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1.5 气体实验定律
气体压强的产生:大量气体分子对容器壁的频繁撞击，就会对容器壁产生一个稳定的压力，从而产生了压强。
气体内部压强处处相等。
影响气体压强的因素:温度越高，单位体积内的分子数越多，气体的压强越大。
描述一定质量的气体的三个物理量
温度T
体积V
压强P
控制变量
存在怎样的关系呢？
玻意耳定律
PART.01
大量实验证明：一定质量的气体，在保持温度不变的条件下，压强与体积成反比。
英国科学家玻意耳和法国科学空马略特先后独立实验发现，所以称玻意耳定律，也称玻意尔－马略特定律
PV＝C
P1V1＝P2V2
或
由实验数据做出P－1/V图像
微观解释？
科学书屋
1659年，英国物理学家、化学家玻意耳（图1-25)利用胡克研制的真空泵对空气的性质进行研究。1662年，他出版了《关于空气的弹力和重量学说的答辩》一书。书中不但阐述了温度恒定时气体的压强与体积成反比的规律，还描述了另一个实验，表明空气在加热时压强会增大。1676年，法国物理学家马略特也独立得出结论，在表述上比玻意耳的表述更完整，数据也更令人信服。因此，这一定律也被称为玻意耳－马略特定律。
在温度不变的情况下，p与V的函数图像是双曲线的一支。温度越高,其等温线离原点越远。这种表示等温过程的图线称为气体的等温线。一定质量的气体，在不同温度下，等温线的位置也不相同。
等温线
物理意义：等温线上的某点表示气体的一个确定状态。同一条等温线上的各点温度相同，即p与V乘积相同。
如图1-26所示，将粗细均匀且一端开口的玻璃管放置在水平桌面上，管内用长为h 的水银封闭着一段长度为l。的空气柱。已知大气压强为P0，当把玻璃管开口朝上缓慢地竖立起来时，管内空气柱的长度变为多少？
解
用气体定律解题的步骤
1．确定研究对象．被封闭的气体(满足质量不变的条件)；
2．用一定的数字或表达式写出气体状态的初始条件(p1，V1，T1，p2，V2，T2)；
3．根据气体状态变化过程的特点，列出相应的气体公式；
4．将各初始条件代入气体公式中，求解未知量；
5．对结果的物理意义进行讨论．
给某包装袋充入氮气后密封，在室温下，袋中气体压强为1个标准大气压，体积为1L。将其缓慢压缩到压强为1.5个标准大气压时，气体的体积变为0.6L。请通过计算判断该包装袋是否漏气。
解
因此包装袋有漏气
也可以通过计算没有漏气情况下体积变为0.6L时的压强来判断是否漏气。
例、如图所示，是一定质量的某种气体状态变化的p-V图象，气体由状态A变化到状态B的过程中，气体分子平均速率的变化情况是( )
A.一直保持不变
B.一直增大
C.先减小后增大
D.先增大后减小
pV先增大后减小
T先增大后减小
C
查理定律
PART.02
高压锅内的食物易熟
打足了气的车胎在阳光下曝晒会胀破
一定质量的气体，保持体积不变时，压强与温度有什么关系？
大量实验证明：一定质量的气体，在保持体积不变的条件下，压强与热力学温度成正比。
法国科学家查理通过实验发现的这个规律，所以称为查理定律。
或
微观解释？
等容线：一定质量气体的等容线p－T 图象，其延长线经过坐标原点，斜率反映体积大小．
等容线的物理意义．
　①图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一根等容线上各
状态的体积相同。
②不同体积下的等容线，斜率越大，体积越小（同一温度下，压
强大的体积小）如图所示，V2p=CT中的C与气体的种类、质量、体积有关．
一定质量的气体在等容时，升高（或降低）相同的温度，所增加（或减小）的压强是相同的．
　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Δp与摄氏温度Δt的变化成正比．
物理聊吧
夏天给轮胎充气时，一般都不能充太足。请讨论这是为什么？
例、汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故，太低又会造成耗油量上升.已知某型号轮胎能在－40℃-90℃正常工作, 为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过3.5 atm，最低胎压不低于1.6 atm，那么, 在t＝20℃时给该轮胎充气，充气后的胎压在什么范围内比较合适（设轮胎的体积不变）
t＝ － 40℃时，即T=233K时的胎压等于1.6atm
t＝90℃时，即T=363K时的胎压等于3.5atm
pmin=2.01atm pmax＝2.83atm
盖—吕萨克定律
PART.03
一定质量的气体，保持压强不变时，体积与温度有什么关系？
大量实验证明：一定质量的气体，在保持压强不变的条件下，体积与热力学温度成正比。
法国科学家盖－吕萨克通过实验发现的这个规律，所以称为盖－吕萨克定律。
或
微观解释？
等压线：其延长线经过坐标原点，斜率反映压强大小。
等压线的物理意义
　①图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一根等压线上各状态的压强相同．
　②不同压强下的等压线，斜率越大，压强越小（同一温度下，体积大的压强小）如图所示p2V=CT 中的C 与气体的种类、质量、压强有关．
注意： V正比于T 而不正比于t，但 V t
一定质量的气体发生等压变化时，升高（或降低）相同的温度，增加（或减小）的体积是相同的．
v
A
B
例、如图所示，水平放置的汽缸内壁光滑，活塞厚度不计，在A、B两处设有限制装置，使活塞只能在A、B之间运动，A左面汽缸的容积为V, A、B之间的容积0.1V。开始时活塞在A处，缸内气体的压强为0.9p（p为大气压强），温度为T，现缓慢加热汽缸内气体，直至活塞到达B处。
（1）活塞刚离开A处时的温度TA；
（2）求活塞刚到B处时的温度TB
10T/9
11T/9
三个气体实验定律，都是在压强不太大、温度不太低的情况下总结出来的。
气体实验定律的适用条件
玻意耳－马略特定律
盖－吕萨克定律
查理定律
气体实验定律
因为压强如果太大、温度如果太低，气体会液化，甚至变成固体。
物理学中把严格遵循以上三个实验定律的气体称为理想气体。
从微观角度看
理想气体的分子大小与分子间的距离相比可忽略不计；除了碰撞外，分子间的相互作用可忽略不计。
理想气体的分子势能可忽略不计，其内能只是所有分子热运动动能总和。
一定质量理想气体的内能只与气体的温度有关，而与气体的体积无关。
如图所示，固定的竖直气缸内有一个活塞，活塞的质量为m，活塞横截面积为S，气缸内封闭着一定质量的气体。现对缸内气体缓慢加热，并在活塞上缓慢加沙子，使活塞位置保持不变。忽略活塞与气缸壁之间的摩擦，已知气缸内气体的初始热力学温度为T0，大气压强为P0，重力加速度大小为g。试求当所加沙子的质量为M时，气缸内气体的温度。
解
讨论
如果活塞上方是靠一根固定的轻杆顶着，当温度升高到T时轻杆对活塞的推力为多少？
在上述例题中，已知最初缸内气体的高度为h0。如果保持活塞上方所加的沙子不变，继续对气缸缓慢加热，活塞缓慢向上移动距离h，此时气缸内气体温度是多少？
解
拓展一步
如果气体的体积、压强、温度同时变化，又会遵循什么规律呢？
玻意耳定律
查理定律
一定质量的理想气体状态发生变化时，压强、体积和温度变化所遵循的规律，称为理想气体状态方程。式中C是常量，与气体的种类和质量有关。
式中P1、V1、T1 和P2、V2、T2 表示气体两个不同状态下的压强、体积和热力学温度。
谢谢！

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