【高中物理】气体的等温变化（课件） 高二物理同步精品课堂（人教版2019选择性必修第三册）.pptx

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1、2.2 气体的等温变化气体的等温变化pVT2T101、温度（热学性质）2、体积（几何性质）3、压强（力学性质）热力学温度T：单位：K（开尔文）T=t 273 K体积 V单位：有L、mL等压强 p单位：Pa（帕斯卡）气体的状态参量气体的状态参量知识回忆10m10m水柱水柱问题问题引入新课?在庆典活动中放飞的气球，会飞到我们看不见的地方。随着气球的升空，大气压在减小，温度在降低，气球在膨胀看来，一定质量的气体的压强、体积和温度三个状态参量之间是有联系的。那么，它们会有怎样的联系呢？探究方法探究方法控制变量法：控制变量法：在实验中研究三个物理量的关系时，先保持一个量不变，在实验中研究三个物理量的关系

2、时，先保持一个量不变，研究另外两个量的关系；然后再保持另一个量不变，研究剩研究另外两个量的关系；然后再保持另一个量不变，研究剩余两个量的关系，最后把研究结果结合起来，这种方法叫做余两个量的关系，最后把研究结果结合起来，这种方法叫做控制变量法控制变量法 今天，我们开始来研究气体的三个状态参量T、V、p之间的关系。首先，我们来研究：当温度（T）保持不变时，体积（V）和压强（p）之间的关系。猜想猜想一、等温变化：一、等温变化：一定质量的气体，在温度不变的条件下其压强与体积变化的关系，叫做气体的等温变化等温变化。注射器内一定质量的气体.气体的压强和体积变化过程十分缓慢容器透热环境恒温探究：气体的等温变

3、化1、研究对象是什么？2、需要测量的物理量有哪些？3、怎样保证实验过程温度不变？实验数据的处理实验数据的处理p/kPa124.9159.484.872.8V/mL8612141/V0.13 0.17 0.08 0.07 00.050.10.150.2020406080100120140160180气体等温变化p-1/V图像051015020406080100120140160180气体等温变化p-V图像p/kPaV/mLp/kPa1/V 1、一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积成反比。或者3、玻意耳定律的适用条件：压强不太大（和大气压比较）、温度不太低（和室温比较）的任何气体。2

4、、公式表示二、玻意耳定律二、玻意耳定律双曲线双曲线的一支的一支物理物理意义：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，同一条等温线上的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。Vp0AB问题：1、图上的一点表示什么？2、图上的线又表示什么？等温线三、气体等温变化的三、气体等温变化的p-V p-V 图像图像同同一一气气体体，不不同同温温度度下下等等温温线线是是不不同同的的，你你能能判判断断哪哪条条等等温温线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？是表示温度较高的情形吗？你是根据什么理由作出判断的？pVT2T1

5、一定质量的气体在不同温度下的两条等温线0结论:T2T1不同温度下的等温线，不同温度下的等温线，离原点越远，温度越高。离原点越远，温度越高。思考与讨论判一判判一判(1)玻玻意意耳耳定定律律是是英英国国科科学学家家玻玻意意耳耳和和法法国国科科学学家家马马略略特特各各自自通通过过实实验验发发现现的的。()(2)公式公式pVC中的中的C是常量，指当是常量，指当p、V变化时变化时C的值不变。的值不变。()(3)对于温度不同、质量不同、种类不同的气体，对于温度不同、质量不同、种类不同的气体，C值是相同的。值是相同的。()(4)在探究气体的等温变化实验中空气柱体积变化快慢对实验没有影响。在探究气体的等温变化

6、实验中空气柱体积变化快慢对实验没有影响。()(5)气体等温变化的气体等温变化的pV图象是一条倾斜的直线。图象是一条倾斜的直线。()(6)一一定定质质量量的的某某种种气气体体，在在温温度度保保持持不不变变的的情情况况下下，压压强强p与与体体积积V成成正正比比。()做一做用传感器探究气体等温变化的规律 1.一定质量气体的体积是20L时，压强为1105Pa。当气体的体积减小到16L时，压强为多大？设气体的温度保持不变。答案：答案：1.2510 5Pa例题例题 2.某个容器的容积是10L，所装气体的压强是2106Pa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？设大气压是1

7、105Pa.例题例题设容器原装气体为研究对象。末态根据波意耳定律解得剩下的气体为原来的 分析：可认为气体膨胀过程等温变化，初态利用玻意耳定律解题的基本思路利用玻意耳定律解题的基本思路（1 1）明确研究对象；）明确研究对象；（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；（3 3）列出初、末状态的）列出初、末状态的p p、V V值；值；（4 4）根据）根据p p1 1V V1 1=p=p2 2V V2 2列式求解；列式求解；（5 5）讨论结果。）讨论结果。想一想想一想借借助助铅铅笔笔，把把气气球球塞塞进进一一只只瓶瓶子子里里，并并拉拉出出气气球球的的吹吹气气口口，反反扣扣

8、在在瓶瓶口口上上，如如图图所所示示，然然后后给给气气球球吹吹气气，无无论论怎怎么么吹吹，气气球球不不过过大大了了一一点点，想想把把气气球球吹吹大大，非常困难，为什么？非常困难，为什么？答答案案：由由题题意意“吹吹气气口口反反扣扣在在瓶瓶口口上上”可可知知瓶瓶内内封封闭闭着着一一定定质质量量的的空空气气。当当气气球球稍稍吹吹大大时时，瓶瓶内内空空气气的的体体积积缩缩小小，根根据据气气体体压压强强、体体积积的的关关系系，空空气气的的压强增大，阻碍了气球的膨胀，因而再要吹大气球是很困难的。压强增大，阻碍了气球的膨胀，因而再要吹大气球是很困难的。在一个恒温池中，一串串气泡由池底慢慢升到水面，有趣的是气

9、泡在上升过程中，在一个恒温池中，一串串气泡由池底慢慢升到水面，有趣的是气泡在上升过程中，体积逐渐变大，到水面时就会破裂体积逐渐变大，到水面时就会破裂。请思考：请思考：(1)(1)上升过程中，气泡内气体的温度发生改变吗？上升过程中，气泡内气体的温度发生改变吗？(2)(2)上升过程中，气泡内气体的压强怎么改变？上升过程中，气泡内气体的压强怎么改变？(3)(3)气泡在上升过程中体积为何会变大？气泡在上升过程中体积为何会变大？提示：提示：(1)1)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。(2)(2)变小。变小。(3)(3)由玻意耳定律由玻意耳定律pV

10、pVC 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。小试牛刀1.1.如图所示是一定质量的某种气体状态变化的如图所示是一定质量的某种气体状态变化的p pV V图象，气体由状态图象，气体由状态A A变化到状变化到状态态B B的过程中，气体分子平均速率的变化情况是的过程中，气体分子平均速率的变化情况是()A.A.一直保持不变一直保持不变 B.B.一直增大一直增大 C C.先减小后增大先减小后增大 D.D.先增大后减小先增大后减小D DC C2 2一一支支两两端端开开口口的的细细玻玻璃璃管管，竖竖直直插插入入水水银银槽槽中中，水水银银中中部部分分长长为为L L。然然后后把把上上口

11、口堵堵住住，缓缓缓缓向向上上提提起起玻玻璃璃管管，并并最最后后离离开开水水银银槽。则（槽。则（）A.A.管中水银柱长度仍为管中水银柱长度仍为L L B.B.管中水银全部流出管中水银全部流出 C.C.管中水银柱长小于管中水银柱长小于L L D.D.管中水银柱长大于管中水银柱长大于L LC小试牛刀小试牛刀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。如果温度保持不变，把容器的开关打开以后，经过足够长时间，容器里剩下的气体是原来的百分之几？设大器的开关打开以后，经过足够长时间，容器里剩下的气体是原来的百

12、分之几？设大气压是气压是1.0101.0105 5Pa.Pa.解析：解析：初态初态 p p1 1=2010=20105 5Pa Pa V V1 1=10L =10L T T1 1=T T剩下的气体为原来的剩下的气体为原来的末态末态 p p2 2=1.010=1.0105 5Pa Pa V V2 2=？L L T T2 2=T T由玻意耳定律由玻意耳定律 p p1 1V V1 1=p p2 2V V2 2得得 V V2 2=200L=200L小试牛刀4 4、(多选多选)关于关于“探究气体等温变化的规律探究气体等温变化的规律”实验实验,下列说法正确的是下列说法正确的是()A.A.实验过程中应保持被

13、封闭气体的质量和温度不发生变化实验过程中应保持被封闭气体的质量和温度不发生变化B.B.实验中为找到体积与压强的关系实验中为找到体积与压强的关系,一定要测量空气柱的横截面积一定要测量空气柱的横截面积C.C.为了减小实验误差为了减小实验误差,可以在柱塞上涂润滑油可以在柱塞上涂润滑油,以减小摩擦以减小摩擦D.D.处理数据时采用处理数据时采用 图像图像,是因为是因为 图像比图像比p-Vp-V图像更直观图像更直观ADAD小试牛刀以气泡中的气体为研究对象，假设气泡在水底的体积为以气泡中的气体为研究对象，假设气泡在水底的体积为V0初状态：初状态：P1=P0+ghV1=V0末状态：末状态：P2=P0=1.01

14、05PaV2=3V0由玻意耳定律得由玻意耳定律得 p1V1=p2V2代入数据解得：代入数据解得：h=20m5.一一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2倍倍，设设水水的的密密度度为为1103kg/m3，大气压强大气压强p01.0105Pa，水底与水面温差不计，求水的深度。，水底与水面温差不计，求水的深度。(g10m/s2)解析：解析：6 6装有水银的、两端封闭的U U形管，竖直放置时，两侧的水银面一样高。将U U形管在所在的竖直平面内向右倾斜时，两侧液面是（）A.A.假使液面上方充有空气，一样高B.B.假使液面上方充有空气，左侧高C.C.假使液面上方充有空

15、气，右侧高D.D.假使液面上方是真空的，一样高BD小试牛刀知识与技能知识与技能一种方法：一种方法：控制变量法控制变量法一个规律：一个规律：玻意耳定律玻意耳定律过程与方法通过猜想通过猜想 设计实验设计实验 分析分析 总结，体会实总结，体会实验探究的过程，掌验探究的过程，掌握实验探究的方法握实验探究的方法 情感 态度与价值观 在探究的过程中培养合作精神和严谨认真的科学态度。研究气体等温变化的规律明确研究对象：被封闭的气体被封闭的气体注意事项：防漏气、保温防漏气、保温对甲图，管内空气压强体积对乙图，管内空气压强体积2、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 T ）、体积

16、（）、体积（V V ）和压强（）和压强（p p ）1、描述气体的状态参量有哪些？、描述气体的状态参量有哪些？温度（温度（T T ）-温度计温度计体积（体积（V V ）-容器的容积容器的容积压强（压强（p p ）-气压计气压计知识回忆实验数据的处理实验数据的处理次数 12345压强（105Pa)3.0 2.5 2.0 1.5 1.0体积(L)1.3 1.6 2.0 2.7 4.0p p/10 Pa5V V/L1 12 23 30 01 12 23 34 4实验数据的处实验数据的处理理p p/10 Pa10 Pa51/V(1V(1/L)L)1 12 23 30 00.20.20.40.40.60.60.80.8实验数据的处实验数据的处理理二、探究结论：二、探究结论：在温度不变时，压强在温度不变时，压强p p和体积和体积V V成反比。成反比。三、玻意耳定律三、玻意耳定律 一定质量一定质量的理想气体，在温度保持不变的情况下，压强的理想气体，在温度保持不变的情况下，压强p p与与V V成反成反比，或压强比，或压强P P与体积与体积V V的乘积保持不变，即：的乘积保持不变，即：PV=PV=常量常量 气体作等温变化时，p-V图象形状为双曲线，它描述的是等温变化，所以也称为等温线在坐标轴中的两条等温线表示的温度t1、t2哪个大？气体等温变化的气体等温变化的p-vp-v图像图像