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1、8.1 氣體的等溫變化
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1、 知道什么是等溫變化,掌握玻意耳定律的內(nèi)容公式
2、 理解等溫變化的P-V圖象的物理意義
3、 會(huì)用玻意耳定律分析研究有關(guān)的問
【重點(diǎn)難點(diǎn)】
1、確定密閉氣體的壓強(qiáng);探索氣體壓強(qiáng)與氣體體積關(guān)系的實(shí)驗(yàn);引導(dǎo)學(xué)生處理數(shù)據(jù)尋找P與V的規(guī)律。
【課前預(yù)習(xí)】
一、氣體的狀態(tài)及參量
1、研究氣體的性質(zhì),用 、 、 三個(gè)物理量描述氣體的狀態(tài)。
2、溫度:溫度是表示物體 的物理量,從分子運(yùn)動(dòng)論的觀點(diǎn)看,溫度標(biāo)志著物體內(nèi)部 的劇烈程度。
在國(guó)際單位制中,用熱力學(xué)溫標(biāo)表示的溫度,叫做
2、 溫度。用符號(hào) 表示,它的單位是 ,符號(hào)是 。
熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的數(shù)量關(guān)系是:T= t+ 。
3、體積:在國(guó)際單位制中,其單位是 。體積的單位還有升(L)毫升、(mL)1L= m3,1mL= m3。
4、壓強(qiáng):用符號(hào) 表示。在國(guó)際單位制中,壓強(qiáng)的的單位是 。氣體壓強(qiáng)常用的單位還有標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(atm)和毫米汞柱(mmHg),1 atm= Pa= mmHg。
二、玻意耳定律
1、英國(guó)科學(xué)家玻意耳和法國(guó)科學(xué)家馬略特各自通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):一定質(zhì)量的氣體,
3、在溫度不變的情況下,壓強(qiáng)p與體積v成 。這個(gè)規(guī)律叫做玻意耳定律。
2、玻意耳定律的表達(dá)式:pv=C(常量)或者 。其中p1 、v1和p2、v2分別表示氣體在1、2兩個(gè)不同狀態(tài)下的壓強(qiáng)和體積。
三、氣體等溫變化的p—v圖象
一定質(zhì)量的氣體發(fā)生等溫變化時(shí)的p—v圖象如圖所示。圖線的形狀為 。由于它描述的是溫度不變時(shí)的p—v關(guān)系,因此稱它為 線。
一定質(zhì)量的氣體,不同溫度下的等溫線是不同的。
1、 在圖中,一定質(zhì)量的氣體,不同溫度下的兩條等溫線,判斷t1、t2的高低。
2、 畫出p—圖象,說明圖線的形狀,圖線的斜率與
4、溫度的關(guān)系。
【課堂活動(dòng)】
活動(dòng)一、實(shí)驗(yàn)探究氣體等溫變化的規(guī)律
1、 介紹實(shí)驗(yàn)裝置,觀看實(shí)驗(yàn),回答問題。
①哪部分是研究對(duì)象?
②注射器中氣體體積怎樣表示?
③實(shí)驗(yàn)過程中的恒溫是什么溫度?
④為保證注射器中氣體的溫度恒定,在操作時(shí)應(yīng)注意什么?
2、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集
體積V
1
2
3
4
…
壓強(qiáng)P
3、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理
①實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明:一定質(zhì)量的氣體,在溫度不變的條件下,體積增加時(shí),它的壓強(qiáng)就 。
②畫出P-V 和的圖像。
v
p
o
活動(dòng)二、玻意耳定律:
1、
5、定義:一定質(zhì)量的某種氣體,在溫度不變的情況下,_______________________成反比。
2、 公式:____________或____________.
3、適用條件:① ;
② 。
例1:一定質(zhì)量的理想氣體,壓強(qiáng)為3 atm,保持溫度不變,當(dāng)壓強(qiáng)減小2 atm時(shí),體積變化4 L,則該氣體原來的體積為多大?
針對(duì)訓(xùn)練1:一個(gè)足球的容積是2.5L。用打氣筒給這個(gè)足球打氣,每打一次都把體積為125mL、壓強(qiáng)與大氣壓
6、強(qiáng)相同的氣體打進(jìn)球內(nèi)。如果在打氣前足球就已經(jīng)是球形并且里面的壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)相同,打了20次后,足球內(nèi)部空氣的壓強(qiáng)是大氣壓的多少倍?(不考慮打氣過程中溫度的變化)。
針對(duì)訓(xùn)練2:某個(gè)容器的容積是10 L,所裝氣體的壓強(qiáng)是2.0106Pa.如果溫度保持不變,把容器的開關(guān)打開以后,容器里剩下的氣體是原來的百分之幾?(設(shè)大氣壓強(qiáng)是1.0105Pa.)
活動(dòng)三、氣體等溫變化的p-V圖象
1、為了直觀地描述壓強(qiáng)p跟體積V的關(guān)系,通常建立________坐標(biāo)系,如圖所示。圖線的形狀為________。由于它描述的是溫度不變時(shí)的p-V關(guān)系,因此稱它為_________。
2、一定質(zhì)
7、量的氣體,不同溫度下的等溫線是______的。
3、區(qū)別P-V 和的圖像
P-V
物理意義
一定質(zhì)量的氣體,溫度不變時(shí),pV=恒量,p與V成反比,p與就成正比,因此等溫過程的p-V圖象是 的一支。
一定質(zhì)量的氣體,在溫度不變的情況下p與V成反比,在p-圖上的等溫線應(yīng)是 。
圖象特點(diǎn)
溫度高低
一定質(zhì)量的氣體,溫度越高,pV乘積越大必然越大,在p-V圖上的等溫線就越高,圖中T1 T2
直線的斜率為p與V的乘積,斜率越大,pV乘積越大,溫度就越高,圖中T1 T2
例2:如圖所示,為一定質(zhì)
8、量的氣體在不同溫度下的兩條等溫線,則下列說法錯(cuò)誤的是( )
A.從等溫線可以看出,一定質(zhì)量的氣體在發(fā)生等溫變化時(shí),其壓強(qiáng)與體積成反比
B.一定質(zhì)量的氣體,在不同溫度下的等溫線是不同的
C.由圖可知T1>T2
D.由圖可知T1<T2
針對(duì)訓(xùn)練:如圖所示,D→A→B→C表示一定質(zhì)量的某種氣體狀態(tài)變化的一個(gè)過程,則下列說法正確的是( A )
A.D→A是一個(gè)等溫過程
B.A→B是一個(gè)等溫過程
C.A與B的狀態(tài)參量相同
D.B→C體積減小,壓強(qiáng)減小,溫度不變
活動(dòng)四、氣體壓強(qiáng)的計(jì)算方法
例3:三個(gè)長(zhǎng)方體容器中被光滑的活塞封閉一定質(zhì)量的氣體。如圖所示,M為重物質(zhì)量,F(xiàn)是外力,P0
9、為大氣壓,S為活塞面積,m為活塞質(zhì)量,則壓強(qiáng)分別為:
P1= P2= P3=
針對(duì)訓(xùn)練:如圖所示,有一段12 cm長(zhǎng)的汞柱,在均勻玻璃管中封住一定質(zhì)量的氣體,若開口向上將玻璃管放置在傾角為30的粗糙斜面上,處于靜止?fàn)顟B(tài).被封閉氣體壓強(qiáng)為(大氣壓強(qiáng)p0=76 cmHg)( B )
A.76 cmHg B.82 cmHg C.88 cmHg D.70 cmHg
例4:如下圖所示,圓筒形汽缸靜止于地面上,汽缸的質(zhì)量為M,活塞(包括手柄)的質(zhì)量為m,汽缸的內(nèi)部截面積為S,大氣壓強(qiáng)為p0,平衡時(shí)汽缸內(nèi)的容積為V,
(1) 求此時(shí)的氣體壓強(qiáng)P
(2) 若現(xiàn)用手握住活塞手柄慢慢向上提,設(shè)汽缸足夠長(zhǎng),在整個(gè)上提過程中氣體溫度保持不變,并且不計(jì)汽缸內(nèi)氣體的重力及活塞與汽缸壁間的摩擦,求將汽缸提離地面時(shí)活塞上升的距離.
針對(duì)訓(xùn)練:有一質(zhì)量為M的氣缸,用質(zhì)量為m的活塞封有一定質(zhì)量的理想氣體,當(dāng)氣缸水平橫放時(shí),空氣柱長(zhǎng)為L(zhǎng)0(如圖甲所示),若氣缸按如圖乙懸掛保持靜止時(shí),求氣柱長(zhǎng)度為多少。已知大氣壓強(qiáng)為p0,活塞的橫截面積為S,它與氣缸之間無摩擦且不漏氣,且氣體溫度保持不變。