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1 . 气体的等温变化 - PowerPoint PPT Presentation


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1 . 气体的等温变化. 体积. 压强. 温度. 一、玻意耳定律 1 . 气体状态参量 气体的三个状态参量为 、 、 . 2 . 实验探究 (1) 实验装置:如图所示,实验的研究对象是 .. 被封闭的. 气体. 压力表. 刻度. (2) 实验数据收集 空气柱的压强 p 可以从 上读出,空气柱的长度 L 可以从注射器两侧的 上读出,则空气柱的体积为长度 L 与横截面积 S 的乘积,即 V = LS . 用手把柱塞向下压或向上拉,读出若干组 与 的值. (3) 实验数据处理

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Presentation Transcript

  • 1.气体的等温变化


体积

压强

温度

  • 一、玻意耳定律

  • 1.气体状态参量

  • 气体的三个状态参量为、、.

  • 2.实验探究

  • (1)实验装置:如图所示,实验的研究对象是.

被封闭的

气体


压力表

刻度

  • (2)实验数据收集

  • 空气柱的压强p可以从上读出,空气柱的长度L可以从注射器两侧的上读出,则空气柱的体积为长度L与横截面积S的乘积,即V=LS.

  • 用手把柱塞向下压或向上拉,读出若干组与的值.

  • (3)实验数据处理

  • ①猜想:由实验观察及记录数据可知,空气柱的体积越小,其压强就,空气柱的压强与体积可能成.

压强p

体积V

越大

反比


正比

反比


质量

不变

  • 3.玻意耳定律

  • (1)内容:一定的气体,在温度保持不变时,它的压强和体积成反比;或者说,压强和体积的乘积保持.此即玻意耳定律.

  • (2)数学表达式:pV=C(常量)或p1V1=p2V2.

  • (3)适用条件:

  • ①气体质量不变、温度不变;

  • ②气体温度不太低、压强不太大.


  • 二、气体等温变化的p-V图象

  • 1.p-V图象

  • 一定质量的理想气体的p-V图象如图甲所示,图线为双曲线的一支,且温度t1<t2.

甲      乙


  • 一、容器静止或匀速运动时封闭气体压强的求法一、容器静止或匀速运动时封闭气体压强的求法

  • 1.取等压面法: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

  • pA=p0+ph.


  • 2一、容器静止或匀速运动时封闭气体压强的求法.参考液片法:选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象,分析液片两侧受力情况,建立平衡方程消去面积,得到液片两侧压强相等,进而求得气体压强.

  • 例如,图中粗细均匀的U形管中封闭了一定质量的气体A,在其最低处取一液片B,由其两侧受力平衡可知

  • (pA+ph0)S=(p0+ph+ph0)S.即pA=p0+ph.

  • 3.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.


  • 如图所示,竖直放置的一、容器静止或匀速运动时封闭气体压强的求法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.


  • 解析:一、容器静止或匀速运动时封闭气体压强的求法设气体A、B产生的压强分别为pA、pB,管截面积为S,取a液柱为研究对象进行受力分析如图甲所示,得pAS+mag=p0S,而paS=ρgh1S=mag,


  • 一、容器静止或匀速运动时封闭气体压强的求法pAS+paS=p0S

  • 所以pA=p0-pa=75 cmHg-10 cmHg

  • =65 cmHg

  • 取液柱b为研究对象进行受力分析如图乙所示,同理可得

  • pBS+pbS=pAS

  • 所以pB=pA-pb=65 cmHg-5 cmHg=60 cmHg.

  • 答案:65 cmHg60 cmHg


  • 二、对玻意耳定律的理解一、容器静止或匀速运动时封闭气体压强的求法

  • 1.成立条件:玻意耳定律p1V1=p2V2是实验定律.

  • 只有在气体质量一定、温度不变的条件下才成立.

  • 2.恒量的定义:p1V1=p2V2=恒量C,该恒量C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C越大.


  • 3一、容器静止或匀速运动时封闭气体压强的求法.等温变化的图象

  • (1)p-V图象:一定质量的气体发生等温变化时的p-V图象如图所示,图象为双曲线的一支.


  • 一、容器静止或匀速运动时封闭气体压强的求法图线反映了在等温情况下,一定质量的气体的压强与体积成反比的规律.

  • ②图象上的点,代表的是一定质量气体的一个状态.

  • ③一定质量的气体在不同温度下的等温线是不同的.如图所示的两条等温线,分别是一定质量的气体在较低温度T1和较高温度T2时的等温线.气体的温度越高,它的等温线越远离两坐标轴.即T1<T2.


  • 下列图中,一、容器静止或匀速运动时封闭气体压强的求法p表示压强,V表示体积,T为热力学温度,各图中正确描述一定质量的气体不是等温变化的是()


  • 答案:一、容器静止或匀速运动时封闭气体压强的求法D


  • 一、容器静止或匀速运动时封闭气体压强的求法教材资料分析

  • 〔思考与讨论〕——教材P20

  • 图中有两条等温线,你能判断哪条等温线表示的是温度比较高时的情形吗?你是根据什么理由做出判断的?

  • 【点拨】图中的两条等温线T2>T1,因为玻意耳定律pV=C(恒量),其中恒量C随气体温度的升高而增大,温度越高,恒量C越大,等温线(双曲线的一支)离坐标轴越远,所以T2>T1.


  • 如图,粗细均匀的弯曲玻璃管一、容器静止或匀速运动时封闭气体压强的求法A、B两端开口,管内有一段水银柱,右管内气体柱长为39 cm,中管内水银面与管口A之间气体柱长为40 cm.先将B端封闭,再将左管竖直插入水银槽中,设整个过程温度不变,稳定后右管内水银面比中管内水银面高2 cm,求:

  • (1)稳定后右管内的气体压强p;

  • (2)左管气柱的长度l′.(大气压强p0=76 cmHg)


  • 答案:一、容器静止或匀速运动时封闭气体压强的求法(1)78 cmHg(2)38 cm

  • 【反思总结】 利用玻意耳定律解题的基本思路

  • (1)明确研究对象,根据题意确定所研究的是哪部分封闭气体,注意其质量和温度应不变.

  • (2)明确状态参量,找准所研究气体初、末状态的p、V值.

  • (3)根据玻意耳定律列方程求解.


  • 一、容器静止或匀速运动时封闭气体压强的求法跟踪发散】1-1:一端封闭的玻璃管开口向下插入水银槽内,如图所示,管内水银柱比槽内水银面高h=5 cm,空气柱长l=45 cm,要使管内、外水银面相平.求:

  • (1)应如何移动玻璃管?

  • (2)此刻管内空气柱长度为多少?(设此时大气压相当于75 cmHg 产生的压强)


  • 答案:一、容器静止或匀速运动时封闭气体压强的求法(1)向下 (2)42 cm



  • 解析:如图所示,为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线,则下列说法正确的是根据等温图线的物理意义可知A、B选项都对,气体的温度越高时,等温图线的位置就越高,所以C错,D对.答案为A、B、D.

  • 答案:ABD


  • 如图所示,为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线,则下列说法正确的是跟踪发散】2-1:如图所示是某气体状态变化的p-V图象,则下列说法中正确的是()

  • A.气体作的是等温变化

  • B.从A至B气体的压强一直减小

  • C.从A至B气体的体积一直增大

  • D.气体的三个状态参量一直都在变


  • 解析:如图所示,为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线,则下列说法正确的是一定质量的气体的等温过程的p-V图象即等温曲线是双曲线,显然图中所示AB图线不是等温线,AB过程不是等温变化,A选项不正确.

  • 从AB图线可知气体从A状态变为B状态的过程中,压强p在逐渐减小,体积V在不断增大,则B、C选项正确.

  • 又该过程不是等温过程,所以气体的三个状态参量一直都在变化,D选项正确.

  • 答案:BCD


  • 1如图所示,为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线,则下列说法正确的是.一定质量的气体,在等温变化过程中,下列物理量发生变化的是()

  • A.分子的平均速率    B.单位体积内的分子数

  • C.气体的压强 D.分子总数

  • 解析:一定质量的气体,温度不变,因此分子的总数及平均速率都是不变的,但压强与体积要发生变化使单位体积的分子数发生变化,故选BC.

  • 答案:BC


  • 2如图所示,为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线,则下列说法正确的是.如图所示,D→A→B→C表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程,则下列说法正确的是()

  • A.D→A是一个等温过程

  • B.A→B是一个等温过程

  • C.A与B的状态参量相同

  • D.B→C体积减小,压强减小,温度不变


  • 解析:如图所示,为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线,则下列说法正确的是D→A是一个等温过程,A对;A、B两状态温度不同,A→B是一个等容过程(体积不变),B、C错;B→C,V增大,p减小,T不变,D错.

  • 答案:A


  • 3如图所示,为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线,则下列说法正确的是.(2010·广东卷)如图所示,某种自动洗衣机进水时,与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气,通过压力传感器感知管中的空气压力,从而控制进水量.设温度不变,洗衣缸内水位升高,则细管中被封闭的空气()

  • A.体积不变,压强变小 B.体积变小,压强变大

  • C.体积不变,压强变大 D.体积变小,压强变小


  • 解析:如图所示,为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线,则下列说法正确的是当洗衣缸水位升高时,封闭空气的压强增大.因温度不变,由玻意耳定律可知体积一定减小,故选B.

  • 答案:B


  • 4如图所示,为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线,则下列说法正确的是.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p-V图上的曲线来表示,如图所示.由此可知,当气体的体积V1=5 L时,气体的压强p1=________Pa;当气体的体积V2=10 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.


  • 解析:如图所示,为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线,则下列说法正确的是p1、p3可直接从p-V图中读出,分别为p1=3×105 Pa、p3=1.0×105 Pa.由于A→B过程为等温变化,由玻意耳定律可得p1V1=p2V2,p1=3×105 Pa,V1=5 L,V2=10 L,即3×105×5=p2×10,p2=1.5×105 Pa.

  • 答案:3×1051.5×1051×105


  • 5如图所示,为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线,则下列说法正确的是.粗细均匀的玻璃棒,封闭一端长为12 cm.一个人手持玻璃管开口向下潜入水中,当潜到水下某深度时看到水进入玻璃管口2 cm,求人潜入水中的深度.(取水面上大气压强为p0=1.0×105 Pa,g=10 m/s2)

  • 解析:确定研究对象为被封闭的一部分气体,玻璃管下潜的过程中气体的状态变化可视为等温过程.

  • 设潜入水下的深度为h,玻璃管的横截面积为S,气体的初末状态参量分别为


  • 答案:如图所示,为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线,则下列说法正确的是2 m


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