2.2 气体的等温变化 课件-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

2.2气体的等温变化 1、知道等温变化； 2、理解玻意耳定律的内容及其表达式，会处理实际问题； 3、理解p-V图像。 学习目标 问题导入 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? 3 问题一：打足气的自行车中烈日下暴晒，常常会爆胎，这是为什么？ 问题二：给自行车打气为什么不能打太饱？ 一、气体的状态参量 车胎内的气体随温度升高而压强增大，体积膨胀。 将空气压缩至车胎内，使得气体体积减小，从而压强增大，容易撑破车胎。 4 一、气体的状态参量 3、温度（热学性质） 2、体积（几何性质） 1、压强（力学性质） 热力学温度T ：开尔文 T = t ＋ 273 K 体积 V 单位：有L、mL等 压强 p 单位：Pa（帕斯卡） 控制变量法 一定质量的气体，在温度不变的条件下其压强与体积变化的关系，叫做气体的等温变化。 温度不变时，气体的压强和体积之间有什么关系？ 反比 二：气体的等温变化 想一想： 注射器内一定质量的气体. 气体的压强和体积 变化过程十分缓慢 容器透热 环境恒温 探究：气体的等温变化 1、研究对象是什么？ 2、需要测量的物理量有哪些？ 3、怎样保证实验过程温度不变？ 实验数据的处理 p/kPa 124.9 159.4 84.8 72.8 V/mL 8 6 12 14 1/V 0.13 0.17 0.08 0.07 p/kPa V/mL p/kPa 1/V 气体等温变化p-1/V图像 气体等温变化p-V图像 6 8 10 12 14 159.4 124.9 101.1 84.8 72.8 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。 讨论：一定质量的气体，它的状态参量：温度T、体积V、压强P之间有什么关系呢？ 新知探究 汉武帝 4.气体的等温变化 我们首先研究一种特殊的情况：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。我们把这种变化叫作气体的等温变化。 研究方法：控制变量法 10 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 讨论：如何确定气体的状态参量数值呢？ 温度（ T ）——温度计 体积（ V ）——容器的容积 压强（ p ）——气压计 讨论：实验中的研究对象是什么？ 一定质量的气体       m不变 T不变  思考：如何控制气体的质量m、温度T保持不变？ 这段空气柱就是研究对象，实验过程中它的质量不会变化；实验过程中如果空气柱体积的变化不太快，它的温度大致等于环境温度，不会有明显变化 另外，实验过程中不能用手触摸玻璃管；稳定后再读数 橡胶塞和柱塞一起把一段空气柱封闭在玻璃管中 封闭、缓慢移动活塞 讨论：如何测 V ? 测量空气柱的长度 讨论：如何测量p？如何改变 p? 根据高度差测量p， 通过缓慢移动活塞来改变压强p 讨论：怎样处理上述数据才能验证压强与体积是否成反比？ 计算法或者图像法 数据处理 p-V图像是双曲线的一支 次数 1 2 3 4 5 压强 （×105Pa） 3.0 2.5 2.0  1.5 1.0 体积(L) 1.3  1.6  2.0  2.7  4.0 数据处理 p-1/V图像是一条过原点的直线 实验结论 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，即 写成公式就是 pV=C 或 p1V1=p2V2 式中C为常量。 pV=C 上式反映了一定质量的某种气体的等温变化规律，我们把它叫作玻意耳定律。 使用条件：一定质量气体且温度不变 适用范围：温度不太低，压强不太大 三、玻意耳定律 一定质量的理想气体，在温度保持不变的情况下，压强p与V成反比，或压强P与体积V的乘积保持不变，即：PV=常量 18 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 玻意耳定律 1、内容： 2、表达式： 3、图像： P 1/V P V 19 p/10 Pa 5 V 1 2 3 0 1 2 3 4 20 【基础练习】 1、如图所示，把玻璃管口向下插入水银槽中，管内水银面低于管外水银槽中的水银面。将玻璃管稍向上提起一些时，玻璃管中的气体压强将减小，则（ ） A.玻璃管内气体的长度增加 B.玻璃管内气体的长度减小 C.玻璃管内外水银面高度差减小 D.玻璃管内外水银面高度差增大 21 答案：AC 解析：由于管中气体压强减小，外界大气压不变，故玻璃管内外水银面高度差减小；整个过程温度不变，由玻意耳定律可知管内气体体积增大，即气体长度增加，故A、C均正确。 22 2、如图所示，由导热材料制成的汽缸和活塞将一定质量的气体封闭在汽缸内，活塞与汽缸壁之间无摩擦，活塞上方存有少量液体。将一细管插入液体，由于虹吸现象，活塞上方液体缓慢流出，在此过程中，大气压强与外界的温度保持不变。下列各个描述气体状态变化的图像中与上述过程相符合的是( ) B. C. D. 23 答案：D 解析：封闭气体做的是等温变化，只有D图线是等温线，故D正确。 24 小结-重点内容 一、气体的状态参量：P、V、T 二、玻意耳定律： PV=C P1V1=P2V2 三、等温变化的图像： p 1/V p V Lavf58.12.100 $$