气体压强和体积关系分析课件.ppt

气体压强和体积气体压强和体积 的关系的关系一定质量理想气体的状态参量之间有什么关系呢？一定质量理想气体的状态参量之间有什么关系呢？用什么方法来研究这三个量之间的关系？用什么方法来研究这三个量之间的关系？硝化棉实验硝化棉实验密闭气体的体积密闭气体的体积V减减小，压强小，压强p增大，温增大，温度度T升高。升高。控制变量法控制变量法：控制一个物理量不：控制一个物理量不变，研究剩下两个物理量之间的变，研究剩下两个物理量之间的关系。关系。B. 气体压强和体积关系l1 1、等温变化等温变化 气体在温度不变的情况下发生的状态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。l2 2、实验研究实验研究2、DIS实验探究l (1)(1)实验目的：实验目的：研究一定质量气体在温度保持不变时，它的压强与体研究一定质量气体在温度保持不变时，它的压强与体积的关系。积的关系。l (2)(2)实验器材：实验器材： DISDIS、压强传感器、注射器（针筒）。、压强传感器、注射器（针筒）。注意注意：（1）气体质量要一定；）气体质量要一定；（2）温度要保持不变。）温度要保持不变。针筒要密封针筒要密封推拉活塞要缓推拉活塞要缓慢，手不能握慢，手不能握住针筒住针筒分析实验目的，该实验应注意什么？分析实验目的，该实验应注意什么？V1234p/10 Pa51230p/10 Pa51/V12300.20.40.60.8(3) 数据测量及分析3、玻意耳定律l一定质量的某种气体，在一定质量的某种气体，在温度保持不变时，它的压温度保持不变时，它的压强跟体积成反比，或者说，强跟体积成反比，或者说，压强跟体积的乘积保持不压强跟体积的乘积保持不变。变。 p p1 1V V1 1=p=p2 2V V2 2 m一定，一定，m=V 玻意耳定律的玻意耳定律的另一表达式：另一表达式：p1/1=p2/2几点说明l一定质量的某种气体，在温度保持不变时，它的压强跟体积成反比，或者说，压强跟体积的乘积保持不变。一定质量的气体温度保持不变压强和体积成反比等温线VPOA AB B状态状态状态状态A AB B表示过程表示过程P PA AV VA AP PB BV VB BT小结：玻意耳定律小结：玻意耳定律内容：内容：一定质量的气体，当温度不变时，气体的压强跟一定质量的气体，当温度不变时，气体的压强跟它的体积成反比。它的体积成反比。数学表示式：数学表示式： p p1 1V V1 1 p p2 2V V2 2 恒量恒量 上式中的恒量跟气体的质量、种类、温度有关。上式中的恒量跟气体的质量、种类、温度有关。图线（等温线）：图线（等温线）：TPVOABP1/VODABl一根长为一根长为L=50cm、一端封闭的粗细、一端封闭的粗细均匀的细玻璃管，用一段均匀的细玻璃管，用一段h=20cm的的水银柱将一部分空气封水银柱将一部分空气封 闭在细玻璃闭在细玻璃管里。当玻璃管水平放置时，管内空管里。当玻璃管水平放置时，管内空气柱长气柱长l1=10cm。求当玻璃管开口向。求当玻璃管开口向上竖直放置时，管内空气柱的长度上竖直放置时，管内空气柱的长度? （大气压强为（大气压强为 P0=76cmHg，全过程，全过程中气体温度不变）中气体温度不变）例题例题1、P0P150cm10cm20cm如图所示，水银柱水平放置时设玻璃管的横截面积为S内外气体压强相等 P1=P0=76cmHg气体体积 V1=10S例题分析P0P250cm20cmL玻璃管开口向上竖直放置时如图所示设气柱长度为l2cm则气体体积 V2=l2S气体压强P2=P0+PH=96cmHgPH一根长为L=50cm、一端封闭的粗细均匀的细玻璃管，用一段h=20cm的水银柱将一部分空气封 闭在细玻璃管里。当玻璃管水平放置时，管内空气柱长l1=10cm。求当玻璃管开口向上竖直放置时，管内空气柱的长度? （大气压强为 P0=76cmHg，全过程中气体温度不变）l解解：对管内封闭的空气柱分析l 初状态 V1=10S P1=P0=76cmHgl 末状态 V2=l2S P2=P0+PH=96cmHgl 在此过程中气体温度不变，根据玻意耳定律得：l P1V1=P2V2l P110S=P2l2Sl l2=760/96=7.9cm解题方法1、选择研究对象2、分析气体的始末状态3、判断研究对象是否满足玻意耳定律适用条件4、代入数据计算 P1V1=P2V2 因为气体温度不变，根据玻意耳定律得：解：初 ： P1=？ V1=？末： P2=？ V2=？一课一练一课一练P82，6；P83，11；P84，14；P88，15例题例题2、如图所示，如图所示，T1、T2是封闭在同一容器里的气体是封闭在同一容器里的气体在不同的温度下作等温变化时的等温线，判在不同的温度下作等温变化时的等温线，判断哪一根等温线温度高？断哪一根等温线温度高？一课一练一课一练P85，1练习册练习册P70，5T1PVOABDCT2pV1 V2p相等时，温度相等时，温度升高，体积增大；升高，体积增大；T1T2例题例题3、一根长、一根长1m的一端封闭、粗细均匀的细玻璃管，的一端封闭、粗细均匀的细玻璃管，开口向下竖直插入水银槽中，已知管内被封闭的空气开口向下竖直插入水银槽中，已知管内被封闭的空气柱长柱长18cm，管内水银面比槽内水银面高，管内水银面比槽内水银面高40cm，外界，外界大气压为大气压为76cmHg。问问：（：（1）若将玻璃管缓慢向上提升，密闭气体的状）若将玻璃管缓慢向上提升，密闭气体的状态参量将如何变化？管内外汞面高度差将怎样变化？态参量将如何变化？管内外汞面高度差将怎样变化？18cm40cm假设法假设法：假设：假设p不变（水银柱液不变（水银柱液面高度不变）；或气体面高度不变）；或气体V不变不变密闭气体的密闭气体的T不变，体积不变，体积V增大，压强增大，压强p减小，管减小，管内外汞面高度差内外汞面高度差h增大。增大。红面书红面书P83，9，10，1318cm40cm36cmH（2）若要使管内空气柱长度变为原来的两倍，需）若要使管内空气柱长度变为原来的两倍，需将玻璃管缓慢提升多少？将玻璃管缓慢提升多少？p2=76-(40+18+H-36)=54-H 初初: V1=18S P1=76-40=36cmHg末末: V2=36S p2=54-H 由玻意耳定律得由玻意耳定律得P1V1=P2V23618=（54-H）36H=36cm 例题例题4 4、一课一练一课一练P85P85，5 5 农村中常用来喷射农药的压缩喷雾器的结构如图所示，农村中常用来喷射农药的压缩喷雾器的结构如图所示，A A的总容积为的总容积为7.5L7.5L，装入药液后，药液上方体积为，装入药液后，药液上方体积为1.5L1.5L。关闭阀门关闭阀门K K，用打气筒，用打气筒B B每次打进每次打进1atm1atm的空气的空气250cm250cm3 3。( (温度保持不变，外界大气压为温度保持不变，外界大气压为1atm) 1atm) 问问：(1)(1)要使药液上方气体的压强为要使药液上方气体的压强为4 4atmatm，打气筒活塞，打气筒活塞应打几次？应打几次？（2 2）当）当A A中有中有4 4atmatm的空气后，的空气后，打开打开K K可喷射药液，直到不能可喷射药液，直到不能喷射时，喷雾器剩余多少体积喷射时，喷雾器剩余多少体积的药液？的药液？BAK思路分析：思路分析：向喷雾器容器向喷雾器容器A中打气，是一个中打气，是一个等温压缩过等温压缩过程程。按实际情况，在。按实际情况，在A中装入药液后，药液上方不中装入药液后，药液上方不可能是真空，而已有可能是真空，而已有1atm的空气的空气1.5L，把这部分，把这部分空气和历次打入的空气一起作为空气和历次打入的空气一起作为研究对象研究对象，变质变质量问题量问题便转化成了便转化成了定质量问题定质量问题。向向A中打入空气后，打开阀门中打入空气后，打开阀门K喷射药液，喷射药液，A中空气便经历中空气便经历了一个了一个等温膨胀过程等温膨胀过程。根据两。根据两过程中气体的初、末状态量，过程中气体的初、末状态量，运用玻意尔定律，便可顺利求运用玻意尔定律，便可顺利求解本题。解本题。BKA（1） 以以A中原有空气和中原有空气和n次打入次打入A中的全部气体为中的全部气体为研究对象研究对象。由玻意耳定律，可得由玻意耳定律，可得p0（VnV0）=p1V 1（1.5+n250 10-3) = 4 1.5 n=18(次次)BAKp0,Vp0,nV0p1,V一课一练一课一练P83，8；P86，7(2)打开阀门打开阀门K，直到药液不能喷射，直到药液不能喷射，忽略喷管忽略喷管中药液产生的压强中药液产生的压强，则此时，则此时A容器内的气体应等于外容器内的气体应等于外界大气压。以界大气压。以A容器内的气体作为容器内的气体作为研究对象研究对象，由玻意，由玻意耳定律，可得耳定律，可得 p1Vp0V V = L从而，从而，A容器内剩余药液的体积容器内剩余药液的体积V剩剩V总总V 7.5 - 6=1.5L65 . 11401VppBAK例题例题5、一根粗细均匀，两端封闭的玻璃管水平放置，一段长一根粗细均匀，两端封闭的玻璃管水平放置，一段长57cm的水银柱将玻璃管中的空气柱分成两段，长度均为的水银柱将玻璃管中的空气柱分成两段，长度均为30cm，压强均为压强均为76cmHg。现将玻璃管缓慢竖立起来，则上下两段。现将玻璃管缓慢竖立起来，则上下两段空气柱的长度分别为多少？空气柱的长度分别为多少？ABAB分析：玻意耳定律只针分析：玻意耳定律只针对一部分气体而言，现对一部分气体而言，现在有两部分气体，因此在有两部分气体，因此要分别对待。要分别对待。A：初：初：p=76cmHg,V=30S 末：末：pA,VA=LAS pV=pAVA pA=2280/LA B：初：初：p=76cmHg,V=30S 末：末：pB,VB=LBS pV=pBVB pB=2280/LBpB=pA+57LA+LB=60LA=40cmLB=20cm一课一练一课一练P87，12例：自行车打气 自行车内胎中原有压强为 105 Pa 的空气 800 cm3，现用打气筒给它打气，一次可打入同压强的空气400 cm3如果车胎与地面接触时自行车内胎容积为1600 cm3，胎内外气温相等且不变，在负重800 N的情况下，车胎与地面接触面积为20 cm2，应打气儿下？ 初状态：p1= 105 Pa V1=800+n400 cm3末状态：p2=F/S=800/（20*10-4 ）= 4*105 Pa V2=1600 cm3根据 p1V1= p2V2 代入数据得：n=14补充例题：补充例题：例：如图为测定肺活量的装置示意图（肺活量大小是一次呼出的空气在大气中的体积），A为倒扣在水中的开口圆筒，测量前排尽其中的空气，测量时被测者尽力吸足空气，再通过B将空气呼出，呼出的空气通过导管进入A内，使A浮起，已知圆筒A的质量为m，横截面积为S，大气压强为P0，水的密度为，筒底浮出筒外水面的高度为h，则被测者的肺活量为多少？ 筒内空气：状态1：p1=p0 V1=?状态2：p2 = p0+mg/S= p0+ gh V2=(h+h)S根据 p1V1= p2V2 p0 V1 = ( p0+mg/S)(h+m/S)例：潜水艇排水 潜水艇的贮气筒与水箱相连。当贮气筒中的空气压入水箱后，水箱便排出水，使潜水艇浮起。某潜水艇贮气筒的容积是 2m3，贮有压缩空气。一次，简内一部分空气压入水箱后，排出水的体积是 10 m3，此时简内剩余空气的压强是 95个大气压。设潜水艇位于水面下 200 m，在排水过程中温度不变，求贮气筒内原来压缩空气的压强。（g取 10 ms2 ， 大气压强= 105 Pa ） 贮气筒内原来压缩空气：状态1 ：p1= ？ V1=2 m3状态2 ：p2=95 大气压 V2=？M3进入水箱内气体：状态1：p3=95 大气压 V3=V22 M3状态2：p4=P0+gh = 1+103*10*200/105 =21 大气压 V4= 10 M3p1V1=p2V2p12=95V2p3V3=p4V495(V22) =21*10答案：P1=200 大气压