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1、第八章 气体 高中物理选修33 1、温度 热力学温度T ：开尔文 T = t 273 K 2、体积 体积 V 单位：有L、mL等 3、压强 压强 p 单位：Pa（帕斯卡） 复习 气体的状态参量 如何确定气体的状态参量呢？ 温度（ T ）-温度计 体积（ V ）-容器的容积 压强（ p ）-气压计 探究方法： 控制变量法 第八章 气体 问题的引入 生活实例：生活实例：夏天打足气的自行车在烈日下曝夏天打足气的自行车在烈日下曝 晒，会出现什么现象？原因是什么晒，会出现什么现象？原因是什么 动手：用一个注射器密闭一定质量的空气，用一个注射器密闭一定质量的空气， 缓慢的推动活塞，同学们观察活塞中空气体缓
2、慢的推动活塞，同学们观察活塞中空气体 积变化？思考压强的变化？积变化？思考压强的变化？ 气体状态变化：(P1、V1、T1) (P1、V1、T1) 一、气体的等温变化： 气体在温度不变的状态下， 发生的变化叫做等温变化。 实验探究 猜想 一定质量的气 体，在温度不 变时，其压强 与体积之间有 何关系？ 试验探究 研究对象是什么？ 如何控制气体的质量 m、温度T保持不变 如何改变压强P、 体 积 V 如何测量压强P、体 积V？ 采用仪器 移动注射 器，气体 压强传感 器 实验：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 图像法 乘积一定 注意事项 （温度不
3、变） 动手体验定性关系 （等温变化过程中压强与体积的关系） （二）实验探究 结论：V减小，P增大 猜想： P、V反比 定量研究： 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 （二）实验探究 1、实验中的研究对象是什么？ 2、如何控制气体的质量m、温度T保持不变？ 3、如何改变压强P、体积V？ 4、如何测量压强P、体积V？ 猜想： P、V反比 M m 横截面积S (M+m)g Ps P0s h 玻意耳实验的示 意图 气 体 定 律 演 示 仪 主要步骤： 1、密封一定质量的气体。 2、改变气体的体积，记录气体长度和该 状态下压强的大小。 3、数据处理。 注意事项： 1、
4、尽量避免漏气。 2、不要用手握住玻璃管。 3、移动活塞要缓慢。 数据采集 P增大，V减小，P,V间到底什么关系？猜想！ 气体状态参量012345 气体的体积 气体的压强 室内温度: 思考与讨论 实验实验 数据的处处理 实 验 次数12345 压强（105Pa)3.02.52.01.51.0 体积(L)1.31.62.02.74.0 p/10 Pa 5 V 1 2 3 01234 实 验 作P，V图像，观察结果 p/10 Pa 5 1/V 1 2 3 00. 2 0.40.60. 8 实 验 作P，1/V图像，观察结果 探究结论： 在温度不变时，压强在温度不变时，压强 p p 和体积和体积 V
5、V 成反比。成反比。 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。 二、玻意耳定律 1、内容： 2、表达式： 3、图像： P 1/V P V 4、条件:气体质量一定且温度不变 5、适用范围：温度不太低，压强不太大 p/10 Pa 5 V 1 2 3 01234 （1）、特点: 等温线是双曲线的一支。 温度越高,其等温线离原点越远. 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:t3t2t1 （2）、图象意义 : 物理意义:反映压强随体积的变化关系 点意义:每一组数据-反映某一状态 P
6、 1/V P V 利用玻意耳定律的解题思路 （1）明确研究对象（气体）； （2）分析过程特点，判断为等温过程； （3）列出初、末状态的p、V值； （4）根据p1V1=p2V2列式求解； 例题： 一定质量气体的体积是20L时，压 强为1105Pa。当气体的体积减 小到16L时，压强为多大？设气体 的温度保持不变。 答案： 1.2510 5Pa 如图所示，汽缸内封闭着一定温度的气体，气体长 度为12cm。活塞质量为20kg，横截面积为100cm 。已知大气压强为1105Pa。 求：汽缸开口向上时，气体的长度。 解：以缸内封闭气体为研究对象， 初态： 末态： 由玻意耳定律 得 由活塞受力平衡得： 如
7、图所示，汽缸内封闭着一定温度的气体，气体长 度为12cm。活塞质量为20kg，横截面积为100cm 。已知大气压强为1105Pa。 求：汽缸开口向下时，气体的长度。 例题：一定质量的气体由状态A变到状 态B的过程如图所示，A、B位于同一双曲 线上，则此变化过程中，温度（ ） A、一直下降 B、先上升后下降 C、先下降后上升 D、一直上升 B 如图所示， 长为1m，开口竖直向上的玻璃管内， 封闭着长为15cm的水银柱，封闭气体的长度为20cm ，已知大气压强为75cmHg，求： （1）玻璃管水平放置时， 管内气体的长度。 （2）玻璃管开口竖直向下时， 管内气体的长度。 （假设水银没有流出） 15
8、cm 20cm 练习3 解：(1)以管内气体为研究对象，管口竖直向上为初态: 设管横截面积为S，则 P1=751590cmHg V1=20S 水平放置为末态，P2=75cmHg 由玻意耳定律P1V1=P2V 2得： V2=P1V1P2=（9020S）75=24S 所以，管内气体长24cm (2)以管口竖直向上为初态，管口竖直向下为末态 P2=751560cmHg 由玻意耳定律得：V2= P1V1P230S 所以，管内气体长30cm 因为30cm15cm100cm，所以水银不会流出 例4. 某个容器的容积是10L，所装气体的压强是 20105Pa。如果温度保持不变，把容器的开关打开 以后，容器里
9、剩下的气体是原来的百分之几？设大气 压是1.0105Pa。 解 设容器原装气体为研究对象。 初态 p1=20105Pa V1=10L T1=T 末态 p2=1.0105Pa V2=？L T2=T 由玻意耳定律 p1V1=p2V2得 即剩下的气体为原来的5。 就容器而言，里面气体质量变了，似乎是变质量问题了，但若 视容器中气体出而不走，就又是质量不变了。 第八章 气体 结论：一定质量的气体，保持体积不变，当温度升高 时，气体的压强 增大；当温度降低时，气体的压强减 小。 P 0t0 C P 0 T/K2730C 图象 ： 问题：炎热的夏天，如果将自行车内胎充气过足，停 车时又没能放在阴凉处，而是
10、放在阳光下曝晒，这样极易爆 裂，知道这是为什么吗？ 答：曝晒过程中内胎容积变化甚微，可认为容积不变； 当温度升高时导致气体压强增大而使车胎爆裂. 气体的等容变化 一、气体的等容变化-查理定律 一定质量的气体，在体积不变的情况下， 它的压强与热力学温度成正比。 2、公式 ： 判断哪条等容线表示的是体积大? V1 V2 体积越大，斜率越小 ； 体积越小，斜率越大 。 1、内容 ： 3、图象 或 （C是比例常数） 也可写成 或 【课堂练习】 1、密闭在容积不变的容器中的气体， 当温度降低时： A、压强减小，密度减小； B、压强减小，密度增大； C、压强不变，密度减小； D、压强减小，密度不变 D 2
11、、下列关于一定质量的气体的等容变化的说 法中正确的是： A、气体压强的改变量与摄氏温度成正比； B、气体的压强与摄氏温度成正比； C、气体压强的改变量与热力学温度成正比 ； D、气体的压强与热力学温度成正比。 D 【课堂练习】 3、如图所示，为质量恒定的某种气体的P T图，A、B、C三态中体积最大的状 态是： A、A状态 B、B状态 C、C状态 D、条件不足，无法确定 A B C 0 P T C 【课堂练习】 二、气体的等压变化-盖.吕萨克定律 一定质量的气体，在压强不变的情况下 其体积V与热力学温度T成正比. 2、公式 ： 3、图象 不同压强下的等压线 ， 斜率越大，压强越小. 1、内容 ：
12、 V T 判断哪条等压线表示的是压强大? P1 P2 或 C为常量 或 【课堂训练】 1、两个气缸中都充有质量相同的氧气 ，其中如图所示 、容器中氧气的压强较小 、容器中氧气的密度较大 、两容器中气体的密度相同 、两容器中气体的温度不同 A B A 第八章 气体 【问题问题1 1】三大气体实验定律内容是什么？三大气体实验定律内容是什么？ 公式： pV =C1 2 2、査理定律：、査理定律：公式： 1 1、玻意耳定律：、玻意耳定律： 3 3、盖、盖- -吕萨克定律：吕萨克定律：公式 ： 【问题问题2 2】这些定律的这些定律的 适用范围是什么？适用范围是什么？ 温度不太低，压强不太大温度不太低，压
13、强不太大. . 一.理想气体 假设有这样一种气体，它在任何温度任何温度和任任 何压强何压强下都能严格地遵从能严格地遵从气体实验定律,我们把 这样的气体叫做“理想气体理想气体”。 理想气体具有那些特点呢？理想气体具有那些特点呢？ 1、理想气体是不存在的，是一种理想模型。 2、在温度不太低,压强不太大时实际气体都 可看成是理想气体。 一定质量一定质量的的理想气体理想气体的的内能内能仅仅由温度由温度决决 定定 , ,与气体的体积无关与气体的体积无关. . 4、从能量上说：理想气体的微观本质是忽略了分子力忽略了分子力， 没有分子势能没有分子势能，理想气体的内能只有分子动能。 3、从微观上说：分子间以及
14、分子和器壁间，除碰撞外无 其他作用力，分子本身没有体积分子本身没有体积，即它所占据的空间认 为都是可以被压缩的空间。 【问题问题3 3】如果某种气体的如果某种气体的 三个状态参量（三个状态参量（p p、V V、T T）都）都 发生了变化，它们之间又遵从发生了变化，它们之间又遵从 什么规律呢？什么规律呢？ 如图所示，一定质量的某种理想气体 从A到B经历了一个等温过程，从B到C经 历了一个等容过程。分别用pA、VA、TA和 pB、VB、TB以及pC、VC、TC表示气体在A、 B、C三个状态的状态参量，那么A、C状 态的状态参量间有何关系呢？ 0 p V A A B B C C TA=TB 推导过程推导过程 从AB为等温变化：由玻意耳定律 pAVA=pBVB 从BC为等容变化：由查理定律 0 p V A A B B C C 又TA=TB VB=VC 解得： 二、理想气体的状态方程二、理想气体的状态方程 1 1、内容：、内容：一定质量的某种理想气体在从一个状态变 化到另一个状态时，尽管p、V、T都可能改变，但是 压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。 2 2、公式：、公式： 或 3 3、使用条件、使用条件: : 一定一定质质质质量量的某种的某种理想气体理想气体 . . 4 4、气体密度式：、气体密度式： 一定质量的理想气体，由初
