高1物理课件 气体压强与体积的关系(全)气体与液体性气体与液体性质比比较：1、:没有一定的形状,都具有流动性;2、不同之处:液体在不同的容器中虽然有不同的形状,但是体积相同;气体在不同的容器中,既没有一定的形状,又没有一定的体积,且气体的体积等于容器容积.液体不可以压缩，气体可以压缩物体的状物体的状态分分为固固态、液、液态和气和气态。1.气体的状气体的状态参量参量1.气体的体积V气体体积等于容器的容积.2.气体的温度：摄氏温度t t；国际单位（热力学温标）T，容器内各处温度相同.气体的压强产生：容器内气体分子对器壁的碰撞当某一参量发生变化时，就说气体的状态发生了变化。分子数密度分子数密度n1质量量M分子数密度分子数密度n2质量量M压缩到体积较小的容器中相同质量的气体被压缩到体积较小的容器中,气体的密度变大,即单位体积内的分子数变多.气体体积等于容器的容积.（1）气体的体）气体的体积V国国际单位：位：m3常用常用单位：位：L(升升);ml(毫升毫升)1m3=1000L1L=1000mL分子数密度分子数密度（2）气体的温度）气体的温度T热力学温力学温标用用T表示，表示，国国际单位：位：K(开开尔文，文，简称开称开)摄氏温氏温标用用t表示，表示，单位：位： 0C(摄氏度，氏度，简称度称度)（3）气体的）气体的压强P气体气体压强的的产生：生：模模拟气体气体压强下落的雨点下落的雨点气体的压强是由于分子的碰撞产生的，所以容器内各处压强相同气体气体气体气体压强微微观解解释一、压强的单位:大气大气压; ;76cm高水银柱产生的压强等于一个大气压P0厘米汞柱高厘米汞柱高cmHg.cmHg.则:国国际单位位Pa;Pa;液体液体液体的压强是由于重力产生的，所以液体下面压强大于上面压强液体的压强的公式：液体内同一高度处压强相等多高的水柱相当于一个大气压？二.气体压强的测量气体压强等于器壁上单位面积上受到的压力气体压强的单位；a (帕斯卡，简称帕)水银气压计测量气体压强P P1 1P P0 0P P2 2P P0 0h hP P3 3P P0 0h h2指针式金属压强计 用指针式或数字式压强计测量盛放在贮气筒里的压缩空气和盛放在钢瓶里的氧气或氢气的压强，通常是用指针式金属压强计或数字式压强计直接显示的。图中所示是用指针式压强计来测量自行车轮胎内的气压.P0P2hP0P1h水水银封封闭着的管中气体着的管中气体压强测量原理量原理液体产生的压强是重力的原因；压强的计算是根据力的平衡分析的；连通着的管子内气体压强到处相同；由：由：P0smgp1sP2sp0smg被液体封被液体封闭的气体内的的气体内的压强分析方法分析方法找出某一压强相等的参考面，可以从某一部分气体开始,经过液柱,向下则压强增大;向上则压强减小.同高则压强不变P0P1hP0P2hP1P P0 0h hH左边：右边：左右两边压强相等：即连通着的液体等高处压强相等。1.弯管内气体压强的计算气体气体压强的的计算算P0h1P1P3P2h4h3h2P0Ph3h5h1h2h4P2hLP0P水银柱封闭的气体压强:1、上下两部分气体，水银柱上部压强小，下部压强大，二者差gh.2、液柱同高度压强相等.已知外界大气压为76cmHg高,水银柱h1=20cm,h2=30cm,求A处的压强P.解:A处的压强为可以直接由:Ah h1 1P P0 0h h2 22.被活塞封闭着的压强的计算P0smgp1sP2smgp0s活塞质量为m,气缸质量为M,气缸面积为S,P0smgP3S/cos计算：多高的水柱产生的压强相当于一个大气压？一个大气压H高水柱产生的压强即10m高的水柱产生的压强相当于一个大气压76cmP0P=0托里拆利实验上部为真空，水银柱高度总等于外界大气压76cm如果上部钻一小孔，则水银全部流出。复复习回回顾：1.描述气体的状描述气体的状态参量有哪些参量有哪些?2.温度的概念和温度的概念和单位。位。3.压强的微的微观解解释。4.压强的的单位和常位和常见计算。算。第二节对于一定量的气体,当体积增大时压强减小.体积减小时压强增大。用用DIS实验研究气体研究气体压强与体与体积的关系的关系条件：一定质量的气体；温度不变。1 12 23 34 45 56 6P PV VPVPV次数实验值项目151.53.322.531.741.2551T PVO 12345123451 12 23 34 45 56 6P PV VPVPV5 55 55 55 55 55 5多次测量,说明一定量的气体体积与压强的变化关系.（1）玻意耳定律）玻意耳定律一定质量的气体当温度不变时,它的压强与体积成反比.即压强与体积的乘积等于常数.(常数常数)常数C与温度和气体的质量有关.温度越高,质量越大,则常数C就越大.等温变化的P-V图线是一条双曲线.应用玻意耳定律要注意:气体的气体的质量量要保持要保持不不变; ;气体的气体的温度温度要保持要保持不不变; ;要要确定确定气体气体变化化前、后前、后的的压强和和体体积; ;压强和和体体积分分别用同一用同一单位位( (不一定不一定用国用国际单位位).).（2）气体的等温）气体的等温线T PVO 1234512345 由于PV积相等，所以气体在做等温变化时PV图任意一个坐标点所对应的面积相等。 所以P-V图中两个状态点温度的比就是面积的比。PVO 1234512345 A BC 分析图中A、B、C三个状态温度的关系.由于P-V图中的面积大小反映温度的高低.定质量时，面积大温度高。所以：TATBTC且：且：T TA A：T TB B：T TC C=5=5：6 6：1010PVO 1234512345 A BC 在P-V图中两条不同的等温线,靠近坐标原点的表示温度低.所以：TATBTC0.20.40.60.81PVO 12345123451/V 由于PV之积为常数,即P与V成反比,所以有P与1/V成正比.在P-1/V图中,等温线是一条过原点的直线.PVO PTO VTO 不同坐不同坐标下的等温下的等温线等温等温压缩线P1/VO 不同的温度下做不同的温度下做等温等温变化化,判断判断两个两个图线温度的温度的高低。高低。BA玻意尔定律的微观解释一定质量气体，当体积变小时，单位体积的分子数变多，导致单位面积上受到的作用力变大，压强变会变大。玻意尔定律的微观解释演示如何保证气体的变化是等温变化一般情况下气体被压缩温度则升高;气体膨胀温度则降低;要获得等温变化的过程,气体在压缩或膨胀时过程要缓慢,即让气体与外界有充分的热交换.开始开始气泡在水中上升的气泡在水中上升的气泡在水中上升的气泡在水中上升的过过程中体程中体程中体程中体积变积变大大大大 例题:水下30米深处有一个20ml 的气泡，当升到水面上时气泡体积变为多少？已知P0=1105Pa.解答：被封闭的气体质量不变，做等温变化。初状态： 末状态：由玻意尔定律得：解得气泡体积：L LH H气体气体动态变化分析化分析玻璃管上部封闭气体,将玻璃管向上提高一点,气柱长度如何变化?液柱长度如何变化?1.假设气柱长度L不变,上提则h变大,管内压强P=P0-h,即压强P变小,则管内气柱长度应变大,即L变大.2.假设液柱长度h不变,上提则L变大,则压强应变小.管内压强P=P0-h,即液柱h应变大.如果外界大气压变大LH如何变化？管子上提，管子上提，L L和和h h都都变大，下大，下压则都都变小小L变小，H变大。 例题:如图所示,外界大气压为P0，竖直放置的上端开口的玻璃管,用长为H的水银柱,封闭着一段长为L的空气柱,当缓慢地把管子开口向下放置时,气柱长度变为多少?解答：被封闭的气体质量不变，做等温变化。初状态： 末状态：由玻意尔定律得：解得气柱长度：若上图中将管子慢慢地由竖直位置变为水平放置，那么气柱长度变为多少?解答：被封闭的气体质量不变，做等温变化。初状态： 末状态：由玻意尔定律得：解得气柱长度：例题:如图所示,外界大气压为P0，气缸截面积为S，可以移动的活塞封闭着一定质量的气体，气柱长为L，用多大力推活塞，可以把气柱长度变为L/2？解答：被封闭的气体质量不变，做等温变化。初状态： 末状态：由玻意尔定律得：解得：若当活塞被向外拉，使气柱长度高为1.2L时,拉力多少?复复习回回顾：1.玻意玻意尔定律定律的内容是什么的内容是什么?该定律定律的条件是什么的条件是什么?2.在一定在一定质量的气体做等温量的气体做等温变化化时，P-V图象是什么象是什么样有有图线?3.如何保如何保证气体做等温气体做等温变化化?第三节当气体的体当气体的体积变化化时，密度也，密度也发生生变化化.由由:玻意玻意尔定律的定律的讨论：例例题:如如图所示所示,管中被封管中被封闭的的气柱气柱长为L=30cm,两管子中两管子中的水的水银柱高度差柱高度差25cm,要使两要使两管中水管中水银面高度相同面高度相同,应向右向右管中加多高的水管中加多高的水银?外界大气外界大气压75cmgH.P0hL1初状初状态：末状末状态：由玻意由玻意尔定律：定律：得：得：所加水所加水银的高度：的高度：h=h+2xhxP0hL1xL2 例例题: :一个体一个体积为V V的沼气泡从池塘底浮起，若水深的沼气泡从池塘底浮起，若水深为3m3m，沼气泡从地底上升到水面，沼气泡从地底上升到水面时，它的体，它的体积将将变为原来的多少倍？原来的多少倍？( ( 设水底和水面温度相同，大气水底和水面温度相同，大气压强p p0 0=1.0 10 =1.0 10 5 5pa, pa, 水的密度水的密度 =1=1 10 103 3kg/mkg/m3 3) )气体做等温气体做等温变化化两状两状态下气体的密度比：下气体的密度比：初状初状态：末状末状态：由玻意由玻意尔定律：定律：得：得：3m例例题：长为90cm下端开口的玻璃管下端开口的玻璃管向插入水向插入水银槽中槽中,当插入槽中深度当插入槽中深度为30cm时,进入管中的水入管中的水银柱多高柱多高?已已知大气知大气压为76cmgH.设进入管中的水入管中的水银柱深度柱深度为X,X,初状初状态：末状末状态：由玻意由玻意尔定律：定律：得：得：求得：求得：PVO PVO PTO PTO VTO VTO VTO 等等压膨膨胀图线等容等容升温升温图线等温等温压缩图线PVO PTO 同一同一变化化过程在不同程在不同图中的表示中的表示PVO 1234512345一定一定质量的气体由状量的气体由状态A开始开始P=4大气大气压;V=1L:先等温膨先等温膨胀，再等容升温，再等，再等容升温，再等压压缩加到原加到原状状态。等温膨等温膨胀变为1个个大气大气压达状达状态B A B 再等容升温再等容升温变为4个大气个大气压达状达状态C C再等再等压压缩到体到体积为1L达状达状态A同一同一图中表示不同的中表示不同的变化化过程程初状初状态：末状末状态：由玻意由玻意尔定律：定律：得：得：水水银的高度：的高度：例例题：长为1m两端开口的玻璃管向插入两端开口的玻璃管向插入水水银槽中槽中,当插入槽中深度当插入槽中深度为50cm时,封封闭上口上口,然后将管子然后将管子竖直拿出直拿出,求管中水求管中水银柱有多少柱有多少长?已知大气已知大气压为76cmgH. 例例题：如如图所所示示，长为100cm的的内内径径均均匀匀的的细玻玻璃璃管管，一一端端被被封封闭，一一端端开开口口，当当开开口口端端竖直直向向上上时，用用h1=20cm水水银柱柱封封住住h2=49cm长的的空空气气柱柱，当当开开口口竖直直向向下下时，管管内内被被封封闭的的空空气气柱柱长为多多少？少？(大气大气压为76cmHg) h2h1根根据据PV=C，9649S=56LS，可可得得开开口口向向下下时气气体体长度度L=84cm，但但是是此此时空空气气柱柱长度度与与水水银柱柱长度度之之和和，84+20=104cm100cm，大大于于玻玻璃璃管管总长100cm。水水银将将流流出出一一部部分分，这样整整个个物物理理图景景发生生变化化，还要要根根据流出部分水据流出部分水银的的图景重新分析景重新分析计算。算。解解答答：以以封封闭气气体体为研研究究对象象，当当开开口口向向上上时，P1=96cmHg,V1=49S。当当开开口口向向下下时，P2=56cmHg，可求，可求V2。如如图所所示示，设水水银流流出出一一部部分分后后空空气气柱柱长度度为L，则当当在在管管内内水水银柱柱长100L。那那么么P2+(100L)=P0，P2=(L24)cmHg，V2=LS。根根据据玻玻意意尔定定律律，9649S=(L24)LS，解解得得L=81.5cm h2h1L100 -L注意：注意：对于开口向上，液柱封于开口向上，液柱封闭气体气体的玻璃管，当开口水平或开口向下的玻璃管，当开口水平或开口向下时，需分析由于气体需分析由于气体压强减小，封减小，封闭气体气体体体积增大增大时，是否有水，是否有水银流出的流出的问题。如果部分水如果部分水银流出，流出，则应根据新物理根据新物理图景重新景重新计算。算。知知识要点复要点复习：1、玻意耳定律、玻意耳定律实验装置及装置及实验过程程(1)以以A管中封管中封闭的气体的气体为研究研究对象；象； (2)注意注意A、B两管中液面的升降分析。两管中液面的升降分析。p0ABp0ABh1h2p0 ABh1h2h1h2h1h2p1=p0+h1p2=p0- h2p=p0p1=p0+h1p2=p0- h2p=p0p1=p0+h1p2=p0- h2p=p0p1=p0+h1p2=p0- h2p=p0