2.2气体的等温变化-2021-2022学年高二物理精品课件（2019人教版选择性必修第三册）

第二章 气体、固体和液体 2.2气体的等温变化 晓峰物理 在庆典活动中放飞的气球,会飞到我们看不见的地方。随着气球的升空,大气压在减小,温度在降低,气球在膨胀......看来,一定质量的气体的压强、体积和温度三个状态参量之间是有联系的。那么,它们会有怎样的联系呢? 情景引入 探究气体等温变化的规律 ①让空气柱的体积变化不要太快, 1、选定一个热力学系统: 一、实验思路 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。 注射器内一定质量的气体. ①柱塞上涂上润滑油(凡士林) ②不能用手触摸玻璃管,环境恒温。 2、实验要求: ⑴保证气体质量一定——不漏气。 ②注射器下端的开口有橡胶套 ⑵保证温度不发生明显的变化。 实 验 探究气体等温变化的规律 二、物理量的测量 需要测量空气柱的体积V和空气柱的压强p 从压力表读取。 压强p: 因为横截面积S一定,以空气柱的长度l 代表气体的体积。 体积V: 读数次数 5 4 3 初始 2 6 压强(×105Pa) 体积(单位体积) 2.00 1.00 2.25 0.85 1.52 1.29 1.25 1.65 1.00 2.00 2.50 0.80 实 验 探究气体等温变化的规律 三、数据分析 温度不变时压强与体积的关系 实 验 气体的等温变化规律 一定质量的某种气体,在温度不变的情况下,压强P跟体积V成反比 1、内容: 2、表达式: 研究对象:一定质量的气体 适用条件:温度保持恒定 适用范围(对于实际气体):温度不太低(与室温相比),压强不太大(与 大气压相比) 其中P1,V1和P2,V2分别表示气体在1,2两个状态下的压强和体积 英国物理学家玻意耳和法国物理学家马略特各自通过实验发现: 玻意耳定律 相当于大气压几倍的压强都可以算作“压强不太大”,零下几十摄氏度的温度也可以算作“温度不太低”。 T1 T2 气体的等温变化规律 3、等温线(P-V图) P-V图像的形状为双曲线的一支。它描述的是温度不变时的p -V关系,称为等温线。 面积:S=PV=C V p 0 等温线 气体体积一定时,分子的数密度一定;温度越高,分子无规则运动越剧烈,气体压强越大。所以T1<T2 。 对一定质量的某种气体,温度不变,C不变;温度越高,C越大。 气体的等温变化规律 4、等温线(p - (1)斜率越大,PV乘积越大,温度越高。 (2)一定质量气体,不同温度下的等温线是不同的。 T1 T2 斜率:K=P/(1/V) =PV=C 等温线 T1<T2 p 0 气体体积一定时,分子的数密度一定;温度越高,分子无规则运动越剧烈,气体压强越大。所以T1<T2 。 用传感器探究气体等温变化的规律 读数次数 1 2 3 4 5 压强/KPa 体积/ml 12 84.90 14 72.80 6 159.40 8 124.80 10 101.10 做一做 用传感器探究气体等温变化的规律 三、数据分析 做一做 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。 pV=C(常量) 或 p1V1= p2V2 1、玻意耳定律: 2、表达式 3、图像 要点总结 【例题1】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变化到状态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.先减小后增大 D.先增大后减小 D 解析: 要比较气体分子平均速率的变化情况,就是要比较气体温度变化情况。由图象可知,pAVA=pBVB,所以A、B两状态的等,在同一等温线上。即图中A状态和B状态分子平均速率相同; 过A、B两点画一条等温线,再画一条等温线与AB直线相切,切点为C。 C 可知A到C气体温度升高,分子平均速度增大,C到B温度降低,分子平均速率减小,D项正确。 典例解析 【例题2】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,经过足够长时间,容器里剩下的气体是原来的百分之几?设大气压是1.0×105Pa. 解析: 初态 p1=20×105Pa V1=10L T1=T 剩下的气体为原来的 分析:由题意可知,打开开关后气体的压强等于外界大气压。本题解题的关键不是气体状态的确定,而是研究对象的选取。 末态 p2=1.0×105Pa V2=?L T2=T 由玻意耳定律 p1V1=p2V2得 V2=200L 就容器而言,里面气体质量变了,但可视容器中气体出而不走,以原来容器中的气体为研究对象,就可以运用气体的等温变化规律求解。气体状态变化如图所示。 法一: 典例解析 【例题2】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,经过足够长时间,容器里剩下的气体是原来的百分之几?设大气压是1