资源简介

(共24张PPT)
2 第2课时
气体的等温变化
第二章 气体、固体和液体
High school physics
理解等温变化的图像，并能利用图像分析实际问题。
02
知道玻意耳定律的内容、公式及适用条件，能用玻意耳定律解答有关问题。
01
重难点
重点
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。
探究气体等温变化的规律
一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强跟体积的倒数成正比，即压强与体积成反比。
玻意耳定律及其应用
01
气体的质量一定，温度不变。
玻意耳定律
1.玻意耳定律
一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比。
2.公式
pV=C(C是常量)或 p1V1=p2V2
常量C与气体的种类、质量、温度有关
3.条件
1.国庆放假，小明带弟弟去湖边游玩，弟弟看到湖水中鱼儿吐出小气泡，非常开心。小明回家后，给弟弟画了一幅鱼儿在水中吐气泡的图，如图。若湖水的温度恒定不变，你认为他画得有没有不合适的地方？(请运用物理知识简要说明)
答案　有，画的气泡大小变化不合适。　
气泡上升过程中，温度不变，气泡内气体压强不断减小，体积应不断增大
2.一定质量的气体温度升高时，pV=C中的C的数值是怎样变化的？为什么？
答案　增大。
若一定质量的气体的体积保持不变，
当温度升高时，压强会增大，
故C值变大。
1.(来自教材改编)(2024·三门峡市高二期中)细长玻璃管用长L0为6.8 cm的水银柱封闭一定质量的空气。当玻璃管开口向下竖直放置时，空气柱长度L1为33 cm；当玻璃管水平放置时，空气柱长度L2为30 cm。求：
(1)大气压强p0(用cmHg来表示)；
(2)玻璃管开口向上竖直放置时空气柱的长度。
答案　 (1) 74.8 cmHg　 (2) 27.5 cm
(1)当玻璃管开口向下竖直放置时，封闭空气的压强为p1=p0-ρgL0
当玻璃管水平放置时，封闭空气的压强为p2=p0
根据玻意耳定律可得p1L1S=p2L2S
联立解得大气压强为p0=74.8 cmHg
(2)当玻璃管开口向上竖直放置时，
封闭空气的压强为p3=p0+ρgL0
根据玻意耳定律可得p1L1S=p3L3S
联立解得空气柱的长度为L3=27.5 cm
2.(2024·邯郸市高二期末)如图甲，空气弹簧
是在密封的容器中充入压缩空气，利用气体的可
压缩性实现其弹性作用的，广泛应用于商业汽车、
巴士、高铁及建筑物基座等的减震装置，具有非
线性、刚度随载荷而变、高频隔振和隔音性能好等优点。空气弹簧的基本结构和原理如图乙，竖直放置，导热良好的汽缸和可以自由滑动的活塞之间密封着一定质量的空气，假设活塞和重物的总质量m=16 kg，活塞横截面积S=1×10-3 m2，汽缸内空气柱的高度h=12 cm，外界温度保持不变，大气压强恒为p0=1×105 Pa，重力加速度大小g取10 m/s2。
(1)初始状态时，求汽缸内部气体的压强p1；
(2)若在重物上施加竖直向下的压力F=140 N，
求稳定后汽缸中空气柱的高度h2
答案　 (1) 2.6×105 Pa　 (2) 7.8 cm
已知：活塞和重物的总质量m=16 kg，活塞横截面积S=1×10-3 m2，
汽缸内空气柱的高度h=12 cm，外界温度保持不变，大气压强恒为p0=1×105 Pa，重力加速度大小g取10 m/s2。初始状态汽缸内部气体压强p1=2.6×105 Pa 。
(1)根据平衡条件得p1S=p0S+mg
解得p1=2.6×105 Pa
(2)在重物上施加竖直向下的压力后，
气体压强为p2=p0+=4.0×105 Pa
根据玻意耳定律得p1hS=p2h2S
解得h2=7.8 cm。
应用玻意耳定律解题的一般步骤
确定研究对象，并判断是否满足玻意耳定律的条件。
确定初、末状态的状态参量(p1，V1)、(p2，V2)。
根据气体等温变化规律列方程求解(注意统一单位)。
注意分析隐含条件，做出必要的判断和说明。
特别提醒　确定气体压强或体积时，只要初、末状态的单位统一即可，没有必要都转换成国际单位制的单位。
3.(来自教材改编)一个足球的容积是2.5 L。用打气筒给这个足球打气，每打一次都把体积为125 mL、压强与大气压相同的气体打进足球内。如果在打气前足球就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？
答案　2倍　前提：打气过程中温度保持不变
将打气前球内的气体和20次打入的气体整体作为研究对象，利用玻意耳定律进行求解。
打气前气体的状态参量为
p1=p0，V1=2.5 L+20×125×10-3 L=5.0 L
打气后气体的状态参量为V2=2.5 L
由玻意耳定律得p2= = = 2p0
得出此结论的前提是打气过程中温度保持不变。
变质量气体问题
变质量问题
温度不变时，向球或轮胎中充气时气体的质量发生变化。
方法：
选择球或轮胎内原有气体和即将打入的气体整体作为研究对象
思路：
定质量气体的问题
转化
气体等温变化的
p-V图像或p- 图像
02
1.气体的压强p随体积V的变化关系如图所示，图线的形状为双曲线的一支，它描述的是温度不变时的p-V关系，称为等温线。
2.一定质量的气体，不同温度下的等温线是不同的。
1.如图所示为一定质量的气体在不同温度下的p-V图线，T1和T2哪一个大？为什么？
答案　T2大。一定质量的气体，当体积一定时温度越高，分子平均速率越大，压强就越大，气体压强与体积的乘积也就越大，在p-V图像上的等温线离坐标原点越远。
2.如图所示为一定质量的气体在不同温度下的p-图线，T1和T2哪一个大？为什么？
答案　T2大。直线的斜率表示p与V的乘积，斜率越大，p与V乘积越大，温度越高。
4.如图是一定质量的某种气体状态变化的p-V图像，气体由状态A变化到状态B的过程中，关于气体的温度和分子平均速率的变化情况，下列说法正确的是
A.都一直保持不变
B.温度先升高后降低
C.温度先降低后升高
D.平均速率先减小后增大
√
由题图可知pAVA=pBVB，所以A、B两状态
的温度相等并在同一等温线上，在p-V图
上作出等温线，如图所示。

由于离原点越远的等温线温度越高，所以从状态A到状态B温度应先升高后降低，分子平均速率先增大后减小，故选B。
气体的等温变化
气体等温变化的p-V图像或p- 图像
内容：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比。
玻意耳定律及其应用
公式：pV=C(C是常量)或 p1V1=p2V2
条件：气体的质量一定，温度不变。
一定质量气体，不同温度下的等温线不同
一定质量气体，斜率越大，p与V乘积越大，温度越高

展开更多......

收起↑