高中物理2 气体的等温变化优秀课件ppt

这是一份高中物理2 气体的等温变化优秀课件ppt，共49页。PPT课件主要包含了知识回顾，PART01，知识点拨，理论依据，PP0+ρgh，PP0-ρgh，PP0，PAP0+h1，计算方法，思考讨论等内容，欢迎下载使用。
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．
液体封闭气体的压强（水银柱-空气柱模型）
(1)压强：描述气体力学特征的宏观参量(2)气体的压强：气体作用在器壁单位面积上的压力(3)产生原因：大量气体分子对器壁频繁碰撞而产生的(4)影响气体压强的因素： 微观上：分子的平均动能和分子的密集程度 宏观上：气体的温度和体积(5)符号：P 单位：帕斯卡(Pa) 1Pa = 1N/m2 1atm = 1.013×105Pa = 76cmHg≈10m水柱（注：表示压强，要么都用Pa ，要么都用汞柱Hg）(6)压强与压力的关系：F=PS （P=F/S）
一个空气分子，每秒钟与其它分子碰撞达65亿次之多.
（8）气体的体积 1）体积：描述气体几何特征的物理量 2）气体体积：指气体所充满的容器的容积
※ 对于质量一定的气体 ①体积不变——单位体积内的分子数不变 ②温度升高，分子的平均动能增大——压强增大
2．逐渐倾斜玻璃管，发现管内水银柱的竖直高度不变。3．继续倾斜玻璃管，当倾斜到一定程度，管内充满水银，说明管内确实没有空气，而管外液面上受到的大气压强，正是大气压强支持着管内760mm高的汞柱，也就是大气压跟760mm高的汞柱产生的压强相等。
1．一只手握住玻璃管中部，在管内灌满水银，排出空气，用另一只手指紧紧堵住玻璃管开口端并把玻璃管小心地倒插在盛有水银的槽里，待开口端全部浸入水银槽内时放开手指，将管子竖直固定，当管内水银液面停止下降时，读出此时水银液柱与水槽中水平液面的竖直高度差，约为760mm。
(1)连通器原理：在连通器中，同一种液体(中间液体不间断)的同一水平面上的压强是相等的(等高处等压).(2)与气体接触的液柱所产生的附加压强 p=gh，注意h是液面间的竖直高度，不一定是液柱长度.(3)液面与外界大气相接触，则液面下h处的压强为: p = p0 + gh
平衡态下液体封闭气体压强的计算
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
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 - ρgh
1.活塞模型(用液体封闭一定质量的气体)如图是最常见的封闭气体的两种方式.
对“活塞模型”类求压强的问题，其基本的方法就是先对活塞进行受力分析，然后根据平衡条件或牛顿第二定律列方程.
图甲中活塞的质量为m，活塞横截面积为S，外界大气压强为p0.由于活塞处于平衡状态，所以p0S＋mg＝pS.
图乙中的液柱也可以看成一“活塞”，由于液柱处于平衡状态，所以pS＋mg＝p0S.
气体压强是气体分子热运动撞击器壁产生的压力，因此可根据力的平衡条件或牛顿运动定律计算压强的大小.
P =P0-Ph=P0- h
气体压强求解的“两类模型”
2.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).
PB=P0+h1-h2
（1）连通器原理：根据同种液体在同一水平液面处压强相等，在连通器内灵活选取等压面．由两侧压强相等列方程求解压强． 例如图中，同一液面C、D处压强相等pA＝p0＋ph
（2）液片平衡法(参考液片法)：选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程消去面积S，得到液片两侧的压强平衡方程，进而求得气体压强． 例如，图中粗细均匀的U形管中封闭了一定质量的气体A，在其最低处取一液片B，由其两侧受力平衡可知 (pA＋ph0)S＝(p0＋ph＋ph0)S.即pA＝p0＋ph★一般在D处取一液片，则有pA＝pD＝p0＋ph，若装的是水银，则pA＝pD＝p0＋h
（3）受力平衡法：选与封闭气体接触的液柱为研究对象进行受力分析，由F合＝0列式求气体压强．
(4)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.
如图所示，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
如图所示，玻璃管中都灌有水银，且水银柱都处在平衡状态，大气压相当于76 cm高的水银柱产生的压强。
提示：(1)选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，列平衡方程求气体压强。(2)①pA＝p0－ph＝71 cmHg②pA＝p0－ph＝66 cmHg③pA＝p0＋ph＝(76＋10×sin30°)cmHg＝81 cmHg④pA＝p0－ph＝71 cmHg　pB＝pA－ph＝66 cmHg
(1)静止或匀速运动系统中气体的压强，一般采用什么方法求解？(2)图中被封闭气体A的压强各是多少？
例：如图所示,在长为57 cm的一端封闭、另一端开口向上的竖直玻璃管内,用4 cm高的水银柱封闭着51 cm长的理想气体,管内外气体的温度相同。现将水银从管侧壁缓慢地注入管中,直到水银面与管口相平。外界大气压强p0=101 kPa,相当于76 cm水银柱产生的压强,且温度不变。求此时管中封闭气体的压强。【思考】 (1)在此过程中,封闭气体的各物理量发生了什么变化?(2)如何求解气体的压强?
解析:以玻璃管内的气体为研究对象,设玻璃管的横截面积是S,气体的状态参量:气体发生等温变化,由玻意耳定律得p1V1=p2V2,代入数据解得h=9 cm,则p2=113 kPa。
总结：利用玻意耳定律解题的基本思路(1)明确研究对象,根据题意确定所研究的是哪部分封闭气体,注意其质量和温度应不变。(2)明确状态参量,找准所研究气体初、末状态的p、V值。(3)根据玻意耳定律列方程求解。温馨提醒：利用玻意耳定律解题时,经常使用p1V1=p2V2,相同物理量的单位要求使用同一单位即可。
例：如图所示,长50 cm的玻璃管开口向上竖直放置,用15 cm长的水银柱封闭了一段20 cm长的空气柱,外界大气压强相当于75 cm水银柱产生的压强。现让玻璃管自由下落。不计空气阻力,求稳定时气柱的长。(可以认为气柱温度没有变化)
解析:假设自由下落过程中,水银没有溢出。根据玻意耳定律得 p1l1S=p2l2S p2=p0 l1=20 cm 解得l2=24 cm 24 cm+15 cm=39 cm