《氣體實(shí)驗(yàn)定律》PPT課件

1、 溫 度2、 體 積3、 壓 強(qiáng) 熱 力 學(xué) 溫 度 T ： 開 爾 文 T = t 273 K體 積 V單 位 ： 有 L、 mL等壓 強(qiáng) p單 位 ： Pa（ 帕 斯 卡 ）氣 體 的 狀 態(tài) 參 量復(fù) 習(xí) 方 法 研 究在 物 理 學(xué) 中 ， 當(dāng) 需 要 研 究 三 個(gè) 物 理 量 之 間 的關(guān) 系 時(shí) ， 往 往 采 用 “ 保 持 一 個(gè) 量 不 變 ， 研 究其 它 兩 個(gè) 量 之 間 的 關(guān) 系 ， 然 后 綜 合 起 來(lái) 得 出所 要 研 究 的 幾 個(gè) 量 之 間 的 關(guān) 系 ” . 控 制 變 量 的 方 法思 考 ： 一 定 質(zhì) 量 的 氣 體 ， 它 的 溫 度 、 體 積 和 壓 強(qiáng) 三 個(gè) 量 之 間變 化 是 相 互 對(duì) 應(yīng) 的 .我 們 如 何 確 定 三 個(gè) 量 之 間 的 關(guān) 系 呢 ？ 1.等 溫 變 化 ： 氣 體 在 溫 度 不 變 的 狀 態(tài) 下 ， 發(fā) 生 的 變 化 .2.在 等 溫 變 化 中 ， 氣 體 的 壓 強(qiáng) 與 體 積 可 能 存 在 著 什 么 關(guān) 系 ？實(shí) 驗(yàn)3.實(shí) 驗(yàn) 研 究定 性 關(guān) 系猜 想 ： p、 V結(jié) 論 ： V減 小 ， p增 大 實(shí) 驗(yàn) 視 頻 視 頻 演 示視 頻 演 示 實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 的 處 理次 數(shù) 1 2 3 4 5壓 強(qiáng) （ 105Pa) 3 . 0 2 . 5 2 . 0 1 . 5 1 . 0體 積 ( L ) 1 . 3 1 . 6 2 . 0 2 . 7 4 . 0 V1230 1 2 3 4p-V圖 象 5/10 Pap 該 圖 象 是 否 可 以 說(shuō) 明 p與 V成反 比 ？ 思 考如 何 確 定 p與 V的 關(guān) 系 呢？ 1/V1230 0.2 0.4 0.6 0.8 5/10 Papp-1/V圖 象 結(jié) 論在 溫 度 不 變 時(shí) ， 壓 強(qiáng) p和 體 積 V成 反 比 . 一 、 玻 意 耳 定 律2、 公 式 表 述 ： pV=C(常 數(shù) ) 或 p1V1=p2V21、 文 字 表 述 ： 一 定 質(zhì) 量 某 種 氣 體 ， 在 溫 度 不 變 的 情 況下 ， 壓 強(qiáng) p與 體 積 V成 反 比 . P 1/VP V3、 適 用 范 圍 ： 溫 度 不 太 低 ， 壓 強(qiáng) 不 太 大4、 圖 像 ： VP 1 VCP 1.一 定 質(zhì) 量 氣 體 的 體 積 是 20L時(shí) ， 壓 強(qiáng) 為 1 105Pa。當(dāng) 氣 體 的 體 積 減 小 到 16L時(shí) ， 壓 強(qiáng) 為 多 大 ？ 設(shè) 氣 體 的溫 度 保 持 不 變 . p1V1=p2V2 答 案 :1.25 10 5Pa 用 氣 體 定 律 解 題 的 步 驟1 確 定 研 究 對(duì) 象 被 封 閉 的 氣 體 (滿 足 質(zhì) 量 不 變 的 條 件 )；2 用 一 定 的 數(shù) 字 或 表 達(dá) 式 寫 出 氣 體 狀 態(tài) 的 初 始 條 件 (p1，V1， T1， p2， V2， T2)；3 根 據(jù) 氣 體 狀 態(tài) 變 化 過(guò) 程 的 特 點(diǎn) ， 列 出 相 應(yīng) 的 氣 體 公 式 (本 節(jié) 課 中 就 是 玻 意 耳 定 律 公 式 )；4 將 各 初 始 條 件 代 入 氣 體 公 式 中 ， 求 解 未 知 量 ；5 對(duì) 結(jié) 果 的 物 理 意 義 進(jìn) 行 討 論 2.如 圖 ， 一 上 端 開 口 ,下 端 封 閉 的 細(xì) 長(zhǎng) 玻 璃 管 ， 下 部 有 長(zhǎng) l1=66 cm 的 水 銀 柱 ， 中 間 封 有 長(zhǎng) l2=6.6 cm的 空 氣 柱 ， 上 部 有 長(zhǎng) l3=44 cm的 水 銀 柱 ， 此 時(shí) 水 銀 面 恰 好 與 管 口 平 齊 .已 知 大 氣 壓 強(qiáng) 為p0=76 cmHg.如 果 使 玻 璃 管 繞 底 端 在 豎 直 平 面 內(nèi) 緩 慢 地 轉(zhuǎn) 動(dòng) 一 周， 求 在 開 口 向 下 和 轉(zhuǎn) 回 到 原 來(lái) 位 置 時(shí) 管 中 空 氣 柱 的 長(zhǎng) 度 .封 入 的氣 體 可 視 為 理 想 氣 體 ， 在 轉(zhuǎn) 動(dòng) 過(guò) 程 中 沒(méi) 有 發(fā) 生 漏 氣 .玻 璃 管 開 口 向 上 時(shí) 玻 璃 管 開 口 向 下 時(shí) ，從 開 始 轉(zhuǎn) 動(dòng) 一 周 后 ，由 玻 意 耳 定 律 有 p 1l2S=p2hS p1l2S=p3hS 解 得 h=12 cm h=9.2 cmp0+gl3 p1p1=p0+gl3 則 p2=gl1， p0=p2+gx p2p0+gxx 3p0+gx則 p 3=p0+gx p/10 Pa5 V1230 1 2 3 4 二 、 等 溫 變 化 圖 象(2)溫 度 越 高 ,其 等 溫 線 離 原 點(diǎn) 越 遠(yuǎn) .同 一 氣 體 ， 不 同 溫 度 下 等 溫 線 是 不 同 的 ， 你 能 判 斷 那 條 等 溫線 是 表 示 溫 度 較 高 的 情 形 嗎 ？ 你 是 根 據(jù) 什 么 理 由 作 出 判 斷 的？ Vp 1 2 30 結(jié) 論 :t3t2t11、 特 點(diǎn) :(1)等 溫 線 是 雙 曲 線 的 一 支 . 1、 特 點(diǎn) : (1)物 理 意 義 :反 映 壓 強(qiáng) 隨 體 積 的 變 化 關(guān) 系(2)點(diǎn) 意 義 :每 一 組 數(shù) 據(jù) -反 映 某 一 狀 態(tài) (3)結(jié) 論 :體 積 縮 小 到 原 來(lái) 的 幾 分 之 一 ,壓 強(qiáng) 增 大 到 原 來(lái) 的 幾 倍.體 積 增 大 到 原 來(lái) 的 幾 倍 ,它 的 壓 強(qiáng) 就 減 小 為 原 來(lái) 的 幾 分 之 一 .二 、 等 溫 變 化 圖 象 2、 物 理 意 義 3.如 圖 所 示 ， 是 一 定 質(zhì) 量 的 某 種 氣 體 狀 態(tài) 變 化 的p-V圖 象 ， 氣 體 由 狀 態(tài) A變 化 到 狀 態(tài) B的 過(guò) 程 中 ，氣 體 分 子 平 均 速 率 的 變 化 情 況 是 ( )A.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 由 溫 度 決 定 pAVA=pBVBpV先 增 大 后 減 小T先 增 大 后 減 小D 等 溫 線 等 容 變 化 ： 一 定 質(zhì) 量 的 某 種 氣 體 ， 在 體 積 不 變 時(shí) ， 壓 強(qiáng) 隨溫 度 的 變 化 . 猜 想在 等 容 變 化 中 ， 氣 體 的 壓 強(qiáng) 與 溫 度 可 能 存 在 著 什 么 關(guān) 系 ？三 、 等 容 變 化 查 理 是 法 國(guó) 物 理 學(xué) 家 .1746年 11月 12日 誕 生 于 法 國(guó) 盧瓦 雷 的 貝 奧 京 西 .大 約 在 1787年 ， 查 理 著 手 研 究 氣 體 的 膨 脹 性 質(zhì) ， 發(fā)現(xiàn) 在 壓 力 一 定 的 時(shí) 候 ,氣 體 體 積 的 改 變 和 溫 度 的 改 變成 正 比 .他 進(jìn) 一 步 發(fā) 現(xiàn) ， 對(duì) 于 一 定 質(zhì) 量 的 氣 體 ， 當(dāng) 體積 不 變 的 時(shí) 候 ， 溫 度 每 升 高 l ， 壓 力 就 增 加 它 在 0時(shí) 候 壓 力 的 1 273.查 理 還 用 它 作 根 據(jù) ， 推 算 出 氣 體在 恒 定 壓 力 下 的 膨 脹 速 率 是 個(gè) 常 數(shù) .這 個(gè) 預(yù) 言 后 來(lái) 由蓋 呂 薩 克 和 道 爾 頓 （ 1766一 1844） 的 實(shí) 驗(yàn) 完 全 證 實(shí) . 查 理 （ Jacques-Alexandre-Csar Charles， 1746l823）1.查 理 生 平 介 紹三 、 等 容 變 化 2.實(shí) 驗(yàn) 視 頻視 頻 演 示視 頻 演 示三 、 等 容 變 化 0P t/0CAB 0P T/KAB273.15氣 體 等 容 變 化 圖 像 3.等 容 變 化 的 圖 象三 、 等 容 變 化 (1)等 容 線 ： 一 定 質(zhì) 量 的 某 種 氣 體 在 等 容 變 化 過(guò) 程 中 ， 壓 強(qiáng)p跟 熱 力 學(xué) 溫 度 T的 正 比 關(guān) 系 p T在 直 角 坐 標(biāo) 系 中 的 圖 象叫 做 等 容 線 3.等 容 變 化 的 圖 象 等 容 線 (2)一 定 質(zhì) 量 氣 體 的 等 容 線 p T圖 象 ， 其 延 長(zhǎng) 線 經(jīng) 過(guò) 坐 標(biāo) 原點(diǎn) ， 斜 率 反 映 體 積 大 小 三 、 等 容 變 化 (3)一 定 質(zhì) 量 氣 體 的 等 容 線 的 物 理 意 義 3.等 容 變 化 的 圖 象 等 容 線 圖 線 上 每 一 個(gè) 點(diǎn) 表 示 氣 體 一 個(gè) 確 定 的 狀 態(tài) ， 同 一 根 等 容 線 上 各 狀 態(tài) 的 體 積 相 同 不 同 體 積 下 的 等 容 線 ， 斜 率 越 大 ， 體 積 越 小 （ 同 一 溫 度 下 ， 壓 強(qiáng) 大 的 體 積 小 ） 如 圖 所 示 ， V2V1三 、 等 容 變 化 p=CT p CT 或2、 公 式 表 述 ：1、 文 字 表 述 ： 一 定 質(zhì) 量 的 某 種 氣 體 ,在 體 積 不 變 的 情 況 下 ,壓 強(qiáng) p與熱 力 學(xué) 溫 度 T成 正 比 . 1 21 2p pT T 或 壓 強(qiáng) p與 熱 力 學(xué) 溫 度 T成 正 比 可 以 表 示 為 另 外 形 式1 12 2p Tp T 4.查 理 定 律三 、 等 容 變 化 （ 1） 查 理 定 律 是 實(shí) 驗(yàn) 定 律 ， 由 法 國(guó) 科 學(xué) 家 查 理 通 過(guò) 實(shí) 驗(yàn)發(fā) 現(xiàn) 的 5. 查 理 定 律 的 說(shuō) 明（ 3） 在 p/T=C中 的 C與 氣 體 的 種 類 、 質(zhì) 量 、 體 積 有 關(guān) （ 2） 適 用 條 件 ： 氣 體 質(zhì) 量 一 定 ， 體 積 不 變 （ 4） 一 定 質(zhì) 量 的 氣 體 在 等 容 時(shí) ， 升 高 （ 或 降 低 ） 相 同 的溫 度 ， 所 增 加 （ 或 減 小 ） 的 壓 強(qiáng) 是 相 同 的 （ 5） 解 題 時(shí) 前 后 兩 狀 態(tài) 壓 強(qiáng) 的 單 位 要 統(tǒng) 一 注 意 ： p與 熱 力 學(xué) 溫 度 T成 正 比 ,不 與 攝 氏 溫 度 成 正 比 ，但 壓 強(qiáng) 的 變 化 p與 攝 氏 溫 度 t的 變 化 成 正 比 三 、 等 容 變 化 高 壓 鍋 內(nèi) 的 食 物 易 熟 6.應(yīng) 用三 、 等 容 變 化 打 足 了 氣 的 車 胎 在 陽(yáng) 光 下 曝 曬會(huì) 脹 破 4. 汽 車 行 駛 時(shí) 輪 胎 的 胎 壓 太 高 容 易 造 成 爆 胎 事 故 ， 太 低 又會(huì) 造 成 耗 油 量 上 升 .已 知 某 型 號(hào) 輪 胎 能 在 400C-900C正 常 工作 , 為 使 輪 胎 在 此 溫 度 范 圍 內(nèi) 工 作 時(shí) 的 最 高 胎 壓 不 超 過(guò) 3.5 atm， 最 低 胎 壓 不 低 于 1.6 atm， 那 么 , 在 t 200C時(shí) 給 該 輪胎 充 氣 ， 充 氣 后 的 胎 壓 在 什 么 范 圍 內(nèi) 比 較 合 適 （ 設(shè) 輪 胎 的體 積 不 變 ） 等 容 變 化 查 理 定 律 1 21 2p pT Tt 400C時(shí) ， 即 T=233K時(shí) 的 胎 壓 等 于 1.6atmt 900C時(shí) ， 即 T=363K時(shí) 的 胎 壓 等 于 3.5atm min1.6233 (273 20)KpK max3.5363 (273 20)KpK pmin=2.01atm pmax 2.83atm 等 壓 變 化 ： 一 定 質(zhì) 量 的 某 種 氣 體 ， 在 壓 強(qiáng) 不 變時(shí) ， 體 積 隨 溫 度 的 變 化 . 猜 想在 等 壓 變 化 中 ， 氣 體 的 體 積 與 溫 度 可 能 存 在 著什 么 關(guān) 系 ？四 、 等 壓 變 化 蓋 呂 薩 克 （ UosephLollis G aylussac， 17781850年 ） 法 國(guó) 化 學(xué) 家 、 物 理 學(xué)家 .1.蓋 呂 薩 克 生 平 介 紹蓋 呂 薩 克 1778年 9月 6日 生 于 圣 萊 昂 特 .1800年畢 業(yè) 于 巴 黎 理 工 學(xué) 校 . 1850年 5月 9日 ， 病 逝 于巴 黎 ， 享 年 72歲 .1802年 ， 蓋 呂 薩 克 發(fā) 現(xiàn) 氣 體 熱 膨 脹 定 律 (即 蓋 呂 薩 克 定 律 )壓 強(qiáng) 不 變 時(shí) ， 一 定 質(zhì) 量 氣 體 的 體 積跟 熱 力 學(xué) 溫 度 成 正 比 .即 V1/T1=V2/T2=C恒量 .其 實(shí) 查 理 早 就 發(fā) 現(xiàn) 壓 強(qiáng) 與 溫 度 的 關(guān) 系 ， 只 是當(dāng) 時(shí) 未 發(fā) 表 ， 也 未 被 人 注 意 .直 到 蓋 -呂 薩 克重 新 提 出 后 ， 才 受 到 重 視 .早 年 都 稱 “ 查 理定 律 ” ， 但 為 表 彰 蓋 -呂 薩 克 的 貢 獻(xiàn) 而 稱 為“ 查 理 -蓋 呂 薩 克 定 律 ” .四 、 等 壓 變 化 2.實(shí) 驗(yàn) 視 頻四 、 等 壓 變 化 0V T氣 體 等 壓 變 化 圖 像3.等 壓 變 化 的 圖 象四 、 等 壓 變 化 （ 1） 等 壓 線 ： 一 定 質(zhì) 量 的 某 種 氣 體 在 等 壓 變 化 過(guò) 程 中 ,體 積V與 熱 力 學(xué) 溫 度 T的 正 比 關(guān) 系 在 V T直 角 坐 標(biāo) 系 中 的 圖 象 .3.等 壓 變 化 的 圖 象 等 壓 線 （ 2） 一 定 質(zhì) 量 氣 體 的 等 壓 線 的 V T圖 象 ， 其 延 長(zhǎng) 線 經(jīng) 過(guò) 坐標(biāo) 原 點(diǎn) ， 斜 率 反 映 壓 強(qiáng) 大 小 四 、 等 壓 變 化 （ 3） 一 定 質(zhì) 量 氣 體 的 等 壓 線 的 物 理 意 義3.等 壓 變 化 的 圖 象 等 壓 線 圖 線 上 每 一 個(gè) 點(diǎn) 表 示 氣 體 一 個(gè) 確 定 的 狀 態(tài) ， 同 一 根 等壓 線 上 各 狀 態(tài) 的 壓 強(qiáng) 相 同 不 同 壓 強(qiáng) 下 的 等 壓 線 ， 斜 率 越 大 ， 壓 強(qiáng) 越 小 （ 同 一 溫度 下 ， 體 積 大 的 壓 強(qiáng) 小 ） 如 圖 所 示 p2 練 一 練6.如 圖 所 示 ， 氣 缸 內(nèi) 封 閉 有 一 定 質(zhì) 量 的 理 想 氣 體 ， 當(dāng) 時(shí) 溫 度 為 0 ， 大 氣 壓為 1atm(設(shè) 其 值 為 105Pa)、 氣 缸 橫 截 面 積 為 500cm2， 活 塞 重 為 5000N。 則 ：(1)氣 缸 內(nèi) 氣 體 壓 強(qiáng) 為 多 少 ？(2)如 果 開 始 時(shí) 內(nèi) 部 被 封 閉 氣 體 的 總 體 積 為 汽 缸 上 部 體 積 為 ， 并且 汽 缸 口 有 個(gè) 卡 環(huán) 可 以 卡 住 活 塞 ， 使 之 只 能 在 汽 缸 內(nèi) 運(yùn) 動(dòng) ， 所 有 摩 擦 不 計(jì) .現(xiàn) 在 使 氣 缸 內(nèi) 的 氣 體 加 熱 至 273 ， 求 氣 缸 內(nèi) 氣 體 壓 強(qiáng) 又 為 多 少 ？,V054 051 V30 051 VGp0SpS/cos300cos30cos30 Sp p S G 2 105Pa活 塞 運(yùn) 動(dòng) 到 卡 環(huán) 處 之 前 做 等 壓 變 化 010054 VTVT 01 45 TT 繼 續(xù) 升 溫 ， 做 等 體 積 變 化 2211 pTpT Pa102358 511122 .ppTTp