遼寧省大連市高中物理 第8章 氣體 8.1 氣體的等溫變化課件 新人教版選修3-3.ppt

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自行車在烈日下曝曬爆胎,生活中許多現(xiàn)象表明，氣體的壓強(qiáng)、體積、溫度三個(gè)狀態(tài)參量之間存在一定的關(guān)系。,本節(jié)我們研究一種特殊情況：一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的條件下其壓強(qiáng)與體積變化時(shí)的關(guān)系,我們把這種變化叫做等溫變化,第八章氣體,第一節(jié)氣體的等溫變化,1.知識與能力,了解溫度、壓強(qiáng)、體積三個(gè)參量之間的等量關(guān)系,通過實(shí)驗(yàn)探究、驗(yàn)證氣體等溫變化的關(guān)系,2.過程與方法,用實(shí)驗(yàn)方法探究氣體等溫變化規(guī)律體會(huì)控制變量法在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用,3.情感態(tài)度與價(jià)值觀,體會(huì)發(fā)現(xiàn)樂趣，形成探究物理規(guī)律的良好習(xí)慣,重點(diǎn),探究氣體等溫變化的規(guī)律，學(xué)會(huì)用圖像處理問題,難點(diǎn),掌握玻意耳定律，進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算,氣體的等溫變化,玻意耳定律,氣體等溫變化的P-V圖像,氣體的等溫變化,氣體在溫度不變的狀態(tài)下，發(fā)生的變化叫做等溫變化。,1、溫度,熱力學(xué)溫度T：開爾文T=t＋273K,2、體積,體積V單位：有L、mL等,壓強(qiáng)p單位：Pa（帕斯卡）,3、壓強(qiáng),,,,1.氣體的狀態(tài)參量,2.探究氣體等溫變化的規(guī)律,方法研究,探究氣體等溫變化的規(guī)律,實(shí)驗(yàn)裝置,研究對象：被封閉的氣體,注意事項(xiàng)：防漏氣、保溫,實(shí)驗(yàn)?zāi)康模涸跍囟缺３植蛔儠r(shí)，研究一定質(zhì)量氣體的壓強(qiáng)和體積的關(guān)系,由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得可近似得如下圖像，,實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)p和體積V成反比。,玻意耳定律,英國科學(xué)家玻意耳和法國科學(xué)家馬略特各自通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，它的壓強(qiáng)跟體積成反比。,即,或者,（表示氣體在1、2兩個(gè)不同狀態(tài)下的壓強(qiáng)和體積）,這個(gè)規(guī)律叫做玻意耳定律,圖線：是一條以縱軸和橫軸為漸近線的雙曲線，稱等溫線．一定質(zhì)量氣體保持在不同溫度下，可以得到一簇雙曲線．溫度越高，圖線越向上移，即T2＞T1,解釋：氣體的壓強(qiáng)微觀上決定于單位體積內(nèi)的分子數(shù)和氣體分子的平均速率．溫度不變時(shí)，氣體分子的平均速率不變，氣體的壓強(qiáng)只決定于單位體積內(nèi)的分子數(shù)．氣體的體積增大n倍，氣體分子密度變?yōu)樵瓉淼?，氣體壓強(qiáng)就減小n倍，所以氣體的壓強(qiáng)與體積成反比。,玻意耳定律使用于壓強(qiáng)不太大（和大氣壓比較）、溫度不太低（和室溫比較）的任何氣體。,適用條件,注意,《玻意耳定律的發(fā)現(xiàn)者----玻意耳》,玻意耳定律的發(fā)現(xiàn)者——玻意耳玻意耳（robertboyle，1627－1691）是英國物理學(xué)家和化學(xué)家。1627年1月25日誕生于愛爾蘭的利斯莫爾城。他八歲開始在愛頓小學(xué)學(xué)習(xí)。1638年隨家庭教師一起周游歐洲大陸，先后在法國、瑞士和意大利求學(xué)。1644年回到英格蘭，在多塞特郡的斯泰布里奇定居，閱讀了大量有關(guān)哲學(xué)、自然科學(xué)和神學(xué)的書籍，并且開始進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)。,斯泰布里奇位于牛津和倫敦之間，交通很方便，玻意耳自建了一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，兩地學(xué)者經(jīng)常來這里聚會(huì)，探討物理學(xué)、化學(xué)和農(nóng)業(yè)化學(xué)方面的學(xué)術(shù)問題。玻意耳把這一科學(xué)家的聚會(huì)叫做“無形大學(xué)”。1654年玻意耳遷居牛津，在牛津大學(xué)建立了一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，積極參與“牛津圈”。,《玻意耳定律的發(fā)現(xiàn)者----玻意耳》,1659年玻意耳利用由胡克研制成的真空泵，開始對空氣的性質(zhì)進(jìn)行研究。1660年出版了第一部著作《論空氣的重量及其物理力學(xué)性質(zhì)的新實(shí)驗(yàn)》。1662年玻意耳發(fā)現(xiàn)了氣體的玻意耳定律。1680年被推選為皇家學(xué)會(huì)會(huì)長，因?yàn)樯眢w不好，他謝絕了任命，后來隱居在祖?zhèn)鞯那f園里著書立說。,《玻意耳定律的發(fā)現(xiàn)者----玻意耳》,氣體等溫變化的P-V圖像,為驗(yàn)證兩個(gè)物理量之間是否存在線性關(guān)系，可以建立甲圖,甲,為了直觀的描述壓強(qiáng)跟體積的關(guān)系通常用乙圖,乙,一定質(zhì)量的氣體，不同溫度下的等溫線之不同的,想一想,圖乙中的兩條等溫線哪條是溫度較高時(shí)？是怎樣判斷的呢？,一些常見的氣壓計(jì)一,一些常見的氣壓計(jì)二,知道什么是氣體的等溫變化掌握玻意耳定律的內(nèi)容和公式,理解p-V圖上等溫變化的圖象及其物理意義,培養(yǎng)用圖像處理問題的能力,1.(05河北)如圖所示，絕熱隔板K把絕熱的氣缸分隔成體積相等的兩部分，K與氣缸壁的接觸是光滑的。兩部分中分別盛有相同質(zhì)量、相同溫度的同種氣體a和b。氣體分子之間相互作用勢能可忽略?，F(xiàn)通過電熱絲對氣體a加熱一段時(shí)間后，a、b各自達(dá)到新的平衡（）Ａ．a(chǎn)的體積增大了，壓強(qiáng)變小了Ｂ．b的溫度升高了Ｃ．加熱后a的分子熱運(yùn)動(dòng)比b的分子熱運(yùn)動(dòng)更激烈Ｄ．a(chǎn)增加的內(nèi)能大于b增加的內(nèi)能,BCD,解析,由加熱a的T升高，因而分子運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)PV=kT，由絕熱得P增大V增大，A錯(cuò)C對；Va增大對b做功，所以Tb增大，B對；由熱力學(xué)第二定律的D對。,（05四川)一定質(zhì)量的氣體經(jīng)歷一緩慢的絕熱膨脹過程。設(shè)氣體分子間的勢能可忽略，則在此過程中（）Ａ．外界對氣體做功，氣體分子的平均動(dòng)能增加Ｂ．外界對氣體做功，氣體分子的平均動(dòng)能減?。茫畾怏w對外界做功，氣體分子的平均動(dòng)能增加Ｄ．氣體對外界做功，氣體分子的平均動(dòng)能減小,D,解析,,由體積膨脹得氣體對外做功，對外做功表示內(nèi)能減少，又絕熱表示不對外吸收能量，W=Q+U，因而分子平均動(dòng)能減少。,(05北京)下列關(guān)于熱現(xiàn)象的說法，正確的是（）A．外界對物體做功，物體的內(nèi)能一定增加B．氣體的溫度升高，氣體的壓強(qiáng)一定增大C．任何條件下，熱量都不會(huì)由低溫物體傳遞到高溫物體D．任何熱機(jī)都不可能使燃料釋放的熱量完全轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,D,解析,由W=Q+U可知A錯(cuò);由V,T,P三者之間關(guān)系知B錯(cuò)；由熱力學(xué)第二定律的C錯(cuò);因而正確答案為D,A．保持不變B．一直變大C．先變大后變小D．先變小后變大,1.甲、乙兩個(gè)分子，當(dāng)它們之間的距離為時(shí)，相互作用的分子力是零，現(xiàn)把它們靠近，使兩分子間的距離小于，然后把甲固定，釋放乙。在乙分子遠(yuǎn)離甲的運(yùn)動(dòng)過程中，乙的速度(),C,2.如右圖所示，兩端封閉的等臂U形管中，兩邊的空氣柱a和b被水銀柱隔開，當(dāng)U形管豎直放置時(shí)，兩空氣柱的長度差為h，現(xiàn)將這個(gè)管放平，使兩臂位于同一水平面上，穩(wěn)定后兩空氣柱的長度差為l，若溫度不變，則(),A.,B.,C.,D.,,A,3.用帶刻度的注射器驗(yàn)證玻意耳—馬略特定律，整個(gè)裝置符合實(shí)驗(yàn)要求。已知注射器容積是V，全部刻度長是l，活塞和框架總重是G，對活塞豎直向上的拉力大小是F。要計(jì)算封閉氣體的壓強(qiáng)，還需要測根據(jù)上述的測量的量，可求出封閉氣體的壓強(qiáng)P=,大氣壓強(qiáng)P0,,4.一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，它的壓強(qiáng)跟體積成。,反比,5.為什么自行車太陽底下曝曬就會(huì)爆胎？,因?yàn)檐囂?nèi)的氣體因溫度升高而壓強(qiáng)增大、體積膨脹,6.如圖所示，一個(gè)上下都與大氣相通的直圓筒，內(nèi)部橫截面積為S=0.01m2，中間用兩個(gè)活塞A和B封住一定質(zhì)量的氣體。A、B都可沿圓筒無摩擦地上下滑動(dòng)，且不漏氣。A的質(zhì)量不計(jì)，B的質(zhì)量為M，并與一勁度系數(shù)為k=5103N/m的較長的彈簧相連。已知大氣壓p0=1105Pa，平衡時(shí)兩活塞之間的距離l0=0.6m，現(xiàn)用力壓A，使之緩慢向下移動(dòng)一段距離后，保持平衡。此時(shí)用于壓A的力F=500N。求活塞A下移的距離。,解：設(shè)活塞A下移距離為l，活塞B下移的距離為x對圓柱筒中的氣體運(yùn)用?！R定律，可得方程：,根據(jù)胡克定律，活塞B移動(dòng)x后彈簧的彈力有：F=kx將這兩個(gè)方程聯(lián)立，去掉x得,將數(shù)值代入得：l=0.3m答：活塞A下移的距離是0.3m。,7.某個(gè)容器的容積是10L，所裝氣體的壓強(qiáng)是2106Pa如果溫度保持不變，把容器的開關(guān)打開后，容器里剩下的氣體是原來的百分之幾？設(shè)大氣壓是1105Pa.,解：可認(rèn)為氣體膨脹過程等溫變化,設(shè)容器原裝氣體為研究對象,末態(tài),根據(jù)波意耳定律,初態(tài),剩下的氣體為原來的,1.設(shè)大氣壓強(qiáng)為P0，根據(jù)玻意耳定律,所以,玻璃管開口向下豎直放置時(shí)，氣柱長度25cm,2.根據(jù)波意耳定律,設(shè)水銀柱橫街面積為S，則,h=756mm,即此時(shí)的大氣壓相當(dāng)于756mm高的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)約為100800Pa,小王僅用了兩組數(shù)據(jù)而得出其規(guī)律，這不是科學(xué)的，應(yīng)該通過大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù);小張的看法也不對，錯(cuò)誤有二，第一，僅測兩組數(shù)據(jù)就確定一條直線時(shí)不準(zhǔn)確的，第二，如果測量是多組數(shù)據(jù)，在確定直線時(shí)，應(yīng)該使測量值的坐標(biāo)點(diǎn)分布在直線的兩側(cè)，如果遠(yuǎn)離直線的點(diǎn)應(yīng)舌去。,