物理3-3人教版8.1《氣體的等溫變化》課件3

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歡迎進(jìn)入物理課堂 1 氣體的等溫變化 一 玻意耳定律1 氣體狀態(tài)參量氣體的三個(gè)狀態(tài)參量為 2 實(shí)驗(yàn)探究 1 實(shí)驗(yàn)裝置 如圖所示 實(shí)驗(yàn)的研究對象是 溫度 體積 壓強(qiáng) 氣體 被封閉的 2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集空氣柱的壓強(qiáng)p可以從上讀出 空氣柱的長度L可以從注射器兩側(cè)的上讀出 則空氣柱的體積為長度L與橫截面積S的乘積 即V LS 用手把柱塞向下壓或向上拉 讀出若干組與的值 3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 猜想 由實(shí)驗(yàn)觀察及記錄數(shù)據(jù)可知 空氣柱的體積越小 其壓強(qiáng)就 空氣柱的壓強(qiáng)與體積可能成 壓力表 壓強(qiáng)p 體積V 越大 反比 刻度 反比 正比 3 玻意耳定律 1 內(nèi)容 一定的氣體 在溫度保持不變時(shí) 它的壓強(qiáng)和體積成反比 或者說 壓強(qiáng)和體積的乘積保持 此即玻意耳定律 2 數(shù)學(xué)表達(dá)式 pV C 常量 或p1V1 p2V2 3 適用條件 氣體質(zhì)量不變 溫度不變 氣體溫度不太低 壓強(qiáng)不太大 不變 質(zhì)量 二 氣體等溫變化的p V圖象1 p V圖象一定質(zhì)量的理想氣體的p V圖象如圖甲所示 圖線為雙曲線的一支 且溫度t1 t2 甲乙 一 容器靜止或勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)封閉氣體壓強(qiáng)的求法1 取等壓面法 根據(jù)同種液體在同一水平液面處壓強(qiáng)相等 在連通器內(nèi)靈活選取等壓面 由兩側(cè)壓強(qiáng)相等列方程求解壓強(qiáng) 例如圖中 同一液面C D處壓強(qiáng)相等pA p0 ph 2 參考液片法 選取假想的液體薄片 自身重力不計(jì) 為研究對象 分析液片兩側(cè)受力情況 建立平衡方程消去面積 得到液片兩側(cè)壓強(qiáng)相等 進(jìn)而求得氣體壓強(qiáng) 例如 圖中粗細(xì)均勻的U形管中封閉了一定質(zhì)量的氣體A 在其最低處取一液片B 由其兩側(cè)受力平衡可知 pA ph0 S p0 ph ph0 S 即pA p0 ph 3 力平衡法 選與封閉氣體接觸的液柱 或活塞 汽缸 為研究對象進(jìn)行受力分析 由F合 0列式求氣體壓強(qiáng) 如圖所示 豎直放置的U形管 左端開口 右端封閉 管內(nèi)有a b兩段水銀柱 將A B兩段空氣柱封閉在管內(nèi) 已知水銀柱a長10cm 水銀柱b兩個(gè)液面間的高度差為5cm 大氣壓強(qiáng)為75cmHg 求空氣柱A B的壓強(qiáng) 解析 設(shè)氣體A B產(chǎn)生的壓強(qiáng)分別為pA pB 管截面積為S 取a液柱為研究對象進(jìn)行受力分析如圖甲所示 得pAS mag p0S 而paS gh1S mag 故pAS paS p0S所以pA p0 pa 75cmHg 10cmHg 65cmHg取液柱b為研究對象進(jìn)行受力分析如圖乙所示 同理可得pBS pbS pAS所以pB pA pb 65cmHg 5cmHg 60cmHg 答案 65cmHg60cmHg 二 對玻意耳定律的理解1 成立條件 玻意耳定律p1V1 p2V2是實(shí)驗(yàn)定律 只有在氣體質(zhì)量一定 溫度不變的條件下才成立 2 恒量的定義 p1V1 p2V2 恒量C 該恒量C與氣體的種類 質(zhì)量 溫度有關(guān) 對一定質(zhì)量的氣體溫度越高 該恒量C越大 3 等溫變化的圖象 1 p V圖象 一定質(zhì)量的氣體發(fā)生等溫變化時(shí)的p V圖象如圖所示 圖象為雙曲線的一支 圖線反映了在等溫情況下 一定質(zhì)量的氣體的壓強(qiáng)與體積成反比的規(guī)律 圖象上的點(diǎn) 代表的是一定質(zhì)量氣體的一個(gè)狀態(tài) 一定質(zhì)量的氣體在不同溫度下的等溫線是不同的 如圖所示的兩條等溫線 分別是一定質(zhì)量的氣體在較低溫度T1和較高溫度T2時(shí)的等溫線 氣體的溫度越高 它的等溫線越遠(yuǎn)離兩坐標(biāo)軸 即T1 T2 下列圖中 p表示壓強(qiáng) V表示體積 T為熱力學(xué)溫度 各圖中正確描述一定質(zhì)量的氣體不是等溫變化的是 答案 D 教材資料分析 思考與討論 教材P20圖中有兩條等溫線 你能判斷哪條等溫線表示的是溫度比較高時(shí)的情形嗎 你是根據(jù)什么理由做出判斷的 點(diǎn)撥 圖中的兩條等溫線T2 T1 因?yàn)椴Ｒ舛蓀V C 恒量 其中恒量C隨氣體溫度的升高而增大 溫度越高 恒量C越大 等溫線 雙曲線的一支 離坐標(biāo)軸越遠(yuǎn) 所以T2 T1 如圖 粗細(xì)均勻的彎曲玻璃管A B兩端開口 管內(nèi)有一段水銀柱 右管內(nèi)氣體柱長為39cm 中管內(nèi)水銀面與管口A之間氣體柱長為40cm 先將B端封閉 再將左管豎直插入水銀槽中 設(shè)整個(gè)過程溫度不變 穩(wěn)定后右管內(nèi)水銀面比中管內(nèi)水銀面高2cm 求 1 穩(wěn)定后右管內(nèi)的氣體壓強(qiáng)p 2 左管氣柱的長度l 大氣壓強(qiáng)p0 76cmHg 答案 1 78cmHg 2 38cm 反思總結(jié) 利用玻意耳定律解題的基本思路 1 明確研究對象 根據(jù)題意確定所研究的是哪部分封閉氣體 注意其質(zhì)量和溫度應(yīng)不變 2 明確狀態(tài)參量 找準(zhǔn)所研究氣體初 末狀態(tài)的p V值 3 根據(jù)玻意耳定律列方程求解 跟蹤發(fā)散 1 1 一端封閉的玻璃管開口向下插入水銀槽內(nèi) 如圖所示 管內(nèi)水銀柱比槽內(nèi)水銀面高h(yuǎn) 5cm 空氣柱長l 45cm 要使管內(nèi) 外水銀面相平 求 1 應(yīng)如何移動(dòng)玻璃管 2 此刻管內(nèi)空氣柱長度為多少 設(shè)此時(shí)大氣壓相當(dāng)于75cmHg產(chǎn)生的壓強(qiáng) 答案 1 向下 2 42cm 如圖所示 為一定質(zhì)量的氣體在不同溫度下的兩條等溫線 則下列說法正確的是 A 從等溫線可以看出 一定質(zhì)量的氣體在發(fā)生等溫變化時(shí) 其壓強(qiáng)與體積成反比B 一定質(zhì)量的氣體 在不同溫度下的等溫線是不同的C 由圖可知T1 T2D 由圖可知T1 T2 解析 根據(jù)等溫圖線的物理意義可知A B選項(xiàng)都對 氣體的溫度越高時(shí) 等溫圖線的位置就越高 所以C錯(cuò) D對 答案為A B D 答案 ABD 跟蹤發(fā)散 2 1 如圖所示是某氣體狀態(tài)變化的p V圖象 則下列說法中正確的是 A 氣體作的是等溫變化B 從A至B氣體的壓強(qiáng)一直減小C 從A至B氣體的體積一直增大D 氣體的三個(gè)狀態(tài)參量一直都在變 解析 一定質(zhì)量的氣體的等溫過程的p V圖象即等溫曲線是雙曲線 顯然圖中所示AB圖線不是等溫線 AB過程不是等溫變化 A選項(xiàng)不正確 從AB圖線可知?dú)怏w從A狀態(tài)變?yōu)锽狀態(tài)的過程中 壓強(qiáng)p在逐漸減小 體積V在不斷增大 則B C選項(xiàng)正確 又該過程不是等溫過程 所以氣體的三個(gè)狀態(tài)參量一直都在變化 D選項(xiàng)正確 答案 BCD 1 一定質(zhì)量的氣體 在等溫變化過程中 下列物理量發(fā)生變化的是 A 分子的平均速率B 單位體積內(nèi)的分子數(shù)C 氣體的壓強(qiáng)D 分子總數(shù)解析 一定質(zhì)量的氣體 溫度不變 因此分子的總數(shù)及平均速率都是不變的 但壓強(qiáng)與體積要發(fā)生變化使單位體積的分子數(shù)發(fā)生變化 故選BC 答案 BC 2 如圖所示 D A B C表示一定質(zhì)量的某種氣體狀態(tài)變化的一個(gè)過程 則下列說法正確的是 A D A是一個(gè)等溫過程B A B是一個(gè)等溫過程C A與B的狀態(tài)參量相同D B C體積減小 壓強(qiáng)減小 溫度不變 解析 D A是一個(gè)等溫過程 A對 A B兩狀態(tài)溫度不同 A B是一個(gè)等容過程 體積不變 B C錯(cuò) B C V增大 p減小 T不變 D錯(cuò) 答案 A 3 2010 廣東卷 如圖所示 某種自動(dòng)洗衣機(jī)進(jìn)水時(shí) 與洗衣缸相連的細(xì)管中會(huì)封閉一定質(zhì)量的空氣 通過壓力傳感器感知管中的空氣壓力 從而控制進(jìn)水量 設(shè)溫度不變 洗衣缸內(nèi)水位升高 則細(xì)管中被封閉的空氣 A 體積不變 壓強(qiáng)變小B 體積變小 壓強(qiáng)變大C 體積不變 壓強(qiáng)變大D 體積變小 壓強(qiáng)變小 解析 當(dāng)洗衣缸水位升高時(shí) 封閉空氣的壓強(qiáng)增大 因溫度不變 由玻意耳定律可知體積一定減小 故選B 答案 B 4 一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷一等溫膨脹過程 這一過程可以用p V圖上的曲線來表示 如圖所示 由此可知 當(dāng)氣體的體積V1 5L時(shí) 氣體的壓強(qiáng)p1 Pa 當(dāng)氣體的體積V2 10L時(shí) 氣體的壓強(qiáng)p2 Pa 當(dāng)氣體的體積V3 15L時(shí) 氣體的壓強(qiáng)p3 Pa 解析 p1 p3可直接從p V圖中讀出 分別為p1 3 105Pa p3 1 0 105Pa 由于A B過程為等溫變化 由玻意耳定律可得p1V1 p2V2 p1 3 105Pa V1 5L V2 10L 即3 105 5 p2 10 p2 1 5 105Pa 答案 3 1051 5 1051 105 5 粗細(xì)均勻的玻璃棒 封閉一端長為12cm 一個(gè)人手持玻璃管開口向下潛入水中 當(dāng)潛到水下某深度時(shí)看到水進(jìn)入玻璃管口2cm 求人潛入水中的深度 取水面上大氣壓強(qiáng)為p0 1 0 105Pa g 10m s2 解析 確定研究對象為被封閉的一部分氣體 玻璃管下潛的過程中氣體的狀態(tài)變化可視為等溫過程 設(shè)潛入水下的深度為h 玻璃管的橫截面積為S 氣體的初末狀態(tài)參量分別為 答案 2m 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全