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1、第八章氣 體目標定位學案1氣體的等溫變化知識探究自我檢測一、封閉氣體壓強的計算1.在圖1中，C、D兩處液面水平且等高，液體密度為，其他條件已標于圖上，試求封閉氣體A的壓強.問題設(shè)計知識探究圖1答案同一水平液面C、D處壓強相同，可得pAp0gh.2.在圖2中，氣缸置于水平地面上，氣缸截面積為S，活塞質(zhì)量為m，設(shè)大氣壓為p0，試求封閉氣體的壓強.圖2答案以活塞為研究對象，受力分析如圖，由平衡條件得mgp0SpS封閉氣體壓強的計算方法主要有：1.取等壓面法根據(jù)同種液體在同一水平液面處 相等，在連通器內(nèi)靈活選取等壓面，由兩側(cè)壓強相等列方程求氣體壓強.2.力平衡法對于平衡態(tài)下用液柱、活塞等封閉的氣體壓強
2、，可對液柱、活塞等進行受力分析，由F合 列式求氣體壓強.壓強0要點提煉3.牛頓第二定律法當封閉氣體所在的系統(tǒng)處于力學非平衡態(tài)時通常選擇與封閉氣體相關(guān)聯(lián)的液柱、活塞等作為研究對象，進行受力分析，由F合ma列式求氣體壓強.二、玻意耳定律1.等溫變化一定質(zhì)量的氣體，在 不變的條件下其壓強與體積發(fā)生的變化叫等溫變化.2.玻意耳定律(1)內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在 不變的情況下，壓強p與體積V成 .(2)公式： C或者 .溫度溫度反比pVp1V1p2V23.成立條件玻意耳定律p1V1p2V2是實驗定律，只有在氣體質(zhì)量一定、 不變的條件下才成立.4.常量的意義p1V1p2V2常量C該常量C與氣體的種類、
3、質(zhì)量、溫度有關(guān)，對一定質(zhì)量的氣體，溫度越高，該常量C越 (填“大”或“小”).大溫度5.利用玻意耳定律解題的基本思路(1)明確研究對象，并判斷是否滿足玻意耳定律的條件.(2)明確初、末狀態(tài)及狀態(tài)參量(p1、V1；p2、V2)(3)根據(jù)玻意耳定律列方程求解.注意：用p1V1p2V2解題時只要同一物理量使用同一單位即可， (填“一定”或“不必”)轉(zhuǎn)化成國際單位制中的單位.不必1.pV圖象：一定質(zhì)量的氣體等溫變化的pV圖象是雙曲線的一支，雙曲線上的每一個點均表示氣體在該溫度下的一個狀態(tài).而且同一條等溫線上每個點對應的p、V坐標的乘積是 的.一定質(zhì)量的氣體在不同溫度下的等溫線是不同的雙曲線，且pV乘積
4、越大，溫度就 ，圖3中T2 T1.三、pV圖象相等越高圖3虛線pV越高圖4典例精析一、封閉氣體壓強的計算例1如圖5所示，活塞的質(zhì)量為m，氣缸缸套的質(zhì)量為M.通過彈簧吊在天花板上，氣缸內(nèi)封有一定質(zhì)量的氣體.缸套和活塞間無摩擦，活塞面積為S，大氣壓強為p0.則封閉氣體的壓強為()圖5解析對氣缸缸套進行受力分析，如圖所示.由平衡條件可得：p0SMgpS二、玻意耳定律的應用例2如圖6所示，一根一端封閉的粗細均勻的細玻璃管，有一段h19 cm的水銀柱將一部分空氣封閉在細玻璃管里.當玻璃管開口向上豎直放置時(如圖甲)，管內(nèi)空氣柱長L115 cm，當時的大氣壓強p076 cmHg.那么，當玻璃管開口向下豎直
5、放置時(如圖乙，水銀沒有流出)，管內(nèi)空氣柱的長度是多少？圖6解析設(shè)細玻璃管橫截面積為S，開口向下豎直放置時空氣柱的長度為L2.開口向上豎直放置時：空氣柱的體積V1L1S壓強p1p0ph(7619) cmHg95 cmHg開口向下豎直放置時空氣柱的體積V2L2S壓強p2p0ph(7619) cmHg57 cmHg根據(jù)玻意耳定律，有p1V1p2V2代入數(shù)值可得L225 cm答案25 cm例3如圖7所示，一粗細均勻、導熱良好、裝有適量水銀的U形管豎直放置，右端與大氣相通，左端封閉長l120 cm氣柱，兩管中水銀面等高.現(xiàn)將右端與一低壓艙(未畫出)接通，穩(wěn)定后右管水銀面高出左管水銀面h10 cm.環(huán)境
6、溫度不變，大氣壓強p075 cmHg，求穩(wěn)定后低壓艙內(nèi)的壓強(用“cmHg”作單位).圖7解析設(shè)U形管橫截面積為S，則初始狀態(tài)左端封閉氣柱體積可記為V1l1S，由兩管中水銀面等高，可知初始狀態(tài)其壓強為p0.當右管水銀面高出左管10 cm時，左管水銀面下降5 cm，氣柱長度增加5 cm，此時氣柱體積可記為V2(l15 cm)S，右管低壓艙內(nèi)的壓強記為p，則左管氣柱壓強p2p10 cmHg，根據(jù)玻意耳定律得：p0V1p2V2即p0l1S(p10 cmHg)(l15 cm)S代入數(shù)據(jù)，解得：p50 cmHg.答案50 cmHg三、pV圖象例4如圖8所示，是一定質(zhì)量的某種氣體狀態(tài)變化的pV圖象，氣體由
7、狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中，氣體分子平均速率的變化情況是()圖8A.一直保持不變B.一直增大C.先減小后增大D.先增大后減小解析由題圖可知，pAVApBVB，所以A、B兩狀態(tài)的溫度相等，在同一等溫線上.由于離原點越遠的等溫線溫度越高，如圖所示，所以從狀態(tài)A到狀態(tài)B，氣體溫度應先升高后降低，分子平均速率先增大后減小.答案D自我檢測1.(氣體壓強的計算)如圖9所示，豎直放置的U形管，左端開口右端封閉，管內(nèi)有a、b兩段水銀柱，將A、B兩段空氣柱封閉在管內(nèi).已知水銀柱a長h1為10 cm，水銀柱b兩個液面間的高度差h2為5 cm，大氣壓強為75 cmHg，求空氣柱A、B的壓強分別是多少？圖9解析設(shè)管的
8、橫截面積為S，選a的下端面為參考液面，它受向下的壓力為(pAph1)S，受向上的大氣壓力為p0S，由于系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)，則(pAph1)Sp0S，所以pAp0ph1(7510) cmHg65 cmHg，再選b的左下端面為參考液面，由連通器原理知：液柱h2的上表面處的壓強等于pB，則(pBph2)SpAS，所以pBpAph2(655) cmHg60 cmHg.答案65 cmHg60 cmHg2.(玻意耳定律的應用)一定質(zhì)量的氣體，壓強為3 atm，保持溫度不變，當壓強減小了2 atm，體積變化了4 L，則該氣體原來的體積為()解析設(shè)該氣體原來的體積為V1，由玻意耳定律得3V1(32)(V14)，解得V12 L.答案B3.(pV圖象的考查)如圖10所示，DABC表示一定質(zhì)量的某種氣體狀態(tài)變化的一個過程，則下列說法正確的是()圖10A.DA是一個等溫過程B.AB是一個等溫過程C.A與B的狀態(tài)參量相同D.BC體積減小，壓強減小，溫度不變4.(玻意耳定律的應用)如圖11所示，橫截面積為0.01 m2的氣缸內(nèi)被重力G200 N的活塞封閉了高30 cm的氣體.已知大氣壓p01.0105 Pa，現(xiàn)將氣缸倒轉(zhuǎn)豎直放置，設(shè)溫度不變，求此時活塞到缸底的高度.圖11甲末狀態(tài)：氣缸倒轉(zhuǎn)開口向下時，受力分析如圖乙所示乙課堂要點小結(jié)
物理 第八章 氣體 課時1 氣體的等溫變化 新人教版選修3-3
