气体压强和体积关系.ppt
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 V2=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,p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=P2V23618=（54-H）36H=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)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=2280/LA,B：初：p=76cmHg,V=30S 末：pB,VB=LBS pV=pBVB pB=2280/LB,LA=40cmLB=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 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=p2V2p12=95V2,p3V3=p4V495(V22)=21*10,答案：P1=200 大气压,
