高中物理选修3-3-第8章《气体》整章课件

第八章《气体》高中物理选修3－31、温度热力学温度T：开尔文T=t＋273K2、体积体积V单位：有L、mL等3、压强压强p单位：Pa（帕斯卡）复习气体的状态参量如何确定气体的状态参量呢？温度（T）----------温度计体积（V）----------容器的容积压强（p）----------气压计探究方法：控制变量法第八章《气体》问题的引入•生活实例：夏天打足气的自行车在烈日下曝晒，会出现什么现象？原因是什么•动手：用一个注射器密闭一定质量的空气，缓慢的推动活塞，同学们观察活塞中空气体积变化？思考压强的变化？•气体状态变化：(P1、V1、T1)(P1、V1、T1)一、气体的等温变化：气体在温度不变的状态下，发生的变化叫做等温变化。实验探究猜想一定质量的气体，在温度不变时，其压强与体积之间有何关系？试验探究•研究对象是什么？•如何控制气体的质量m、温度T保持不变•如何改变压强P、体积V•如何测量压强P、体积V？采用仪器移动注射器，气体压强传感器实验：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）体积、压强图像法乘积一定注意事项（温度不变）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。气泡在上升过程中体积为何会变大？动手体验定性关系（等温变化过程中压强与体积的关系）（二）实验探究结论：V减小，P增大猜想：P、V反比定量研究：设计一个实验研究一定质量的气体在等温变化过程中压强与体积的定量关系（二）实验探究1、实验中的研究对象是什么？2、如何控制气体的质量m、温度T保持不变？3、如何改变压强P、体积V？4、如何测量压强P、体积V？猜想：P、V反比Mm横截面积S(M+m)gPsP0sh玻意耳实验的示意图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。数据采集•P增大，V减小，P,V间到底什么关系？猜想！气体状态参量012345气体的体积气体的压强室内温度:思考与讨论实验数据的处理实验次数12345压强（×105Pa)3.02.52.01.51.0体积(L)1.31.62.02.74.0p/10Pa5V12301234实验作P，V图像，观察结果p/10Pa51/V12300.20.40.60.8实验作P，1/V图像，观察结果探究结论：在温度不变时，压强p和体积V成反比。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。二、玻意耳定律1、内容：2、表达式：3、图像：CPV2211VPVPP1/VPVVP1VCP•4、条件:气体质量一定且温度不变•5、适用范围：温度不太低，压强不太大p/10Pa5V12301234（1）、特点:①等温线是双曲线的一支。②温度越高,其等温线离原点越远.同一气体，不同温度下等温线是不同的，你能判断那条等温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？Vp1230结论:t3t2t1（2）、图象意义:①物理意义:反映压强随体积的变化关系②点意义:每一组数据---反映某一状态P1/VPV利用玻意耳定律的解题思路（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；借助铅笔，把气球塞进一只瓶子里，并拉出气球的吹气口，反扣在瓶口上，如图所示，然后给气球吹气，无论怎么吹，气球不过大了一点，想把气球吹大，非常困难，为什么？答案：由题意“吹气口反扣在瓶口上”可知瓶内封闭着一定质量的空气。当气球稍吹大时，瓶内空气的体积缩小，根据气体压强、体积的关系，空气的压强增大，阻碍了气球的膨胀，因而再要吹大气球是很困难的。例题：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。答案：1.25×105Pa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。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。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(2012·潍坊模拟)如图所示是一定质量的某种气体状态变化的p－V图象，气体由状态A变化至状态B的过程中，气体分子平均速率的变化情况是()A．一直保持不变B．一直增大C．一直减小D．以上全错答案：D一定质量的某实际气体，处在某一状态，经下列哪个过程后会回到原来的温度()A．先保持压强不变而使它的体积膨胀，接着保持体积不变而减小压强B．先保持压强不变而使它的体积减小，接着保持体积不变而减小压强C．先保持体积不变而增大压强，接着保持压强不变而使它的体积膨胀题型3p－V图象的应用D．先保持体积不变而减小压强，接着保持压强不变而使它的体积膨胀如图所示，玻璃管中都灌有水银，分别求出几种情况被封闭的气体的压强(设大气压强为76厘米汞柱)。答案：(1)pA＝p0－ph＝71cmHg(2)pA＝p0－ph＝66cmHg(3)pA＝p0＋ph＝(76＋10×sin30°)cmHg＝81cmHg(4)pA＝p0－ph＝71cmHgpB＝pA－ph＝66cmHg如图所示，长为1m，开口竖直向上的玻璃管内，封闭着长为15cm的水银柱，封闭气体的长度为20cm，已知大气压强为75cmHg，求：（1）玻璃管水平放置时，管内气体的长度。（2）玻璃管开口竖直向下时，管内气体的长度。（假设水银没有流出）15cm20cm练习3解：(1)以管内气体为研究对象，管口竖直向上为初态:设管横截面积为S，则P1=75＋15＝90cmHgV1=20S水平放置为末态，P2=75cmHg由玻意耳定律P1V1=P2V2得：V2=P1V1／P2=（90×20S）／75=24S所以，管内气体长24cm(2)以管口竖直向上为初态，管口竖直向下为末态P2=75－15＝60cmHg由玻意耳定律得：V2=P1V1／P2＝30S所以，管内气体长30cm因为30cm＋15cm＜100cm，所以水银不会流出一个气泡从水底升到水面上时，它的体积增大2倍，设水的密度为ρ＝1×103kg/m3，大气压强p0＝1.0×105Pa，水底与水面温差不计，求水的深度。(g＝10m/s2)答案：20m解析：气泡在水底时，气泡内气体的压强等于水面上大气压与水的压强之和，气泡升到水面上时，气泡内气体压强减小为大气压，因此体积增大。由于水底与水面温度相同，泡内气体经历的是一个等温变化过程。该气泡在水底时体积为V1、压强为p1＝p0＋ρgh气泡升到水面时的体积为V2，则V2＝3V1，压强为p2＝p0由玻意耳定律p1V1＝p2V2，得(p0＋ρgh)V1＝p0·3V1得水深：h＝2p0ρg＝2×1.0×1051×103×10m＝20m。例4.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。解设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。题型4开放·探究农村常用来喷射农药的压缩喷雾器的结构如图所示，A的容积为7.5L，装入药液后，药液上方体积为1.5L，关闭阀门K，用打气筒B每次打进105Pa的空气250cm3。求：(1)要使药液上方气体的压强为4×105Pa，打气筒活塞应打几次？(2)当A中有4×105Pa的空气后，打开阀门K可喷射药液，直到不能喷射时，喷射器剩余多少体积的药液。解析：向喷雾器容器A中打气，是一个等温压缩过程。按实际情况，在A中装入药液后，药液上方必须留有空间，而已知有105Pa的空气1.5L，把这部分空气和历次打入的空气一起作为研究对象，变质量问题便转化成了定质量问题。向A中打入空气后，打开阀门K喷射药液，A中空气则经历了一个等温膨胀过程，根据两过程中气体的初、末状态量，运用玻意耳定律，便可顺利求解本题。(1)以V总、V分别表示A的总容积和打气前药液上方的体积，p0表示打气前A容器内外的气体压强，V0表示每次打入压强为p0的空气体积，p1表示打n次后A容器的气体压强，以A中原有空气和n次打入A中的全部气体作为研究对象，由玻意耳定律，可得p0(V＋nV0)＝p1V所以n＝p1－p0Vp0V0＝4×105－105×1.5105×250×10－3＝18(2)打开阀门K，直到药液不能喷射，忽略喷管中药液产生的压强，则A容器内的气体压强应等于外界大气压强，以A容器内的气体作为研究对象，由玻意耳定律，可得p1V＝p0V′所以药液不能喷射时A容器内的气体体积V′＝p1p0V＝4×105105×1.5L＝6L从而，A容器内剩余药液的体积V剩＝V总－V′＝7.5L－6L＝1.5L拓展延伸若要使药液全部喷射，则需要打几次气？喷药前便打足气，与药液喷不完时再补打气，要使药液全部喷出，两种情况的打气总次数相等吗？设要使药液全部喷出，需要打n′次气。仍以A中原有空气和n′次打入A中的全部气体为研究对象，由玻意耳定律，可得p0(V＋n′V0)＝p0V总所以n′＝V总－VV0＝7.5－1.5250×10－3＝24喷药前打足气，与药液喷不完时再补打气，要使药液全部喷出，两种情况的打气总次数是相等的，这是因为两种情况中，未打气前药液上方空气的压强和体积均相同，每次打入A容器中的空气的压强和体积均相同，最终药液全部喷出时A容器中空气的压强和体积亦相同。第八章《气体》结论：一定质量的气体，保持体积不变，当温度升高时，气体的压强增大；当温度降低时，气体的压强减小。P0t0CP0T/K2730C图象：问题：炎热的夏天，如果将自行车内胎充气过足，停车时又没能放在阴凉处，而是放在阳光下曝晒，这样极易爆裂，知道这是为什么吗？答：曝晒过程中内胎容积变化甚微，可认为容积不变；当温度升高时导致气体压强增大而使车胎爆裂.气体的等容变化一、气体的等容变化---查理定律一定质量的气体，在体积不变的情况下，它的压强与热力学温度成正比。2、公式：判断哪条等容线表示的是体积大?V1V2体积越大，斜率越小；体积越小，斜率越大。1、内容：3、图象CTPCTP或（C是比例常数）也可写成或2211TpTp2121TTPp【课堂练习】1、密闭在容积不变的容器中的气体，当温度降低时：A、压强减小，密度减小；B、压强减小，密度增大；C、压强不变，密度减小；D、压强减小，密度不变D2、下列关于一定质量的气体的等容变化的说法中正确的是：A、气体压强的改变量与摄氏温度成正比；B、气体的压强与摄氏温度成正比；C、气体压强的改变量与热力学温度成正比；D、气体的压强与热力学温度成正比。D【课堂练习】3、如图所示，为质量恒定的某种气体的P—T图，A、B、C三态中体积最大的状态是：A、A状态B、B状态C、C状态D、条件不足，无法确定ABC0PT●●●C【课堂练习】二、气体的等压变化---盖.吕萨克定律一定质量的气体，在压强不变的情况下其体积V与热力学温度T成正比.2、公式：3、图象不同压强下的等压线，斜率越大，压强越小.1、内容：VT判断哪条等