高中物理 第8章 第1節(jié) 氣體的等溫變化課件 新人教版選修3-3.ppt

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成才之路物理,路漫漫其修遠(yuǎn)兮吾將上下而求索,人教版選修3-3,氣體,第八章,第一節(jié)氣體的等溫變化,第八章,在一個恒溫池中，一串串氣泡由池底慢慢升到水面，有趣的是氣泡在上升過程中，體積逐漸變大，到水面時就會破裂。氣泡在上升過程中體積為何會變大？,,等溫變化,1．氣體的狀態(tài)參量研究氣體的性質(zhì)時常用氣體的________、________和體積，這三個參量來描述氣體的狀態(tài)。2．等溫變化一定質(zhì)量的氣體，在________的條件下其壓強與________變化時的關(guān)系。,溫度,壓強,溫度不變,體積,實驗：探究等溫變化的規(guī)律,1．實驗器材如圖所示，有鐵架臺，帶壓力表的注射器、鐵夾等。,,2．研究對象注射器內(nèi)____________________。3．?dāng)?shù)據(jù)收集空氣柱的壓強p由上方的________讀出，體積V用刻度尺上讀出的空氣柱的________乘以氣柱的___________計算。用手把柱塞向下或向上拉，讀出體積與壓強的幾組值。,被封閉的一段空氣柱,壓力表,長度l,橫截面積S,壓強p,正,反,1．內(nèi)容一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強p與體積V成________比。2．公式________＝C，或p1V1＝________。3．適用條件氣體的質(zhì)量一定，溫度不變。,玻意耳定律,反,pV,p2V2,氣體等溫變化的p－V圖象,為了直觀地描述壓強p跟體積V的關(guān)系，通常建立________坐標(biāo)系，如圖所示。圖線的形狀為________。由于它描述的是溫度不變時的p－V關(guān)系，因此稱它為________。一定質(zhì)量的氣體，不同溫度下的等溫線是________的。,,p－V,雙曲線,等溫線,不同,一、氣體的狀態(tài)和狀態(tài)參量1．用以描述氣體宏觀性質(zhì)的物理量，叫狀態(tài)參量。對于一定質(zhì)量的某種氣體來說，描述其宏觀性質(zhì)的物理量有溫度、體積、壓強三個。(1)體積：指氣體分子所能達(dá)到的空間，即氣體所能充滿的容器的容積。(2)溫度：從宏觀角度看表示物體的冷熱程度。從微觀角度看，溫度是物體分子熱運動的平均動能的標(biāo)志。(3)壓強：垂直作用于容器壁單位面積上的壓力。單位：帕(Pa)。,2．氣體的狀態(tài)由狀態(tài)參量決定，對一定質(zhì)量的氣體來說，當(dāng)三個狀態(tài)參量都不變時，我們就說氣體的狀態(tài)一定，否則氣體的狀態(tài)就發(fā)生了變化。對于一定質(zhì)量的氣體，壓強、溫度、體積三個狀態(tài)參量中只有一個量變而其他量不變是不可能的，起碼其中的兩個量變或三個量都發(fā)生變化。,(湛江市2013～2014學(xué)年高二下學(xué)期期末)下列過程可能發(fā)生的是()A．氣體的溫度變化，但壓強、體積保持不變B．氣體的溫度、壓強保持不變，而體積發(fā)生變化C．氣體的溫度保持不變，而壓強、體積發(fā)生變化D．氣體的溫度、壓強、體積都發(fā)生變化答案：CD解析：p、V、T三個量中，可以兩個量發(fā)生變化，一個量恒定；也可以三個量同時發(fā)生變化；一個量變化的情況是不存在的，故C、D選項正確。,3．利用玻意耳定律解題的基本思路(1)明確研究對象根據(jù)題意確定所研究的氣體，質(zhì)量不變，溫度不變，有時氣體的質(zhì)量發(fā)生變化時，需通過設(shè)想，把變質(zhì)量轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量，才能應(yīng)用玻意耳定律。(2)明確狀態(tài)參量即找出氣體狀態(tài)變化前后的兩組p、V值。,(3)列方程、求解因為是比例式，計算中只需使相應(yīng)量(p1、p2及V1、V2)的單位統(tǒng)一，不一定用國際單位制的單位。(4)檢驗結(jié)果，在等溫變化中，有時列方程求解會得到兩個結(jié)果，應(yīng)通過合理性的檢驗決定取舍。,(成都市2014～2015學(xué)年高二下學(xué)期三校聯(lián)考)如圖為一種減震墊，上面布滿了圓柱狀薄膜氣泡，每個氣泡內(nèi)充滿體積為V0，壓強為p0的氣體，當(dāng)平板狀物品平放在氣泡上時，氣泡被壓縮。若氣泡內(nèi)氣體可視為理想氣體，其溫度保持不變，當(dāng)體積壓縮到V時氣泡與物品接觸面的面積為S，求此時每個氣泡內(nèi)氣體對接觸面處薄膜的壓力。,三、氣體等溫變化圖象,(壽光市實驗中學(xué)2014～2015學(xué)年高二下學(xué)期檢測)如圖所示，由導(dǎo)熱材料制成的氣缸和活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在氣缸內(nèi)，活塞與氣缸壁之間無摩擦，活塞上方存有少量液體。將一細(xì)管插入液體，由于虹吸現(xiàn)象，活塞上方液體緩慢流出，在此過程中，大氣壓強與外界的溫度保持不變。下列各個描述理想氣體狀態(tài)變化的圖象中與上述過程相符合的是(),答案：D解析：封閉氣體做的是等溫變化，只有D圖線是等溫線，故D正確。,,,四、氣體壓強的計算方法1．容器靜止時求封閉氣體的壓強(1)求由液體封閉的氣體壓強，應(yīng)選擇最低液面列壓強平衡方程。(2)在考慮與氣體接觸的液柱所產(chǎn)生的附加壓強時，應(yīng)特別注意液柱產(chǎn)生的壓強ρgh中的h是表示豎直高度(不是傾斜長度)。(3)連通器原理：在連通器中同一液體(中間液體不間斷)的同一水平液面上壓強是相等的。(4)求由固體封閉(如氣缸或活塞封閉)氣體的壓強，應(yīng)對此固體(氣缸或活塞)進行受力分析，列合力平衡方程。,2．容器加速時求封閉氣體的壓強恰當(dāng)?shù)剡x擇研究對象，進行受力分析，然后依據(jù)牛頓第二定律列式求封閉氣體的壓強，把求解壓強問題轉(zhuǎn)化為力學(xué)問題求解。,特別提醒：壓強關(guān)系的實質(zhì)反應(yīng)力的關(guān)系，力的關(guān)系由物體的狀態(tài)來確定。,如圖所示，玻璃管中都灌有水銀，分別求出幾種情況被封閉的氣體的壓強(設(shè)大氣壓強為76厘米汞柱)。,,,答案：(1)pA＝p0－ph＝71cmHg(2)pA＝p0－ph＝66cmHg(3)pA＝p0＋ph＝(76＋10sin30)cmHg＝81cmHg(4)pA＝p0－ph＝71cmHgpB＝pA－ph＝66cmHg,(遼寧師大附中2014～2015學(xué)年高二下學(xué)期期中)如圖所示，一個橫截面積為S的圓筒形容器豎直放置，金屬圓板的上表面是水平的，下表面是傾斜的，下表面與水平面的夾角為θ，圓板的質(zhì)量為M，不計圓板與容器內(nèi)壁的摩擦。若大氣壓強為p0，則被圓板封閉在容器中的氣體的壓強等于(),壓強的計算,,,,點評：當(dāng)由液體或固體(活塞)封閉一部分氣體，而且處于平衡狀態(tài)時，確定氣體的壓強，可以以封閉氣體的液體或固定為研究對象，分析其受力情況，由平衡條件列出方程，從而求得氣體的壓強。,有一段12cm長的汞柱，在均勻玻璃管中封住一定質(zhì)量的氣體，若開口向上將玻璃管放置在傾角為30的光滑斜面上，在下滑過程中被封氣體的壓強為(大氣壓強p0＝76cmHg)()A．76cmHgB．82cmHgC．88cmHgD．70cmHg答案：A,如圖所示，一個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，且不漏氣。A的質(zhì)量不計，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，,玻意耳定律的應(yīng)用,,平衡時兩活塞之間的距離l0＝0.6m，現(xiàn)用力壓A，使之緩慢向下移動一段距離后，保持平衡。此時用于壓A的力F＝500N，求活塞A下移的距離。,一個氣泡從水底升到水面上時，它的體積增大2倍，設(shè)水的密度為ρ＝1103kg/m3，大氣壓強p0＝1.0105Pa，水底與水面溫差不計，求水的深度。(g＝10m/s2)答案：20m,如圖所示是一定質(zhì)量的某種氣體狀態(tài)變化的p－V圖象，氣體由狀態(tài)A變化至狀態(tài)B的過程中，氣體分子平均速率的變化情況是()A．一直保持不變B．一直增大C．一直減小D．先增大后減小,p－V圖象的應(yīng)用,,解析：由圖象可知，pAVA＝pBVB，所以A、B兩狀態(tài)的溫度相等，在同一等溫線上，可在p－V圖上作出幾條等溫線，如圖所示。由于離原點越遠(yuǎn)的等溫線溫度越高，所以從狀態(tài)A到狀態(tài)B溫度應(yīng)先升高后降低，分子平均速率先增大后減小。答案：D,(2014濰坊一模)如圖所示，D→A→B→C表示一定質(zhì)量的某種氣體狀態(tài)變化的一個過程，則下列說法正確的是()A．D→A是一個等溫過程B．A→B是一個等溫過程C．A與B的狀態(tài)參量相同D．B→C體積減小，壓強減小，溫度不變答案：A,,(南陽市2014～2015學(xué)年高二下學(xué)期期中)農(nóng)村常用來噴射農(nóng)藥的壓縮噴霧器的結(jié)構(gòu)如圖所示，A的容積為7.5L，裝入藥液后，藥液上方體積為1.5L，關(guān)閉閥門K，用打氣筒B每次打進105Pa的空氣250cm3。求：,探究應(yīng)用,,(1)要使藥液上方氣體的壓強為4105Pa，打氣筒活塞應(yīng)打幾次？(2)當(dāng)A中有4105Pa的空氣后，打開閥門K可噴射藥液，直到不能噴射時，噴射器剩余多少體積的藥液。,解析：向噴霧器容器A中打氣，是一個等溫壓縮過程。按實際情況，在A中裝入藥液后，藥液上方必須留有空間，而已知有105Pa的空氣1.5L，把這部分空氣和歷次打入的空氣一起作為研究對象，變質(zhì)量問題便轉(zhuǎn)化成了定質(zhì)量問題。向A中打入空氣后，打開閥門K噴射藥液，A中空氣則經(jīng)歷了一個等溫膨脹過程，根據(jù)兩過程中氣體的初、末狀態(tài)量，運用玻意耳定律，便可順利求解本題。,如圖所示的是醫(yī)院用于靜脈滴注的裝置示意圖，倒置的輸液瓶上方有一氣室A，密封的瓶口處的軟木塞上插有兩根細(xì)管，其中a管與大氣相通，b管為輸液軟管，中間又有一氣室B，而其c端則通過針頭接人體靜脈。,,(1)若氣室A、B中的壓強分別為pA、pB則它們與外界大氣壓強p0間的大小關(guān)系應(yīng)為________________；(2)當(dāng)輸液瓶懸掛高度與輸液軟管內(nèi)徑確定的情況下，藥液滴注的速度是________________。(填“越滴越快”、“越滴越慢”或“恒定”),答案：(1)pB>p0>pA(2)恒定解析：(1)因a管與大氣相通，故可以認(rèn)為a管上端處壓強即為大氣壓強，這樣易得pAp0，即有pB>p0>pA。(2)當(dāng)輸液瓶懸掛高度與輸液軟管內(nèi)徑確定時，由于a管上端處的壓強與人體血管中的壓強都保持不變，故b管中間氣體部分的壓強也不變，所以藥液滴注的速度是恒定不變的。,易錯點：不能正確地選取研究對象利用玻意耳定律處理問題案例：空氣壓縮機的儲氣罐中儲有1.0atm的空氣6.0L，現(xiàn)再充入1.0atm的空氣9.0L。設(shè)充氣過程為等溫過程，空氣可看作理想氣體，則充氣后儲氣罐中氣體壓強為()A．2.5atmB．2.0atmC．1.5atmD．1.0atm,易錯分析：易錯選項及錯誤原因分析如下：,正確解答：選取原有6.0L空氣和再充入的9.0L空氣整體為研究對象。滿足玻意耳定律的適用條件，依題意可知p1＝1atm，V1＝15.0L，V2＝6.0L，據(jù)p1V1＝p2V2得p2＝2.5atm，故選項A正確，B、C、D錯誤。正確答案：A,