2.2 气体的等温变化（同步课件）-2023-2024学年高二物理同步精品课堂（人教版2019选择性必修第三册）

§2 气体的等温变化 第二章 气体、固体和液体 目录 CONTENTS 实验：探究气体等温变化的规律 01 封闭气体压强的分析与计算 玻意耳定律 03 02 思考与讨论： 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？ 乒乓球变化实验 思考与讨论： (1)你能说一下乒乓球内气体状态参量p、v、T是怎样变化的吗？ (2)在刚才的实验中三个状态参量都发生了变化，如果我们要研究某两个状态参量的关系，我们应该如何做呢？比如只研究p与v的直接的关系。 一定质量的气体，在温度不变的条件下其压强与体积的变化。我们把这种变化叫做等温变化。 实验：探究气体等温变化的规律 01 定性探究： (1)如果健身球自然放地面上时，手摸球感觉是怎样的？ (2)如果一个人压在健身球上面，手摸球感觉是怎样的？ (3)你认为在质量一定，温度一定的情况下，体积和压强存在怎样的定向关系？ 结论：质量一定，温度一定的气体，体积越小，压强越大。 1.实验思路： 利用注射器选取一段空气柱为研究对象，如图，注射器下端的开口有橡胶套，它和柱塞一起把一段空气柱封闭。在实验过程中，利用控制变量法，保持温度不变，探究压强和体积的关系。 2.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。空气柱的长度l 可以通过刻度尺读取，空气柱的长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V。空气柱的压强p可以从与注射器内空气柱相连的压力表读取。 思考与讨论： （1）研究的是哪一部分气体?如何实现了一定质量？ （2）如何改变体积？ （3）怎样保证 T 不变? 管内的气体，用涂有润滑油的塞子封闭住 不能用手触摸玻璃管或改变气体体积过程要缓慢进行。 压缩封闭气体即可 3.实验演示： 4.数据处理： P-V图像 4.数据处理： P-1/V图像 4.数据处理： 玻意耳定律 02 1.内容：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，即为玻意耳定律。 pV=C(常数) 或p1V1=p2V2 2.公式： 3.图像： p 1/V · 0 V p · 0 A A 4.注意： (1)对于一定质量的某种气体，在温度不变时，C的值不变。 (2)对于温度不同、质量不同、种类不同的气体，C的数值一般不同。 (3)根据PV=nRT这个公式可以很好的理解C值。 思考：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？ V p 1 2 3 0 结论:t3>t2>t1 两种图 像内容　　　 p－V图像 p－1/V 图像 图像特点 物理意义 一定质量的气体，在温度不变的情况下，p与V成反比，等温线是双曲线的一支 一定质量的气体，温度不变，p与成正比，等温线是过原点的直线 温度高低 一定质量的气体，温度越高，气体压强与体积的乘积越大，等温线离原点越远，图中t1<t2 直线的斜率为p与V的乘积，斜率越大，pV乘积越大，温度越高，图中t1<t2 p－V图像与p－ 1/V图像的比较 封闭气体压强的分析与计算 03 1.静止或匀速运动系统中压强的计算方法 (1)力平衡法：选取与封闭气体接触的液柱(或活塞、汽缸)为研究对象进行受力分析，由F合＝0列式求气体压强。 1.静止或匀速运动系统中压强的计算方法 (3)连通器原理：在连通器中，同一种液体(中间液体不间断)的同一水平液面上的压强相等，如图中同一液面C、D处压强相等，pA＝p0＋ph。 2.容器变速运动时封闭气体压强的计算 当容器加速运动时，通常选与气体相关联的液柱、汽缸或活塞为研究对象，并对其进行受力分析，然后由牛顿第二定律列方程，求出封闭气体的压强。 当竖直放置的玻璃管向上加速运动时，对液柱受力分析有：pS-p0S-mg＝ma 课堂练习 04 1．在两端开口竖直放置的U形管内，两段水银封闭着长度为L的空气柱，a、b两水银面的高度差为h，现保持温度不变，则（　　）A．若再向左管注入些水银，稳定后h变大B．若再向左管注入些水银，稳定后h不变C．若两管同时注入等量的水银，稳定后h不变D．若两管同时注入等量的水银，稳定后L不变 B 【答案】B【详解】AB．管内封闭气体的压强p=p0+h=p0+h’则h=h’即右侧管上部分水银柱长度等于a、b两水银面的高度差h，若再向左管注入些水银，稳定后气体的压强不变，则h不变，选项A错误，B正确；CD．若两管同时注入等量的水银，稳定后管内气体的压强变大，则h变大，气体体积减小，则L减小，选项CD错误。故选B。 2．“用DIS研究在