气体的等温、等压、等容变化.ppt
,选修3-3,选修3-3,第八章 气体,第八章 气体,课 题第1节 气体的等温变化第2节 气体的等容和等压变化,1、温度,热力学温度T：开尔文T=t+273K,2、体积,一、气体的状态参量,3、压强,体积V单位：L、mL,压强p单位：Pa（帕斯卡）,问题：一定质量的气体，它的温度、体积和压强三个量之间变化是相互对应的。我们如何确定三个量之间的关系呢？,二、气体状态变化的研究方法,控制变量的方法,在物理学中，当需要研究三个物理量之间的关系时，往往采用“保持一个量不变，研究其它两个量之间的关系，然后综合起来得出所要研究的几个量之间的关系”。,二、气体状态变化的研究方法,前面的学习中，曾经采用过“控制变量的方法”来研究三个变量之间的关系，如：1、牛顿第二定律（、F、m）2、电阻定律、欧姆定律,如何研究气体三个状态参量T、V、p之间的关系？研究1：温度（T）保持不变时，体积（V）和压强（p）之间的关系。研究2：体积（V）保持不变时，压强（p）和温度（T）之间的关系。研究3：压强（p）保持不变时，体积（V）和温度（T）之间的关系。,控制变量的方法,得出规律,二、气体状态变化的研究方法,等压变化,等温变化,等容变化,实验研究,气体的等温变化,（1）实验目的：在温度保持不变时，研究一定质量气体的压强和体积的关系。,演示实验（看课本）,研究的是哪一部分气体?,怎样保证 T 不变?,如何测 V?,如何改变 p?,（2）实验装置1 实验装置2,思考：,1、英国科学家玻意耳和法国科学家马略特各自通过实验发现：一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强p与体积v成。这个规律叫做玻意耳定律。,玻意耳定律,反比,2、玻意耳定律的表达式：或。式中p1、V1和p2、V2表示气体在 的压强和体积。,两个不同状态,pV=C,p1V1=p2V2,3、一定质量的气体发生等温变化时的p-V图象如图所示。图线的形状为。由于它描述的是温度不变时的p-V关系，故称它为 线。,玻意耳定律,双曲线,等温线,*在A、B两个注射器中分别封闭1105Pa、300mL和1105Pa、400mL的空气，在相同的环境温度下，将它们的体积缓慢的压缩一半，其压强分别为多少？,思考与讨论,解析：,对A系统,初态：,末态：,*在A、B两个注射器中分别封闭1105Pa、300mL和1105Pa、400mL的空气，在相同的环境温度下，将它们的体积缓慢的压缩一半，其压强分别为多少？,思考与讨论,解析：,同理，对B系统,初态：,末态：,问题：请在上面分析的基础上，用玻意耳定律计算不同体积气体的压强，完成下列表格，并在同一个p-V坐标中分别作出A、B的p-V图象，比较图线的区别，并解释原因。,思考与讨论,1 1.2 1.5 2 3,1 1.3 2 2.7 4,0,1 1.2 1.5 2 3,1 1.3 2 2.7 4,解释原因：因为A、B气体初始压强、温度均相同，A体积小于B，所以A气体的质量小于B。,相同温度下的等温变化p-V图象不同，是因为封闭气体的质量不同。质量越大，pV乘积越大。,课本P19：一定质量的气体在不同温度下的等温线是不同的。如图中有三条等温线，你能判断哪条表示温度较高时的情形？你是根据什么做出判断的？,思考与讨论,V3V2V1,pV=C,C3C2C1,结论:t3t2t1,取:p3=p2=p1,3、一定质量的气体发生等温变化时的p-V图象如图所示。图线的形状为。由于它描述的是温度不变时的p-V关系，故称它为 线。,玻意耳定律,双曲线,等温线,（2）相同温度下，不同质量气体的等温线也是 的。质量越大，pV乘积。,（1）一定质量的气体，不同温度下的等温线是 的。温度越高，pV乘积。,（3）一定质量的气体的 图象，图线的形状是，图线的斜率与温度的关系是。,越大,越大,不同,不同,过原点的直线,斜率越大温度越高,3、一定质量的气体发生等温变化时的p-V图象如图所示。图线的形状为。由于它描述的是温度不变时的p-V关系，故称它为 线。,玻意耳定律,双曲线,等温线,（1）玻意耳定律是（2）研究对象：（3）适用条件:（4）适用范围：（5）式中C与哪些因素有关？,4、注意：,一定质量的气体 温度保持不变 T不太低 p不太大,理想气体,玻意耳定律,与气体的种类、质量、温度有关,实验定律。,1、一个足球的体积是2.5L。用打气筒给这个足球打气，每一次都把体积为125mL，压强与大气压相同的气体打进球内。如果在打气前足球已经是球形并且里面的压强与大气压相同，打了20次后，足球内部空气的压强是大气压的多少倍？你在得出结论时考虑到了什么前提？实际打气时能满足你的前提吗？,典型例题,参考答案：（1）2p0,（2）打气过程气体温度应保持不变,实际打气过程温度会有一些变化,压缩气体做功，气体内能增大,2、水银气压计中混入一个气泡，上升到水银柱的上方，使水银柱上方不再是真空。当实际大气压相当于768mm高的水银柱产生的压强时，这个水银气压计的读数只有750mm，此时管中水银面到管顶的距离为80mm。当这个气压计的读数为740mm水银柱时，实际的大气压是多少？设温度保持不变。,典型例题,参考答案：756mmHg,3、在验证玻意耳定律的实验中，实验小组记录了一系列数据。但是，仅就以下表格中的两组数据来看，小王和小李却有完全不同的看法：小王认为，这两组数据很好地体现了玻意耳定律的规律，因为两组数据p和V的乘积几乎相等，说明p与V成反比；小李却认为，如果把这两组数据在纵坐标为p，横坐标为1/V的坐标系中描点，这两点连线的延长线将不经过坐标原点，因此这两组数据没有反映玻意耳定律的规律。对此你有什么看法？,典型例题,小王：只用两组数据得出结论，不科学,小李：只用两组数据作图线，不科学,1、玻意耳定律,三、气体实验三定律,2、查理定律,3、盖吕萨克定律,查理定律,正比,1、法国科学家查理发现，一定质量的气体在体积不变时，各种气体的压强与温度之间都有线性关系。从图甲可以看出，在等容过程中，压强p与摄氏温度t是一次函数关系，不是简单的 关系。,气体压强为零时其温度为零,热力学温度的零度，即绝对零度,如果把图甲直线AB延长至与横轴相交，把交点当做坐标原点。建立新的坐标系，如图乙所示，那么这时的压强与温度的关系就是正比例关系了。图乙坐标原点的意义为。可以证明，当气体的压强不太大，温度不太低时，坐标原点代表的温度就是。,2、查理定律的内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成。,正比,查理定律,3、公式：或。,注意：p与热力学温度T成正比，不与摄氏温度成正比，但压强的变化p与摄氏温度t的变化成正比。,一定质量的气体在等容变化时，升高（或降低）相同的温度，所增加（或减小）的压强是相同的。,如何理解？,2、查理定律的内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成。,正比,查理定律,4、一定质量的气体发生等容变化时的p-T图象称为。图线的形状为 线。,3、公式：或。,等容线,过原点的直,V3V2V1,如图所示是一定质量的某种气体在不同体积下的几条等容线，其体积的大小关系是。,斜率越大，体积越小.,1、某种气体在状态时压强2105Pa，体积为1m3，温度为200K。（1）它在等温过程中由状态A变为状态B，状态B 的体积为2m3，求状态B 的压强。（2）随后，又由状态B 在等容过程中变为状态C，状态C 的温度为300K，求状态C 的压强。,典型例题,解析：,容器中气体为研究对象,A状态：,B状态：,C状态：,1、某种气体在状态时压强2105Pa，体积为1m3，温度为200K。（1）它在等温过程中由状态A变为状态B，状态B 的体积为2m3，求状态B 的压强。,典型例题,解析：,容器中气体为研究对象,A状态：,B状态：,C状态：,（1）气体由状态A 变为状态B 的过程遵从玻意耳定律：,1、某种气体在状态时压强2105Pa，体积为1m3，温度为200K。（2）随后，又由状态B 在等容过程中变为状态C，状态C 的温度为300K，求状态C 的压强。,典型例题,解析：,容器中气体为研究对象,A状态：,B状态：,C状态：,（2）气体由状态B变为状态C的过程遵从查理定律：,2、查理定律的内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成。,正比,查理定律,4、一定质量的气体发生等容变化时的p-T图象称为。图线的形状为 线。,3、公式：或。,等容线,过原点的直,（1）查理定律：实验定律。（2）研究对象：一定质量的气体（3）适用条件：体积不变（4）适用范围：温度不太低、压强不太高,（5）式中的C与哪些因素有关？,气体的种类、质量、体积,5、注意点,斜率越大，体积越小。,1、盖吕萨克定律内容：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积V与热力学温度T成 比。,2、公式：或。,3、一定质量的气体发生等压变化时，表示变化过程的V-T图象称为。等压线是 线。如图所示，是一定质量的某种气体在不同压强下的几条等压线，其压强的大小关系是。,盖吕萨克定律,正比,等压线,过原点的直,p3p2p1,斜率越大，压强越小。,1、盖吕萨克定律内容：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积V与热力学温度T成 比。,2、公式：或。,3、一定质量的气体发生等压变化时，表示变化过程的V-T图象称为。等压线是 线。,盖吕萨克定律,正比,等压线,过原点的直,（1）盖吕萨克定律是实验定律。（2）研究对象：一定质量的气体（3）适用条件：压强不变（4）适用范围：温度不太低、压强不太高,（5）式中的C与哪些因素有关？,气体的种类、质量、压强,4、注意点,1、盛有氧气的钢瓶，在170C的室内测得氧气的压强是9.31106pa。当钢瓶搬到-130C的工地上时，瓶内氧气的压强变为8.15106pa。钢瓶是不是漏气？为什么？,典型例题,解析：,钢瓶中氧气为研究对象,初态：,末态：,钢瓶若不漏气，则瓶内氧气应遵循查理定律，即：,代入题中给出数据，得,故钢瓶漏气,2、如图所示，向一个空的铝制饮料罐（即易拉罐）中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱（长度可以忽略）。如果不计大气压的变化，这就是一个简易“气温计”。已知铝罐的容积是360cm3，均匀吸管内部的横截面积为0.2cm2，吸管的有效长度为20cm，当温度为250C时，油柱离管口10cm。（1）吸管上标刻温度值时，刻度 是否应该均匀？（2）估算这个气温计的测量范围。,典型例题,2、如图所示，向一个空的铝制饮料罐（即易拉罐）中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱（长度可以忽略）。如果不计大气压的变化，这就是一个简易“气温计”。已知铝罐的容积是360cm3，均匀吸管内部的横截面积为0.2cm2，吸管的有效长度为20cm，当温度为250C时，油柱离管口10cm。（1）吸管上标刻温度值时，刻度是否应该均匀？,典型例题,解析：,饮料罐中气体为研究对象,初态：,末态：,等压变化时遵循盖吕萨克定律：,即：,代入数据：,刻度是均匀的,2、如图所示，向一个空的铝制饮料罐（即易拉罐）中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱（长度可以忽略）。如果不计大气压的变化，这就是一个简易“气温计”。已知铝罐的容积是360cm3，均匀吸管内部的横截面积为0.2cm2，吸管的有效长度为20cm，当温度为250C时，油柱离管口10cm。（2）估算这个气温计的测量范围。,典型例题,解析：,时,因此这个温度计可以测量的温度范围为：,小结,1、一定质量的气体在等温变化时，遵守玻意耳定律2、一定质量的气体在等容变化时，遵守查理定律3、一定质量的气体在等压变化时，遵守盖吕萨克定律,
