第八章气体第1节气体的等温变化

第八章气体第1节气体的等温变化学习目标1.知道描述气体热力学性质的状态参量及其物理意义，知道什么是等温变化，会用等温变化的规律解释有关物理现象；2.掌握玻意耳定律的适用条件、内容、表达式，会用玻意耳定律分析、计算有关问题；3.理解气体等温变化的P-V图象。导入新课思考：2.凹进去的乒乓球可以用热水烫起来，原理是什么？1.如图所示,一串串1111111气泡由鱼嘴处慢慢升到水面,有趣的是气泡在上升过程中体积逐渐增大,到水面破裂。为什么气泡在上升过程中体积为何会逐渐增大呢?3.打足气的自行车在烈日下曝晒，常常会爆胎，原因是什么?新课展开1.状态参量:研究气体的性质时,用压强P、体积V、温度T这三个物理量来描述气体的状态,这三个物理量被称为气体的状态参量。说明：(1)用以描述气体宏观性质的物理量,叫状态参量。对于一定质量的某种气体来说,描述其宏观性质的物理量有温度T、体积V、压强p三个。①体积V:气体分子所能达到的空间,即气体所能充满的容器的容积。一、等温变化新课展开②温度T:从宏观角度看,表示物体的冷热程度。从微观角度看,温度是物体分子热运动的平均动能的标志。③压强p:垂直作用于容器壁单位面积上的压力。单位:帕(Pa)。(2)气体的状态由状态参量决定,对一定质量的气体来说,当三个状态参量都不变时,我们就说气体的状态一定,否则气体的状态就发生了变化。对于一定质量的气体,压强、温度、体积三个状态参量中只有一个参量变而其他参量不变是不可能的,起码其中的两个参量变或三个参量都发生变化。新课展开2.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时的关系,叫作等温变化。温度不变时，气体的压强和体积之间有什么关系？想一想：新课展开做一做：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？压强增大体积减小时，体积增大时，压强减小猜想：温度不变时，压强与体积成反比。新课展开二、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、压强注意事项（质量一定，温度不变）新课展开1.实验数据的收集及处理:（见教材18—19页）2.实验中需要注意的问题:(1)改变气体体积时,要缓慢进行,等稳定后再读出气体压强,以防止气体体积变化太快,气体的温度发生变化。(2)实验过程中,不要用手接触注射器的圆筒,以防止圆筒从手上吸收热量,引起内部气体温度变化。(3)实验中应保持气体的质量不变,故实验前应在柱塞上涂好润滑油（凡士林）,以免漏气。新课展开(4)在这个实验中,由于气体体积与长度成正比,因此研究气体的体积与压强的关系时,不用测量空气柱的横截面积。(5)本实验测量体积时误差主要出现在长度的测量上,由于柱塞不能与刻度尺非常靠近,故读数时注意视线一定与柱塞底面相平。(6)为保证实验过程温度不变，容器一定要导热且环境必须恒温。3.实验结论:一定质量的气体,在温度不变的条件下,其压强与体积的倒数成正比,即压强与体积成反比。课堂练习【例题1】用DIS研究一定质量气体在温度不变时,压强与体积关系的实验装置如图甲所示,实验步骤如下:①把注射器活塞移至注射器中间位置,将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接。②移动活塞,记录注射器的刻度值V,同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p。课堂练习③用V-1/p图象处理实验数据,得出如图乙所示的图线。(1)为了保持封闭气体的质量不变,实验中采取的主要措施是;(2)为了保持封闭气体的温度不变,实验中采取的主要措施是和。用润滑油涂活塞慢慢地抽动活塞活塞导热新课展开三、玻意耳定律1.内容:一定质量的某种气体,在温度不变的情况下，压强P与体积V成反比。2.公式:PV=C(常数)或P1V1=P2V2(其中P1、V1和P2、V2分别表示气体在1、2两个不同状态下的压强和体积)。3.条件:气体的质量一定，温度不变。4.适用范围：温度不太低，压强不太大新课展开注意玻意耳定律的表达式为PV=C中：(1)“C是常量”的意思是当P、V变化时C的值不变,但对于温度不同、质量不同、种类不同的气体,C的数值不一定相同。(2)C是一个与气体种类、温度、质量有关的物理量。对于确定的气体,温度越高,C越大。新课展开4.利用玻意耳定律解题的基本思路(1)明确研究对象,根据题意确定所研究的是哪部分封闭气体,注意其质量和温度应不变。(2)明确状态参量,找准所研究气体初、末状态的p、V值。(3)根据玻意耳定律列方程求解。课堂练习【例题2】粗细均匀的玻璃管内封闭一段长为12cm的空气柱。一个人手持玻璃管开口向下潜入水中,当潜到水下某深度时看到水进入玻璃管口2cm,求人潜入水中的深度。(玻璃管内气体温度视为不变,取水面上大气压强为P0=1.0×105Pa,g取10m/s2)课堂练习解:设潜入水下的深度为h,玻璃管的横截面积为S。气体的初末状态参量分别为初状态:P1=P0V1=12S末状态:P2=P0+ρghV2=10S由玻意耳定律P1V1=P2V2有P0/(P0+ρgh)=10S/12S带入数据可得:h=2m。新课展开四、气体等温变化的P-V图象1.P-V图象:一定质量的某种气体发生等温变化时的P-V图象为双曲线的一支,如图所示。2.P-1/V图象:一定质量的某种气体发生等温变化时的P-1/V图象为延长线过原点的倾斜直线,如图所示。新课展开1.两种等温变化图象