【物理】气体的等温变化 课件-2023-2024学年高二下学期人教版（2019）选择性必修第三册.pptx

2.2气体的等温变化 第二章 气体、固体和液体在一个恒温池中，一串串气在一个恒温池中，一串串气泡由池底慢慢升到水面，有泡由池底慢慢升到水面，有趣的是气泡在上升过程中，趣的是气泡在上升过程中，体积逐渐变大，到水面时就体积逐渐变大，到水面时就会破裂会破裂。思考：思考：气泡由池底气泡由池底上上升到水面的过程中，体积逐渐变大，这是为什么呢升到水面的过程中，体积逐渐变大，这是为什么呢？快要热炸了快要热炸了为什么图中的轮胎快要热炸了？温度升高，气体膨胀，压强增大温度升高，气体膨胀，压强增大温度升高，气体膨胀，压强增大温度升高，气体膨胀，压强增大一定质量的气体压强、体积、温度三个状态参量之间一定质量的气体压强、体积、温度三个状态参量之间有什么联系呢？有什么联系呢？一、实验：探究气体等温变化的规律等温变化：探究探究一定质量的气体，在温度不变的条件下，其压强一定质量的气体，在温度不变的条件下，其压强P与体与体积积V的的变化关系。变化关系。1.实验目的：一定质量的气体一定质量的气体，在温度不变的条件下在温度不变的条件下，其压强与体积变化其压强与体积变化的关系。我们把这种变化叫作气体的等温变化。的关系。我们把这种变化叫作气体的等温变化。(1)实验研究对象实验研究对象:注射器内的一定质量的气体注射器内的一定质量的气体。(2)实验方法实验方法:控制气体温度和质量不变控制气体温度和质量不变,研究气体压强与体积的关系。研究气体压强与体积的关系。(3)测测量的物理量的物理量量：气体压强气体压强P和和气体体积气体体积V2.实验思路：注射器下端的开口有橡胶套，它和注射器下端的开口有橡胶套，它和柱塞一起把一段空气柱密封。柱塞一起把一段空气柱密封。3.实验器材：4.实验过程：p/10 Pa5V12301234次次数数 12345压强（压强（105Pa)3.0 2.5 2.0 1.51.0体积体积(L)1.3 1.6 2.0 2.74.0能不能说明P与V成反比？p-Vp-V图像是曲线图像是曲线5.实验数据分析：不能p/10 Pa51/V12300.20.40.60.8次次数数 12345压强（压强（105Pa)3.02.52.01.51.0体积体积(L)1.31.62.02.74.01/V0.770.630.500.370.25结论：结论：结论：在在温度不变时，压强温度不变时，压强p p和体积和体积V V的倒数的倒数成正比。成正比。即：压强即：压强即：压强即：压强P P P P跟体积跟体积跟体积跟体积V V V V成反比成反比成反比成反比5.实验数据分析：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，其压强一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，其压强P与体积与体积V成反比。成反比。实验结论：用传感器探究气体等温变化的规律二、玻意耳定律 一一定定质质量量的的某某种种气气体体，在在温温度度不不变变的的情情况况下下，压压强强p与体积与体积V成成反比反比。(气体等温变化的规律气体等温变化的规律)1.内容：内容：2.表达式：表达式：pVCp1V1p2V2 式中式中p1、V1和和p2、V2分别表示一定分别表示一定质量的气体质量的气体，在温度不变时在温度不变时，处于不同处于不同的两个状态中的压强和体积。的两个状态中的压强和体积。3.适用适用条件：条件：温度不太低，压强不太大。温度不太低，压强不太大。4.等温线（等温线（P-V图像和图像和P-1/V图像）图像）气体气体的的质量质量一定，一定，温度温度不变。不变。物理意义：物理意义：等温线上的等温线上的某点某点表示气体的一个表示气体的一个确定状态确定状态，同一条等温线上的同一条等温线上的各点温度相同各点温度相同，即，即p与与V乘积相同乘积相同。p1/V0ABVp0AB5.两种等温变化图像所比较两种等温变化图像所比较pV0T1T2离原点越远，温度越高离原点越远，温度越高T2T1斜率越大，温度越高斜率越大，温度越高T2T1玻意耳定律的理解(1)用用p1V1p2V2解解题题时时各各物物理理量量的的单单位位不不必必是是国国际际单单位位制制中中的的单单位，位，只要同一物理量使用同一单位即可。只要同一物理量使用同一单位即可。(2)玻玻意意耳耳定定律律的的表表达达式式pVC中中的的常常量量C不不是是一一个个普普适适恒恒量量，它它与与气气体体的的种种类类、质质量量、温温度度有有关关，对对一一定定质质量量的的气气体体，温温度度越越高高，该常量越大该常量越大。拓展：PV=nRT（克拉伯龙方程）（克拉伯龙方程）n为气体物质的量 R为气体常数(定值)【练一练】1.(多选)下列图中，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是等温变化的是()ABC【练一练】2.一定质量的气体由状态A变到状态B的过程如图所示，A、B位于同一双曲线上，则此变化过程中，温度（）A、一直下降 B、先上升后下降 C、先下降后上升 D、一直上升B 在一个恒温池中，一串串气在一个恒温池中，一串串气泡由池底慢慢升到水面，有泡由池底慢慢升到水面，有趣的是气泡在上升过程中，趣的是气泡在上升过程中，体积逐渐变大，到水面时就体积逐渐变大，到水面时就会破裂会破裂。这是为什么呢？这是为什么呢？提示：提示：因为在恒温池中，所以气泡内气体的温度保持不变。因为在恒温池中，所以气泡内气体的温度保持不变。由玻意耳定律由玻意耳定律pVpVC C可知，压强变小，气体的体积增大。可知，压强变小，气体的体积增大。解：解：该气泡在水底时体积为该气泡在水底时体积为V V1 1、压强为、压强为p p1 1p p1 1p p0 0ghgh气泡升到水面时的体积为气泡升到水面时的体积为V V2 2，则则V V2 23V3V1 1，压强为，压强为p p2 2p p0 0由玻意耳定律由玻意耳定律p p1 1V V1 1p p2 2V V2 2，得，得(p(p0 0gh)Vgh)V1 1p p0 03V3V1 1得水深：得水深：h h20m20m。例例题题.一一个个气气泡泡从从水水底底升升到到水水面面上上时时，它它的的体体积积增增大大为为原原来来的的3 3倍倍，设设水水的的密密度度为为1101103 3kg/mkg/m3 3，大大气气压压强强p p0 01.0101.0105 5PaPa，水水底底与与水水面面温温差差不不计计，求求水水的的深度。深度。(g(g10m/s10m/s2 2)(1)确定研究对象，并判断是否满足玻意耳定律的条件确定研究对象，并判断是否满足玻意耳定律的条件.(2)确定初、末状态及状态参量确定初、末状态及状态参量(p1、V1；p2、V2).(3)根据玻意耳定律列方程求解根据玻意耳定律列方程求解.(注意统一单位注意统一单位)(4)注意分析隐含条件，作出必要的判断和说明注意分析隐含条件，作出必要的判断和说明.特特别别提提醒醒:确确定定气气体体压压强强或或体体积积时时，只只要要初初、末末状状态态的的单单位位统统一一即可，没有必要都转换成国际单位制即可，没有必要都转换成国际单位制.应用玻意耳定律解题的一般步骤本课小结气体的等温变化探究气体等温变化的规律玻意耳定律等温变化实验 一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强P跟体积V成反比。表达式PV=CP1V1=P2V2适用条件图像1.某同学用如图所示装置探究气体等温变化的规律。关于该实验的操作，下列说法正确的是（）A柱塞上涂油的目的是为了减小摩擦，便于推拉柱塞B柱塞与注射器之间的摩擦不影响压强的测量C为了方便推拉柱塞，应用手握紧注射器再推拉柱塞D实验中，为找到体积与压强的关系，需要测量柱塞的横截面积 B2.2.足足球球的的容容积积是是2.5L2.5L。用用打打气气筒筒给给这这个个足足球球打打气气，每每打打一一次次都都把把体体积积为为125mL125mL，压压强强与与大大气气压压相相同同的的气气体体打打进进球球内内。如如果果在在打打气气前前足足球球就就已已经经是是球球形形并并且且里里面面的的压压强强与与大大气气压压相相同同，打打了了2020次次后后，足足球球内内部空气的压强是大气压的多少倍？部空气的压强是大气压的多少倍？设大气压强为设大气压强为p p0 0，根据玻意耳定律，根据玻意耳定律，得出此结论的前提是打气过程温度不变，实际打气得出此结论的前提是打气过程温度不变，实际打气过程，由于外力做功，温度升高。过程，由于外力做功，温度升高。