2.4.2 气体的等温变化 课件 -2026-2027学年高二下学期物理教科版选择性必修第三册

第二章　固体、液体和气体 气体的等温变化 理解气体等温变化的图像，能利用图像分析解决实际问题。 2 1 掌握气体等温变化的规律表达式及适用条件，能应用气体等温变化规律解决实际问题。 重难点 重点 气体的等温变化 一 3 回顾上节课实验结论，解释为什么注射器活塞压缩了空气后又弹回？ 注射器内气体体积减小，压强增大，大于了外界大气压 导入 p1V1＝p2V2 pV＝C (C是常量) 1.内容：一定质量的某种气体，在 不变的情况下，压强p与体积V成 。 2.表达式：pV=C(式中C是常量)或 。 3.条件：气体的 一定， 不变。 温度 反比 p1V1=p2V2 质量 温度 1.国庆放假，小明带弟弟去湖边游玩，弟弟看到湖水中鱼儿吐出小气泡，非常开心。小明回家后，给弟弟画了一幅鱼儿在水中吐气泡的图，如图所示。若湖水的温度恒定不变，你认为他画得　　　(填“对”或“不对”)，原因是_________________________________________________　　　　　　　　　　　　　　 _____________。(请运用物理知识简要说明)  不对 气泡上升过程中，温度不变，气泡内气体压强不断减小， 体积不断增大 讨论交流 2.一定质量的气体温度升高时，pV=C中的C的数值是怎样变化的？为什么？ 答案　增大。若一定质量的气体的体积保持不变，当温度升高时，压强会增大，故C值变大。 讨论交流 1.一定质量的气体，压强为3 atm，保持温度不变，当压强减小了2 atm时，体积变化了4 L，则该气体原来的体积为 A. L B.2 L C. L D.3 L √ 例题 2.玻璃瓶可作为测量水深的简易装置。如图所示，潜水员在水面上将80 mL水装入容积为380 mL的玻璃瓶中，拧紧瓶盖后带入水底，倒置瓶身，打开瓶盖，让水进入瓶中，稳定后测得瓶内水的体积为230 mL。将瓶内气体视为理想气体，全程气体不泄漏且温度不变。大气 压强p0取1.0×105 Pa，重力加速度g取10 m/s2，水的密 度取1.0×103 kg/m3。求水底的压强p和水的深度h。 答案　2.0×105 Pa　10 m 例题 对瓶中所封的气体，由气体实验定律可知p0V0=pV，即1.0×105 Pa×(380-80) mL=p×(380-230) mL，解得p=2.0×105 Pa，根据p=p0+ρgh，解得h=10 m。 　 3.气压式升降椅内的气缸填充了氮气，气缸上下运动支配椅子升降。图乙为简易结构示意图，圆柱形气缸与椅面固定连接，总质量为m=5 kg。横截面积为S=10 cm2的柱状气动杆与底座固定连接。可自由移动的气缸与气动杆之间封闭一定质量氮气，稳定后测得封闭气柱长度为L=21 cm。设气缸气密性、导热性能均良好，忽略摩擦力。已知大气压强为p0=1×105 Pa，环境温度不变，重力加速度为g=10 m/s2。求： (1)初始状态封闭气体的压强； (2)若把质量为M=30 kg的重物放在椅面 上，稳定后椅面下降的高度。 答案　1.5×105 Pa 14 cm 例题 (1)对气缸与椅面整体受力分析， 由受力平衡有p1S=p0S+mg 得p1=1.5×105 Pa (2)重物放上后，设气缸内气体压强为p2， 对气缸、椅面与重物整体受力分析 由受力平衡有p2S=p0S+(m+M)g，得p2=4.5×105 Pa，对气缸内气体分析，导热性能良好，室温不变， 则气缸内气体温度不变初状态p1=1.5×105 Pa，V1=LS， 末状态p2=4.5×105 Pa，V2=L'S， 对气缸内气体由气体等温变化规律有 p1LS=p2L'S，得L'=7 cm， 即高度下降h=L-L'=14 cm。 应用气体等温变化规律解题的一般步骤 1.确定研究对象，并判断是否满足气体等温变化规律的条件。 2.确定初、末状态及状态参量(p1、V1；p2、V2)。 3.根据气体等温变化规律列方程求解(注意统一单位)。 4.注意分析隐含条件，作出必要的判断和说明。 特别提醒　确定气体压强或体积时，只要初、末状态的单位统一即可，没有必要都转换成国际单位制的单位。 总结提升 气体等温变化的p-V图像或p- 图像 二 15 p-V 图线为双曲线 p－ 图线为过原点的倾斜直线 等温线 1.气体的压强p随体积V的变化关系如图所示，图线的形为 ，它描述的是温度不变时的p-V关系，称为等温线。 2.一定质量的气体，不同温度下的等温线是 的。 双曲线的一支 不同 1.如图所示为一定质量的气体在不同温度下的p-V图线，T1和T2哪一个大？为什么？ 答案　T2。一定质量的气体，温度越高，气体压强与体积的乘积必然越大，在p-V图像上的等温线离坐标原点越远。 讨论交流 2.如图所示为一定质量的气体在不同温度下的p- 图线，T1和T2哪一个大？为什么？ 答案　T2。直线的斜率表示p与V的乘积， 斜率越大，p与V乘积越大，温度越高。 思考与讨论 4.如图所示是一定质量的某种气体状态变化的p-V图像，气体由状态A变化到状态B的过程中，关于气体的温度和分子平均速率的变化情况，下列说法正确的是 A.都一直保持不变 B.温度先升高后降低 C.温度先降低后升高 D.平均速率先减小后增大 √ 例题 气体的 等温变化 玻意尔定律 一定质量的气体，温度不变，压强与体积成反比 等温变化的图像 公式：pV＝C(C是常量) 设该气体原来的体积为V1，由气体等温变化规律知压强减小时，气体体积增大，即3V1=(3-2)·(V1+4 L)，解得V1=2 L，B正确。 由题图可知pAVA=pBVB，所以A、B两状态的温度相等，在同一等温线上，可在p-V图上作出等温线，如图所示。由于离原点越远的等温线温度越高，所以从状态A到状态B温度应先升高后降低，分子平均速率先增大后减小，故选B。 Keep thinking eq \f(1,V) $