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气体的等温变化
第二章 气体、固体和液体
思考与讨论：
新课引入
在庆典活动中放飞的气球，会飞到我们看不见的地方。随着气球的升空，大气压在减小，温度在降低，气球在膨胀......看来，一定质量的气体的压强、体积和温度三个状态参量之间是有联系的。那么，它们会有怎样的联系呢？
生活实验：
新课引入
定性研究：
健身球自然放地面上时，手摸球的触感——很软；
一个人压在健身球上面，手摸球的触感——很硬。
将针筒的细口堵上，用力向里压柱塞，越往里压会有什么感觉？
结论：质量一定的气体，体积越小，压强越大。
一、探究气体等温变化的规律
等温变化：
一定质量的气体，在温度不变的条件下，其压强与体积变化时的关系。
实验目的：
在温度保持不变时，研究一定质量气体的压强P和体积V的关系
实验方法：控制变量法
实验器材：
铁架台、注射器、刻度尺、压力表(压强表)，
注射器下端用橡胶塞密封，上端用柱塞封闭一段空气柱
一、探究气体等温变化的规律
1、选定一个热力学系统：
一、实验思路
注射器内被封闭的空气柱
①柱塞上涂上润滑油（凡士林） 主要是防止漏气
2、实验要求：
⑴保证气体质量一定——不漏气。
②注射器下端的开口有橡胶套
一、探究气体等温变化的规律
①让空气柱的体积变化不要太快（缓慢拉动活塞，容器透热）
一、实验思路
②不能用手触摸玻璃管，环境恒温。
⑵保证温度不发生明显的变化。
二、物理量的测量
需要测量空气柱的体积V和空气柱的压强p
从压力表读取
压强p：
体积V：
定量研究：
空气柱长度L× 空气柱的横截面积S
空气柱的长度L可以通过刻度尺读取
实验：探究气体等温变化的规律
新课讲授
新课讲授
数据处理：
P-V图像
新课讲授
数据处理：
P-1/V图像
数据处理：
新课讲授
误差来源：
注射器与传感器相连部分的体积没有考虑。
减小误差的方法
应该使用较大的注射器，在实验过程中，气体的体积不宜压得太小，这样使那一部分的体积可以忽略不计。
一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强P跟体积V成反比
1、内容：
2、表达式：
适用条件: ①一定质量的气体 ②气体温度保持不变
其中P1，V1和P2，V2分别表示气体在1，2两个状态下的压强和体积
英国物理学家玻意耳和法国物理学家马略特各自通过实验发现：
玻意耳定律:
二、气体的等温变化的规律
玻意耳定律:
二、气体的等温变化的规律
说明：
常量c与气体的种类、质量、温度有关。（ PV=C=nRT ）
对一定质量的某种气体：温度不变，C不变；
对一定质量的某种气体：温度越高，C越大．
T1
T2
气体的等温变化规律
3、等温变化的P-V图象
形状：P-V图像为双曲线的一支。
面积：S=PV=C
图线上各状态点对应的“面积”不变
V
p
0
等温线
气体体积一定时，分子的数密度一定；温度越高，气体压强越大。所以T1气体的等温变化规律

（1）斜率越大，PV乘积越大，温度越高。
（2）一定质量气体，不同温度下的等温线是不同的。
T1
T2
斜率：k=P/(1/V) =PV=C=nRT
等温线
T1p
0
用传感器探究气体等温变化的规律
读数次数 1 2 3 4 5
压强/KPa
体积/ml
12
84.90
14
72.80
6
159.40
8
124.80
10
101.10
用传感器探究气体等温变化的规律
数据分析
三、封闭气体压强的分析与计算
1.静止或匀速运动系统中压强的计算方法
(1)力平衡法：选取与封闭气体接触的液柱(或活塞、汽缸)为研究对象进行受力分析，由F合＝0列式求气体压强。
下列各图装置均处于静止状态。设大气压强为P0，用水银封闭一定量的气体在玻璃管中，求封闭气体的压强P
P =ρgh
P = cmHg（柱）
P—帕
h—米
P =P0+ρgh
P =P0- ρgh
h
②
当压强单位取帕斯卡（帕）时
当压强单位取cmHg时
P =P0＋Ph
= P0+h
P =P0-Ph
=P0- h
h
③
P =P0
h
①
新课讲授
连通器原理：在连通器中，同一种液体(中间液体不间断)的同一水平液面上的压强相等，如图中同一液面C、D处压强相等，pA＝p0＋ph。
连通器模型(用液体封闭一定质量的气体)
如图，U形管竖直放置.根据连通器原理可知，同一液体中的相同高度处压强一定相等，所以气体B和A的压强关系可由图中虚线联系起来.则有pB＋ρgh2＝pA.
而pA＝p0＋ρgh1，
所以气体B的压强为
pB＝p0＋ρg(h1－h2).
PA =P0+h1
PB=P0+h1-h2
h
④
h
⑤
h
⑥
P =P0+ρgh
P =P0- ρgh
P =P0 - ρgh
当压强单位取帕斯卡（帕）时
当压强单位取cmHg时
P =P0-Ph
=P0- h
P =P0＋Ph
= P0+h
P =P0-Ph
=P0- h
2.容器加速运动时封闭气体压强的计算
当容器加速运动时，通常选与气体相关联的液柱、汽缸或活塞为研究对象，并对其进行受力分析，然后由牛顿第二定律列方程，求出封闭气体的压强。
当竖直放置的玻璃管向上加速运动时，对液柱受力分析有：
pS-p0S-mg＝ma
玻璃管水平向右加速运动时，对液柱受力分析有：
PS-P0S=ma
D
课堂练习
课堂练习
AC
课堂练习
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