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1、气体压强和体积 的关系,一定质量理想气体的状态参量之间有什么关系呢?用什么方法来研究这三个量之间的关系?,硝化棉实验,密闭气体的体积V减小,压强p增大,温度T升高。,控制变量法:控制一个物理量不变,研究剩下两个物理量之间的关系。,B. 气体压强和体积关系,1、等温变化 气体在温度不变的情况下发生的状态变化,叫做等温变化。 2、实验研究,2、DIS实验探究,(1)实验目的: 研究一定质量气体在温度保持不变时,它的压强与体积的关系。 (2)实验器材: DIS、压强传感器、注射器(针筒)。,注意: (1)气体质量要一定; (2)温度要保持不变。,针筒要密封,推拉活塞要缓慢,手不能握住针筒,分析实验目
2、的,该实验应注意什么?,V,1,2,3,4,(3) 数据测量及分析 (4)结论: 一定质量的气体在温度不变时,压强p和体积V成反比。,3、玻意耳定律,一定质量的某种气体,在温度保持不变时,它的压强跟体积成反比,或者说,压强跟体积的乘积保持不变。 p1V1=p2V2,m一定,m=V 玻意耳定律的另一表达式:p1/1=p2/2,几点说明,一定质量的某种气体,在温度保持不变时,它的压强跟体积成反比,或者说,压强跟体积的乘积保持不变。,研究对象: 一定质量的气体,适用条件: 温度保持不变,遵循规律: 压强和体积成反比,等温线,V,P,O,A,B,状态,状态,AB表示过程,PA,VA,PB,VB,T,小
3、结:玻意耳定律 内容:一定质量的气体,当温度不变时,气体的压强跟它的体积成反比。 数学表示式: p1V1 p2V2 恒量 上式中的恒量跟气体的质量、种类、温度有关。 图线(等温线):,T,P,V,O,A,B,P,1/V,O,D,A,B,一根长为L=50cm、一端封闭的粗细均匀的细玻璃管,用一段h=20cm的水银柱将一部分空气封 闭在细玻璃管里。当玻璃管水平放置时,管内空气柱长l1=10cm。求当玻璃管开口向上竖直放置时,管内空气柱的长度? (大气压强为 P0=76cmHg,全过程中气体温度不变),例题1、,P0,P1,50cm,10cm,20cm,如图所示,水银柱水平放置时,设玻璃管的横截面积
4、为S,内外气体压强相等 P1=P0=76cmHg,气体体积 V1=10S,例题分析,P0,P2,50cm,20cm,L,玻璃管开口向上竖直放置时如图所示,设气柱长度为l2cm,则气体体积 V2=l2S,气体压强P2=P0+PH=96cmHg,PH,一根长为L=50cm、一端封闭的粗细均匀的细玻璃管,用一段h=20cm的水银柱将一部分空气封 闭在细玻璃管里。当玻璃管水平放置时,管内空气柱长l1=10cm。求当玻璃管开口向上竖直放置时,管内空气柱的长度? (大气压强为 P0=76cmHg,全过程中气体温度不变),解:对管内封闭的空气柱分析 初状态 V1=10S P1=P0=76cmHg 末状态 V
5、2=l2S P2=P0+PH=96cmHg 在此过程中气体温度不变,根据玻意耳定律得: P1V1=P2V2 P110S=P2l2S l2=760/96=7.9cm,解题方法,1、选择研究对象 2、分析气体的始末状态 3、判断研究对象是否满足玻意耳定律适用条件 4、代入数据计算,P1V1=P2V2,因为气体温度不变,根据玻意耳定律得:,解: 初 : P1=? V1=? 末: P2=? V2=?,注意:各物理量单位只需等式左右两边一致即可,不一定转换成国际单位,一课一练P82,6;P83,11;P84,14;P88,15,例题2、 如图所示,T1、T2是封闭在同一容器里的气体在不同的温度下作等温变
6、化时的等温线,判断哪一根等温线温度高?,一课一练P85,1 练习册P70,5,相等时,温度升高,体积增大; T1T2,例题3、一根长1m的一端封闭、粗细均匀的细玻璃管,开口向下竖直插入水银槽中,已知管内被封闭的空气柱长18cm,管内水银面比槽内水银面高40cm,外界大气压为76cmHg。 问:(1)若将玻璃管缓慢向上提升,密闭气体的状态参量将如何变化?管内外汞面高度差将怎样变化?,假设法:假设p不变(水银柱液面高度不变);或气体V不变,密闭气体的T不变,体积V增大,压强p减小,管内外汞面高度差h增大。,红面书P83,9,10,13,(2)若要使管内空气柱长度变为原来的两倍,需将玻璃管缓慢提升多
7、少?,p2=76-(40+18+H-36)=54-H,初: V1=18S P1=76-40=36cmHg 末: V2=36S p2=54-H 由玻意耳定律得 P1V1=P2V2 3618=(54-H)36 H=36cm,例题4、一课一练P85,5 农村中常用来喷射农药的压缩喷雾器的结构如图所示,A的总容积为7.5L,装入药液后,药液上方体积为1.5L。关闭阀门K,用打气筒B每次打进1atm的空气250cm3。(温度保持不变,外界大气压为1atm) 问:(1)要使药液上方气体的压强为4atm,打气筒活塞应打几次?,(2)当A中有4atm的空气后,打开K可喷射药液,直到不能喷射时,喷雾器剩余多少体
8、积的药液?,思路分析: 向喷雾器容器A中打气,是一个等温压缩过程。按实际情况,在A中装入药液后,药液上方不可能是真空,而已有1atm的空气1.5L,把这部分空气和历次打入的空气一起作为研究对象,变质量问题便转化成了定质量问题。,向A中打入空气后,打开阀门K喷射药液,A中空气便经历了一个等温膨胀过程。根据两过程中气体的初、末状态量,运用玻意尔定律,便可顺利求解本题。,B,K,A,(1) 以A中原有空气和n次打入A中的全部气体为研究对象。 由玻意耳定律,可得 p0(VnV0)=p1V 1(1.5+n250 10-3) = 4 1.5 n=18(次),p1,V,一课一练P83,8;P86,7,(2)
9、打开阀门K,直到药液不能喷射,忽略喷管中药液产生的压强,则此时A容器内的气体应等于外界大气压。以A容器内的气体作为研究对象,由玻意耳定律,可得 p1Vp0V V = L 从而,A容器内剩余药液的体积 V剩V总V 7.5 - 6=1.5L,例题5、 一根粗细均匀,两端封闭的玻璃管水平放置,一段长57cm的水银柱将玻璃管中的空气柱分成两段,长度均为30cm,压强均为76cmHg。现将玻璃管缓慢竖立起来,则上下两段空气柱的长度分别为多少?,分析:玻意耳定律只针对一部分气体而言,现在有两部分气体,因此要分别对待。,A:初:p=76cmHg,V=30S 末:pA,VA=LAS pV=pAVA pA=22
10、80/LA,B:初:p=76cmHg,V=30S 末:pB,VB=LBS pV=pBVB pB=2280/LB,LA=40cm LB=20cm,一课一练P87,12,例:自行车打气 自行车内胎中原有压强为 105 Pa 的空气 800 cm3,现用打气筒给它打气,一次可打入同压强的空气400 cm3如果车胎与地面接触时自行车内胎容积为1600 cm3,胎内外气温相等且不变,在负重800 N的情况下,车胎与地面接触面积为20 cm2,应打气儿下?,初状态:p1= 105 Pa V1=800+n400 cm3 末状态:p2=F/S=800/(20*10-4 )= 4*105 Pa V2=1600
11、cm3,根据 p1V1= p2V2 代入数据得:n=14,补充例题:,例:如图为测定肺活量的装置示意图(肺活量大小是一次呼出的空气在大气中的体积),A为倒扣在水中的开口圆筒,测量前排尽其中的空气,测量时被测者尽力吸足空气,再通过B将空气呼出,呼出的空气通过导管进入A内,使A浮起,已知圆筒A的质量为m,横截面积为S,大气压强为P0,水的密度为,筒底浮出筒外水面的高度为h,则被测者的肺活量为多少?,筒内空气: 状态1:p1=p0 V1=? 状态2:p2 = p0+mg/S= p0+ gh V2=(h+h)S,根据 p1V1= p2V2 p0 V1 = ( p0+mg/S)(h+m/S),例:潜水艇
12、排水 潜水艇的贮气筒与水箱相连。当贮气筒中的空气压入水箱后,水箱便排出水,使潜水艇浮起。某潜水艇贮气筒的容积是 2m3,贮有压缩空气。一次,简内一部分空气压入水箱后,排出水的体积是 10 m3,此时简内剩余空气的压强是 95个大气压。设潜水艇位于水面下 200 m,在排水过程中温度不变,求贮气筒内原来压缩空气的压强。(g取 10 ms2 , 大气压强= 105 Pa ),贮气筒内原来压缩空气: 状态1 :p1= ? V1=2 m3 状态2 :p2=95 大气压 V2=?M3 进入水箱内气体: 状态1:p3=95 大气压 V3=V22 M3 状态2:p4=P0+gh = 1+103*10*200/105 =21 大气压 V4= 10 M3,p1V1=p2V2 p12=95V2,p3V3=p4V4 95(V22) =21*10,答案:P1=200 大气压,