1.2氣體 1.2.1氣體的等溫變化,一、探究氣體等溫變化的規(guī)律 1.氣體狀態(tài)參量：氣體的三個(gè)狀態(tài)參量為_(kāi)、_、_。 2.等溫變化：一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的條件下其_與_的變化關(guān)系。 3.實(shí)驗(yàn)探究 (1)實(shí)驗(yàn)器材：鐵架臺(tái)、_、氣壓計(jì)等。 (2)研究對(duì)象(系統(tǒng))：注射器內(nèi)被封閉的_。 (3)實(shí)驗(yàn)方法：控制氣體_和_不變，研究氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系。,壓強(qiáng)p,體積V,溫度T,壓強(qiáng),體積,注射器,空氣柱,溫度,質(zhì)量,氣壓計(jì),刻度尺,直線(xiàn),正比,反比,思維拓展 如圖1所示為“探究氣體等溫變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中如何保證氣體的質(zhì)量和溫度不變？,圖1,答案(1)保證氣體質(zhì)量不變的方法：采用實(shí)驗(yàn)前在柱塞上涂好潤(rùn)滑油，以免漏氣，保證氣體質(zhì)量不變。 (2)保證氣體溫度不變的方法 采用改變氣體體積時(shí)，緩慢進(jìn)行，等穩(wěn)定后再讀出氣體壓強(qiáng)的方法，以防止氣體體積變化太快，氣體的溫度發(fā)生變化。 采用實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不用手接觸注射器的圓筒的方法，以防止圓筒從手上吸收熱量，引起內(nèi)部氣體溫度變化。,溫度,反比,質(zhì)量,溫度,p2V2,思維拓展 玻意耳定律的表達(dá)式pVC中的C是一個(gè)與氣體無(wú)關(guān)的常量嗎？ 答案pVC中的常量C不是一個(gè)普適恒量，它與氣體的種類(lèi)、質(zhì)量、溫度有關(guān)，對(duì)一定質(zhì)量的氣體，溫度越高，該恒量越大。,三、氣體等溫變化的pV圖象 1.概念：如圖2，一定質(zhì)量的理想氣體的pV圖線(xiàn)的形狀為_(kāi)，它描述的是溫度不變時(shí)的pV關(guān)系，稱(chēng)為等溫線(xiàn)。,圖2 2.分析：一定質(zhì)量的氣體，不同溫度下的等溫線(xiàn)是_的。,雙曲線(xiàn),不同,封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算方法,要點(diǎn)歸納 1.靜止或勻速運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中壓強(qiáng)的計(jì)算方法 (1)參考液片法：選取假想的液體薄片(自身重力不計(jì))為研究對(duì)象，分析液片兩側(cè)受力情況，建立受力平衡方程消去面積，得到液片兩側(cè)壓強(qiáng)相等，進(jìn)而求得氣體壓強(qiáng)。 例如，圖3中粗細(xì)均勻的U形管中封閉了一定質(zhì)量的氣體A，在其最低處取一液片B，由其兩側(cè)受力平衡可知(pAph0)S(p0phph0)S即pAp0ph。,圖3 (2)力平衡法：選取與封閉氣體接觸的液柱(或活塞、汽缸)為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，由F合0列式求氣體壓強(qiáng)。 (3)連通器原理：在連通器中，同一種液體(中間液體不間斷)的同一水平液面上的壓強(qiáng)相等，如圖中同一液面C、D處壓強(qiáng)相等，pAp0ph。,2.容器加速運(yùn)動(dòng)時(shí)封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算：當(dāng)容器加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，通常選與氣體相關(guān)聯(lián)的液柱、汽缸或活塞為研究對(duì)象，并對(duì)其進(jìn)行受力分析，然后由牛頓第二定律列方程，求出封閉氣體的壓強(qiáng)。,圖4,精典示例 例1 如圖5所示，豎直放置的U形管，左端開(kāi)口，右端封閉，管內(nèi)有a、b兩段水銀柱，將A、B兩段空氣柱封閉在管內(nèi)。已知水銀柱a長(zhǎng)h1為10 cm，水銀柱b兩個(gè)液面間的高度差h2為5 cm，大氣壓強(qiáng)為75 cmHg，求空氣柱A、B的壓強(qiáng)分別是多少？,圖5,解析設(shè)管的截面積為S，選a的下端面為參考液面，它受向下的壓力為(pAph1)S， 受向上的大氣壓力為p0S，由于系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，則(pAph1)Sp0S， 所以pAp0ph1(7510)cmHg 65 cmHg， 再選b的左下端面為參考液面，由連通器原理知：液柱h2的上表面處的壓強(qiáng)等于pB，則(pBph2)SpAS，所以pBpAph2(655)cmHg60 cmHg。 答案65 cmHg60 cmHg,求氣體壓強(qiáng)的方法 (1)以封閉氣體的液面或活塞為研究對(duì)象。 (2)分析其受力情況。 (3)由平衡條件或牛頓第二定律列出方程，從而求得氣體的壓強(qiáng)。,針對(duì)訓(xùn)練1 如圖6，一汽缸水平固定在靜止的小車(chē)上，一質(zhì)量為m、面積為S的活塞將一定量的氣體封閉在汽缸內(nèi)，平衡時(shí)活塞與汽缸底相距L。現(xiàn)讓小車(chē)以一較小的水平恒定加速度向右運(yùn)動(dòng)，穩(wěn)定時(shí)發(fā)現(xiàn)活塞相對(duì)于汽缸移動(dòng)了距離d。已知大氣壓強(qiáng)為p0，不計(jì)汽缸和活塞間的摩擦，且小車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)，大氣對(duì)活塞的壓強(qiáng)仍可視為p0，整個(gè)過(guò)程中溫度保持不變。求小車(chē)的加速度的大小。,圖6,對(duì)玻意耳定律的理解和應(yīng)用,要點(diǎn)歸納 1.成立條件：玻意耳定律p1V1p2V2是實(shí)驗(yàn)定律，只有在氣體質(zhì)量一定、溫度不變的條件下才成立。 2.常量C：玻意耳定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式pVC中的常量C不是一個(gè)普適恒量，它與氣體的種類(lèi)、質(zhì)量、溫度有關(guān)，對(duì)一定質(zhì)量的氣體，溫度越高，該恒量C越大。,3.應(yīng)用玻意耳定律的思路和方法 (1)確定研究對(duì)象，并判斷是否滿(mǎn)足玻意耳定律成立的條件。 (2)確定始末狀態(tài)及狀態(tài)參量(p1、V1，p2、V2)。 (3)根據(jù)玻意耳定律列方程p1V1p2V2，代入數(shù)值求解(注意各狀態(tài)參量要統(tǒng)一單位)。 (4)有時(shí)要檢驗(yàn)結(jié)果是否符合實(shí)際，對(duì)不符合實(shí)際的結(jié)果要舍去。,精典示例 例2 粗細(xì)均勻的U形管，右端封閉有一段空氣柱，兩管內(nèi)水銀面高度差為19 cm，封閉端空氣柱長(zhǎng)度為40 cm，如圖7所示。問(wèn)向左管再注入多少水銀可使兩管水銀面等高？(已知外界大氣壓強(qiáng)p076 cmHg，灌入水銀過(guò)程中溫度保持不變。),圖7,解析以右管中被封閉空氣為研究對(duì)象?？諝庠诔鯛顟B(tài)其p1p0ph(7619) cmHg57 cmHg，V1L1S40S；末狀態(tài)p2p076 cmHg，V2L2S。則由玻意耳定律p1V1p2V2得：5740S76L2S，L230 cm。需加入的水銀柱長(zhǎng)度應(yīng)為h2(L1L2)39 cm。 答案39 cm,應(yīng)用玻意耳定律解題時(shí)應(yīng)注意的兩個(gè)問(wèn)題 (1)應(yīng)用玻意耳定律解決問(wèn)題時(shí)，一定要先確定好兩個(gè)狀態(tài)的體積和壓強(qiáng)。 (2)確定氣體壓強(qiáng)或體積時(shí)，只要初末狀態(tài)的單位統(tǒng)一即可，沒(méi)有必要都化成國(guó)際單位制。,針對(duì)訓(xùn)練2 如圖8所示，一個(gè)粗細(xì)均勻、導(dǎo)熱良好、裝有適量水銀的U形管豎直放置，右端與大氣相通，左端封閉長(zhǎng)l120 cm 的氣柱，兩管中水銀面等高?，F(xiàn)將右端與一低壓艙(未畫(huà)出)接通，穩(wěn)定后右管水銀面高出左管水銀面h10 cm。環(huán)境溫度不變，大氣壓強(qiáng)p075 cmHg，求穩(wěn)定后低壓艙內(nèi)的壓強(qiáng)(用cmHg作單位)。,圖8,解析設(shè)U形管橫截面積為S，則初始狀態(tài)左端封閉氣柱體積可記為V1l1S，由兩管中水銀面等高，可知初始狀態(tài)左端封閉氣柱壓強(qiáng)為p0。當(dāng)右管水銀面高出左管10 cm時(shí)，左管水銀面下降5 cm，氣柱長(zhǎng)度增加5 cm，此時(shí)氣柱體積可記為V2(l15 cm)S，低壓艙內(nèi)的壓強(qiáng)記為p，則左管氣柱壓強(qiáng)p2p10 cmHg，根據(jù)玻意耳定律得：p0V1p2V2 即p0l1S(p10 cmHg)(l15 cm)S 代入數(shù)據(jù)，解得：p50 cmHg。 答案50 cmHg,精典示例 例3 如圖9所示是一定質(zhì)量的某種氣體狀態(tài)變化的pV圖象，氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過(guò)程中，氣體分子平均速率的變化情況是(),圖9,A.一直保持不變B.一直增大 C.先減小后增大D.先增大后減小 解析由題圖可知，pAVApBVB，所以A、B兩狀態(tài)的溫度相等，在同一等溫線(xiàn)上，在直線(xiàn)AB上取一點(diǎn)，P、V值的乘積大于A點(diǎn)的p、V乘積，所以從狀態(tài)A到狀態(tài)B溫度應(yīng)先升高后降低，分子平均速率先增大后減小。 答案D,針對(duì)訓(xùn)練3 (多選)如圖10所示，DABC表示一定質(zhì)量的某種氣體狀態(tài)變化的一個(gè)過(guò)程，則下列說(shuō)法正確的是(),圖10,A.DA是一個(gè)等溫過(guò)程 B.AB是一個(gè)等溫過(guò)程 C.TATB D.BC體積增大，壓強(qiáng)減小，溫度不變 解析DA是一個(gè)等溫過(guò)程，A正確；BC是等溫線(xiàn)，而A到B溫度升高，B、C錯(cuò)誤；BC是一個(gè)等溫過(guò)程，V增大，p減小，D正確。 答案AD,