大量的气体对对器壁的器壁的频频繁撞繁撞击击，产产生一个均匀的，持生一个均匀的，持续续的的压压力力（举举例：雨例：雨伞伞），），这这个个压压力就力就产产生了生了压压强强。2.说明：说明：压压强强与深度无关，在各与深度无关，在各处处都相都相 等，向各个方向都有等，向各个方向都有压压强强3.单单位：位：Pa容器内气体压强1 Pa1 N/m2第4页，本讲稿共22页1连通器原理发：根据同种液体在同一水平液面处压强相等，在连通器内灵活选取等压面由两侧压强相等列方程求解压强例如图中，同一液面C、D处压强相等pAp0ph.二、气体压强的求法二、气
3、体压强的求法第5页，本讲稿共22页 如图所示，竖直放置的U形管，左端开口，右端封闭，管内有a、b两段水银柱，将A、B两段空气柱封闭在管内已知水银柱a长10 cm，水银柱b两个液面间的高度差为5 cm，大气压强为75 cmHg，求空气柱A、B的压强第6页，本讲稿共22页2、受力分析法、受力分析法力平衡法：选与封闭气体接触的液柱(或活塞、汽缸)为研究对象进行受力分析，由F合0列式求气体压强牛牛顿顿定律的定律的应应用：前提条件是封用：前提条件是封闭闭气体的气体的容器在做加速运容器在做加速运动动第7页，本讲稿共22页求封闭气体的压强：例1方法总结：取研究对象 受力分析 列平衡式 求出气体压强注：光滑容
4、器壁、活塞质量为G第8页，本讲稿共22页三玻意耳定律(1)内内容容：一一定定 的的气气体体，在在温温度度保保持持不不变变时时，它它的的压压强强和和体体积积成成反反比比；或或者者说说，压压强强和和体体积积的乘的乘积积保持保持 此即玻意耳定律此即玻意耳定律(2)数学表达式：数学表达式：pVC(常量常量)或或p1V1p2V2.(3)适用条件：适用条件：气体质量不变、温度不变；气体质量不变、温度不变；气体温度不太低、压强不太大气体温度不太低、压强不太大不不变变质质量量第9页，本讲稿共22页4、图像表述（等温线）3p1/V0Vp0AA物理意义：等温线上的某点表示气体的一个确定状态。同物理意义：等温线上的
5、某点表示气体的一个确定状态。同物理意义：等温线上的某点表示气体的一个确定状态。同物理意义：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，即一条等温线上的各点温度相同，即一条等温线上的各点温度相同，即一条等温线上的各点温度相同，即p p p p与与与与V V V V乘积相同。乘积相同。乘积相同。乘积相同。第10页，本讲稿共22页 同一气体，不同温度下等温线是不同的，你能判断那条等同一气体，不同温度下等温线是不同的，你能判断那条等同一气体，不同温度下等温线是不同的，你能判断那条等同一气体，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
6、判温线是表示温度较高的情形吗？你是根据什么理由作出判温线是表示温度较高的情形吗？你是根据什么理由作出判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？断的？断的？断的？思考与讨论Vp1230结论结论:t3t2t1结论结论：t2t1第11页，本讲稿共22页1 1 1 1、一定质量气体的体积是、一定质量气体的体积是、一定质量气体的体积是、一定质量气体的体积是20L20L20L20L时，压强为时，压强为时，压强为时，压强为1101101101105 5 5 5PaPaPaPa。当气体。当气体。当气体。当气体的体积减小到的体积减小到的体积减小到的体积减小到16L16L16L16L时，压强为多大
7、？（气体的温度保持不时，压强为多大？（气体的温度保持不时，压强为多大？（气体的温度保持不时，压强为多大？（气体的温度保持不变。）变。）变。）变。）解：以气体为研究对象，由 得练习应用练习应用（1 1 1 1）明确研究对象（气体）；）明确研究对象（气体）；）明确研究对象（气体）；）明确研究对象（气体）；（2 2 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；）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 3 3）列出初、末状态的）列出初、末状态的）列出初、末状态的）列出初、末状态的p p p p、V V V V值；值；值；值；（4 4 4 4）根
8、据）根据）根据）根据p p p p1 1 1 1V V V V1 1 1 1=p=p=p=p2 2 2 2V V V V2 2 2 2列式求解；列式求解；列式求解；列式求解；归纳总结：利用玻意耳定律的解题思路归纳总结：利用玻意耳定律的解题思路第12页，本讲稿共22页 2 2、如图所示，、如图所示，汽缸内封闭着一定温度的气体，汽缸内封闭着一定温度的气体，气体长度为气体长度为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1101105 5PaPa。求。求：汽缸开汽缸开口向上时，气体的长度为多少？口向上时，气体的长度为多少？第13页，本讲稿共
9、22页解解：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：末态：由玻意耳定律 得由活塞受力平衡得：由活塞受力平衡得：第14页，本讲稿共22页3 3、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。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？开以后，容器里剩下的气体是原来的百分之几？设大气压是设大气压是1.0101.0105 5PaPa。就容器而言，里面气体的跑了，似乎是变质量问题，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但是若
10、我们视容器内气体“出而不走出而不走”，那么质量，那么质量就不变了。就不变了。第15页，本讲稿共22页解：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=2010=20105 5Pa VPa V1 1=10L=10L末态末态 p p2 2=1.0105Pa V=1.0105Pa 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。第16页，本讲稿共22页4、一个足球的容积是2.5L,用打气筒给这个足球打气,每打一次都把体积为125mL、压强与大气压强相同的空气打进去,如果足球在打气
11、前就已是球形，内部空气压强与大气压相同,那么打了20次以后,足球内部空气的压强是大气压的多少倍?（设足球内部的温度保持不变）解：以足球内原有气体和打入气体为研究对象 初态：末态：第17页，本讲稿共22页5 5、如图所示，、如图所示，长为长为1m1m1m1m，开口竖直向上的玻璃管内，开口竖直向上的玻璃管内，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封闭着长为封闭着长为15cm15cm15cm15cm的水银柱，封闭气体的长度为的水银柱，封闭气体的长度为20cm20cm20cm20cm，已知大气压强为已知大气压强为已知大气压强为已知大气压强为75cmHg75cmHg，求，求
12、，求，求：（1 1 1 1）玻璃管水平放置时，玻璃管水平放置时，管内气体的长度。管内气体的长度。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第18页，本讲稿共22页解解解解：(1)(1)(1)(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设管横截面积为设管横截面积为S S S S，则，则，则，则 P P P P1 1
13、 1 1=75=75=75=751515151590cmHg V90cmHg V90cmHg V90cmHg V1 1 1 1=20S=20S=20S=20S 水平放置为末态，水平放置为末态，水平放置为末态，水平放置为末态，P P P P2 2 2 2=75cmHg =75cmHg =75cmHg =75cmHg 由玻意耳定律由玻意耳定律由玻意耳定律由玻意耳定律P P P P1 1 1 1V V V V1 1 1 1=P=P=P=P2 2 2 2V V V V 2 2 2 2得：得：得：得：V V V V2 2 2 2=P=P=P=P1 1 1 1V V V V1 1 1 1P P P P2
14、2 2 2=（9020S9020S9020S9020S）75=24S75=24S75=24S75=24S 所以，管内气体长所以，管内气体长所以，管内气体长所以，管内气体长24cm24cm24cm24cm (2)(2)(2)(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 P P P P2 2 2 2=75=75=75=751515151560cmHg 60cmHg 60cmHg 60cmHg 由玻意耳定律得：由玻意耳定律得：由玻意耳定律得：由玻意耳定律得：V V V V2 2
15、2 2=P=P=P=P1 1 1 1V V V V1 1 1 1P P P P2 2 2 230S30S30S30S 所以，管内气体长所以，管内气体长所以，管内气体长所以，管内气体长30cm30cm30cm30cm 因为因为因为因为30cm30cm30cm30cm15cm15cm15cm15cm100cm100cm100cm100cm，所以水银不会流出，所以水银不会流出，所以水银不会流出，所以水银不会流出第19页，本讲稿共22页 6 6 6 6、一定质量的气体沿直线由状态、一定质量的气体沿直线由状态、一定质量的气体沿直线由状态、一定质量的气体沿直线由状态A A A A变到状态变到状态变到状态变
16、到状态B B B B的过程的过程的过程的过程如图所示，如图所示，如图所示，如图所示，A A A A、B B B B位于同一双曲线上，则此变化过程位于同一双曲线上，则此变化过程位于同一双曲线上，则此变化过程位于同一双曲线上，则此变化过程中，温度（中，温度（中，温度（中，温度（）A A A A、一直下降、一直下降、一直下降、一直下降 B B B B、先上升后下降、先上升后下降、先上升后下降、先上升后下降 C C C C、先下降后上升、先下降后上升、先下降后上升、先下降后上升 D D D D、一直上升、一直上升、一直上升、一直上升 B第20页，本讲稿共22页7如如图图所所示示，DABC表表示示一一定定质质量量的的某某种种气气体体状状态态变变化化的的一一个个过过程程，则则下下列列说说法法正正确的是确的是()ADA是一个等温是一个等温过过程程BAB是一个等温是一个等温过过程程CA与与B的状的状态态参量相同参量相同DBC体体积积减小，减小，压压强强减小，温度不减小，温度不变变第21页，本讲稿共22页4一定质量的理想气体经历一等温膨胀过程，这一过程可以用pV图上的曲线来表示，如图所示由此可知，当气体的体积V15 L时，气体的压强p1_Pa；当气体的体积V210 L时，气体的压强p2_Pa；当气体 的 体 积 V3 15 L时，气 体 的 压 强 p3_Pa.第22页，本讲稿共22页