物理选修3-3_8.1气体的等温变化

8.1《气体的等温变化》第八章《气体》2、控制变量法压强（p，力学性质）、体积（V，几何性质）、温度（T，热学性质）1、描述气体的三个状态参量知识准备生活中的相关知识烈日下自行车爆胎热气球第八章《气体》一定质量的气体，在温度不变时发生的状态变化过程，叫做气体的等温变化。一、等温变化（m不变；T不变）温度不变时，气体的压强和体积之间有什么关系？猜想：8.1气体的等温变化用注射器密闭一定质量的空气，缓慢地推动和拔出活塞，观察活塞中空气体积和压强的变化？做一做：压强p增大体积V减小时，体积增大时，压强减小猜想温度不变时，压强p与体积V成反比实验：探究气体等温变化的规律设计实验数据处理（测量哪些物理量）（猜想）如何测体积、压强图像法乘积一定注意事项（质量一定，温度不变）气体定律演示仪主要步骤：1、密封一定质量的气体。2、改变气体的体积，记录气体长度和该状态下压强的大小。3、数据处理。注意事项：1、尽量避免漏气。2、不要用手握住玻璃管。3、移动活塞要缓慢。实验数据次数12345压强/×105Pa3.02.52.01.51.0体积/L1.31.62.02.74.0p/10Pa51/V123O0.20.40.60.813.01.322.51.632.02.041.52.751.04.0次数压强体积p=C×1/V探究结论：在误差范围内，温度不变时，气体的压强p和体积V成反比。误差分析：1、读数误差。2、漏气。1、文字表述：一定质量某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比。2、公式表述：pV=C（常数）,或p=C×1/V,或p1V1=p2V24、适用范围：温度不太低，压强不太大一、玻意耳定律3、条件:气体质量一定且温度不变(玻意耳—马略特定律)小试牛刀一定质量气体的体积是20L时，压强为1×105Pa。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。2211VpVp解：以气体为研究对象，由得PaVVpp521121025.1（1）明确研究对象（气体）；（2）分析过程特点，判断为等温过程；（3）列出初、末状态的p、V值；（4）根据p1V1=p2V2列式求解；利用玻意耳定律的解题思路如图所示，汽缸内封闭着一定温度的气体，气体长度为12cm。活塞质量为20kg，横截面积为100cm²。已知大气压强为1×105Pa。求：汽缸开口向上时，气体的长度。大展身手2211LpLp解：以缸内封闭气体为研究对象，,101501PappSLV11初态：cmpLpL102112,102.1502PaSmgppSLV22末态：2211VpVp由玻意耳定律得mgSpSp02由活塞受力平衡得：如图所示，汽缸内封闭着一定温度的气体，气体长度为12cm。活塞质量为20kg，横截面积为100cm²。已知大气压强为1×105Pa。求：汽缸开口向下时，气体的长度。举一反三二、p-V图像（等温线）过原点的直线双曲线的一支物理意义：等温线上的某点表示气体的一个确定状态。同一条等温线上的各点温度相同，即p与V乘积相同。p1/V0Vp·0A·BpV0t1t2思考：同一气体，不同温度下的等温线是不同的，请判断出下图中哪条等温线的温度高？理由是什么？12tt不同温度下的等温线，离原点越远，温度越高。例题：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小结：1、玻意耳定律2、p-V图像（等温线）例.某个容器的容积是10L，所装气体的压强是20×105Pa。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1.0×105Pa。解选容器原装气体为研究对象。初态p1=20×105PaV1=10LT1=T末态p2=1.0×105PaV2=？LT2=T由玻意耳定律p1V1=p2V2得即剩下的气体为原来的5％。就容器而言，里面气体质量变了，似乎是变质量问题了，但若视容器中气体出而不走，就又是质量不变了。变式拓展：（课本习题1）一个足球的容积是2.5L。用打气筒给这个足球打气，每打一次都把体积为125mL、压强与大气压强相同的气体打进球内。如果在打气前足球就已经是球形并且里面的压强与大气压强相同。打了20次后，足球内部空气的压强是大气压的多少倍？你在得出结论时考虑到了什么前提？实际打气时的情况能够满足你的前提吗？解：选打完20次气后足球内的气体为研究对象，假设气体的温度和球的体积均不发生变化，设大气压强为p0，则初态：压强p1=p0，压强为p0的气体体积为V1=2.5+0.125×20=5L；末态：压强p2=？体积为打气后V2=2.5L，据玻意耳定律有：p1V1=p2V2得：p0×5=p2×2.5解得：p2=2p0课本习题2：水银气压计中混入一个气泡，上升到水银柱的上方，使水银柱上方不再是真空。当实际大气压相当于768mm高的水银柱产生的压强时，这个水银气压计的读数只有750mm，此时管中的水银面到管顶的距离为80mm。当这个气压计的读数为740mm水银柱时，实际的大气压相当于多高的水银柱产生的压强？设温度保持不变。分析说明：水银气压计是一种常见测定大气压的仪器。本题是立意于水银气压计测定大气原理之上的误差修正。标准水银气压计上方是真空时，根据受力平衡可知水银柱产生的压强就等于大气压强的数值。若水银柱上方进入了空气不是真空，此时气压计的读数与实际大气压的读数会存在一定的误差。根据确定气体压强的方法可知大气压的真实读数应该是水银柱上方气体压强与水银柱产生的压强之和。课本习题2：水银气压计中混入一个气泡，上升到水银柱的上方，使水银柱上方不再是真空。当实际大气压相当于768mm高的水银柱产生的压强时，这个水银气压计的读数只有750mm，此时管中的水银面到管顶的距离为80mm。当这个气压计的读数为740mm水银柱时，实际的大气压相当于多高的水银柱产生的压强？设温度保持不变。分析求解：本题文字理解有些困难，为了降低难度根据题意画出本题的情景示意图如图（1）再分析可知气压计变成740mm水银柱是由大气压发生变化而引起的。如图（2）要求出此时大气压的值，须知道此时水银柱上方的气体的压强。以水银柱上方的气体为研究对象，根据P1V1=P2V2可得：（768-750）×80s=（h-740）×90s，解得：h=756mm解后反思：如果同学们熟悉了利用液体气压计确定气体压强的方法，知道：封闭在气压计中的气体压强等于大气压强与两管中水银柱高度差产生的压强之和或差的结果，在选取研究对象后，直接根据题意所画的几何示意图确定出初、末状态的压强和体积，直接代用玻意尔定律可求解。