高中物理1.气体的等温变化
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高二物理气体的等温变化知识点气体的等温变化是指在恒定的温度下,气体所发生的体积变化。
在高二物理学习中,理解气体的等温变化对于建立对气体性质的深入认识至关重要。
在本文中,我们将详细介绍高二物理气体的等温变化的知识点。
一、气体的等温过程与特点气体的等温过程是指气体在恒定温度下发生的变化。
在等温过程中,气体的温度保持不变,因此气体分子的平均动能也保持不变。
根据理想气体状态方程P V = nRT,可以得出等温过程中气体体积和压强之间的关系为 P₁V₁=P₂V₂,即等温变化下气体的体积和压强成反比。
二、气体的等温膨胀与等温压缩1. 气体的等温膨胀在等温膨胀情况下,气体受热后体积增大,但压强保持不变。
根据等温变化公式P₁V₁=P₂V₂,可得知等温膨胀中气体体积的增大是由于压强的减小引起的。
2. 气体的等温压缩在等温压缩情况下,气体受到外界的压力使其体积减小,但压强保持不变。
根据等温变化公式P₁V₁=P₂V₂,可得知等温压缩中气体体积的减小是由于压强的增加引起的。
三、等温变化中的功与热量转化在气体的等温变化过程中,气体与外界发生的功与热量之间存在转化关系。
根据热力学第一定律,气体的内能变化等于外界对气体所做的功与热量的代数和。
等温膨胀中,气体受到外界的压力使其体积增大,外界对气体做正功。
根据热力学第一定律,气体的内能增加,这部分内能增加来自外界对气体所做的功。
等温压缩中,气体受到外界的压力使其体积减小,气体对外界做正功。
根据热力学第一定律,气体的内能减少,这部分内能减少转化为外界对气体所做的功。
四、实际气体的等温变化在实际气体的等温变化过程中,受到分子间相互作用力的影响,不再满足理想气体状态方程。
此时,气体的体积与压强之间的关系将有所差异。
实际气体的等温膨胀中,由于分子间的相互作用力,气体的体积增大的程度会受到一定的限制,体积增加的压强下降速度也会减小。
实际气体的等温压缩中,由于分子间的相互作用力,气体的体积减小的程度会受到一定的限制,体积减小的压强增加速度也会减小。
【⾼中物理】⽓体的等温变化考点详细汇总,考前过⼀遍!描述⽓体的状态参量温度(T)、体积(V)和压强(P)1. ⽓体的状态参量的测量温度(T)——温度计体积(T)——容器的容积压强(P)——⽓压计2. 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。
连通器原理:同种液体在同⼀⾼度压强相等平衡状态下液体封闭⽓体压强的计算理论依据:1. 液体压强的计算表达式为P=ρgh.2. 连通器原理:同种液体在同⼀⾼度压强相等⽓体的等温变化1. 等温变化⼀定质量的理想⽓体在温度T不变的情况下,其压强随体的变化⽽变化的过程。
2. 玻意尔定律(1)英国科学家玻意尔和法国科学家马略特(3)公式:PV = C(常数)3. 利⽤玻意⽿定律解题的基本思路(1)明确⼀定质量的理想⽓体;(2)分析过程特点,判断为等温过程;(3)列出初、末状态参量P、V ;(4)根据玻意尔定律P1V1=P2V2列⽅程;(5)求解讨论结果。
4. ⽓体等温变化的P-V 图像⽓体的等温变化的应⽤1. 计算的主要依据是液体静⽌⼒学知识。
①液⾯下h深处的压强为p=ρgh。
②液⾯与外界⼤⽓相接触。
则液⾯下h处的压强为p=p0+ρgh③帕斯卡定律:加在密闭静⽌液体(或⽓体)上的压强能够⼤⼩不变地由液体(或⽓体)向各个⽅向传递(注意:适⽤于密闭静⽌的液体或⽓体)④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。
2. 计算下⾯⼏幅图中封闭的⽓体的压强①选取封闭⽓体的⽔银柱为研究对象。
②分析液体两侧受⼒情况,建⽴⼒的平衡⽅程,消去横截⾯积,得到液柱两⾯侧的压强平衡⽅程。
③解⽅程,求得⽓体压强⽓体压强的计算⽅法(⼆)——平衡条件法求⽤固体(如活塞等)封闭在静⽌容器内的⽓体压强,应对固体(如活塞等)进⾏受⼒分析。
然后根据平衡条件求解。
3. 运⽤⽜顿定律计算⽓体的压强当封闭⽓体的所在的系统处于⼒学⾮平衡状态时,欲求封闭⽓体压强。
人教版高三物理选修3《气体的等温变化》说课稿一、课程背景与教学目标1.1 课程背景《气体的等温变化》是高中物理选修3中的重要内容之一。
本章主要介绍气体的等温变化过程,涉及到理想气体的等温膨胀和等温压缩,以及非理想气体的等温变化过程。
通过学习本章内容,学生能够理解气体的性质和行为,在实际生活中的应用中能够灵活运用气体的等温变化原理。
1.2 教学目标通过本节课的学习,我们的教学目标主要有以下几点:•掌握理想气体的等温膨胀和等温压缩的基本原理和计算方法;•理解非理想气体的等温变化过程,并能够应用所学知识解决相关问题;•培养学生观察和实验的能力,以及运用科学方法进行问题分析和解决问题的能力。
二、教学内容与教学重难点2.1 教学内容本节课的教学内容主要包含以下几个方面:2.1.1 理想气体的等温膨胀和等温压缩•理想气体的特征和性质;•等温膨胀的基本原理和计算方法;•等温压缩的基本原理和计算方法;•理想气体的等温变化的实例分析和应用。
2.1.2 非理想气体的等温变化过程•非理想气体的特点和性质;•非理想气体的等温变化的基本原理;•非理想气体的等温变化的实例分析和应用。
2.2 教学重难点本节课的教学重点和难点主要集中在以下几个方面:•理解理想气体和非理想气体的特征和性质;•理解气体的等温变化的基本原理和计算方法;•运用所学知识解决相关问题的能力。
三、教学方法与教具准备3.1 教学方法本节课将采用多种教学方法,包括讲授法、实验法和讨论法。
通过讲解基本原理、进行实验演示和引导讨论等方式,使学生能够深入理解气体的等温变化过程。
3.2 教具准备•PPT课件:准备相应的PPT课件,用于辅助讲解和实验演示;•实验装置:准备适当的实验装置,进行相关实验演示;•倒计时器:用于控制小组讨论的时间。
四、教学过程安排4.1 导入与热身(5分钟)通过引入一个实际生活中的问题,如暖水袋的使用原理,向学生展示气体的等温变化过程的重要性,并带入本节课的主题。
高三物理《气体的等温变化》的知识点总结高三物理《气体的等温变化》的知识点总结一、气体的状态及参量1、研究气体的性质,用、、三个物理量描述气体的状态。
描述气体状态的这三个物理量叫做气体的。
2、温度:温度是表示物体的物理量,从分子运动论的观点看,温度标志着物体内部的剧烈程度。
在国际单位制中,用热力学温标表示的温度,叫做温度。
用符号表示,它的单位是,简称,符号是。
热力学温度与摄氏温度的数量关系是:T= t+ 。
3、体积:气体的体积是指气体。
在国际单位制中,其单位是,符号。
体积的单位还有升(L)毫升、(L)1L= 3,1L= 3。
4、压强:叫做气体的压强,用表示。
在国际单位制中,压强的的单位是,符号。
气体压强常用的单位还有标准大气压(at)和毫米汞柱(Hg),1 at= Pa= Hg。
5、气体状态和状态参量的关系:对于一定质量的气体,如果温度、体积、压强这三个量,我们就说气体处于一定的状态中。
如果三个参量中有两个参量发生改变,或者三个参量都发生了变化,我们就说气体的.状态发生了改变,只有一个参量发生改变而其它参量不变的情况是发生的。
二、物体的状态参量1.温度:温度在宏观上表示物体的冷热程度;在微观上是分子平均动能的标志。
热力学温度是国际单位制中的基本量之一,符号T,单位(开尔文);摄氏温度是导出单位,符号t,单位℃(摄氏度)。
关系是t=T-T0,其中T0=273.15,摄氏度不再采用过去的定义。
两种温度间的关系可以表示为:T = t+273.15和ΔT =Δt,要注意两种单位制下每一度的间隔是相同的。
0是低温的极限,它表示所有分子都停止了热运动。
可以无限接近,但永远不能达到。
2.体积。
气体总是充满它所在的容器,所以气体的体积总是等于盛装气体的容器的容积。
3.压强。
气体的压强是由于气体分子频繁碰撞器壁而产生的。
(绝不能用气体分子间的斥力解释!)一般情况下不考虑气体本身的重量,所以同一容器内气体的压强处处相等。
第1节气体的等温变化1.一定质量的气体,在温度不变的条件下,其压强与体积变化时的关系,叫做气体的等温变化。
2.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,即pV =C 。
3.等温线:在p -V 图像中,用来表示温度不变时,压强和体积关系的图像,它们是一些双曲线。
在p -1V 图像中,等温线是倾斜直线。
一、探究气体等温变化的规律 1.状态参量研究气体性质时,常用气体的温度、体积、压强来描述气体的状态。
2.实验探究二、玻意耳定律1.内容一定质量的某种气体,在温度不变的情况下,压强与体积成反比。
2.公式pV=C或p1V1=p2V2。
3.条件气体的质量一定,温度不变。
4.气体等温变化的p -V图像气体的压强p随体积V的变化关系如图8-1-1所示,图线的形状为双曲线,它描述的是温度不变时的p -V关系,称为等温线。
一定质量的气体,不同温度下的等温线是不同的。
图8-1-11.自主思考——判一判(1)一定质量的气体压强跟体积成反比。
(×)(2)一定质量的气体压强跟体积成正比。
(×)(3)一定质量的气体在温度不变时,压强跟体积成反比。
(√)(4)在探究气体压强、体积、温度三个状态参量之间关系时采用控制变量法。
(√)(5)玻意耳定律适用于质量不变、温度变化的气体。
(×)(6)在公式pV=C中,C是一个与气体无关的参量。
(×)2.合作探究——议一议(1)用注射器对封闭气体进行等温变化的实验时,在改变封闭气体的体积时为什么要缓慢进行?提示:该实验的条件是气体的质量一定,温度不变,体积变化时封闭气体自身的温度会发生变化,为保证温度不变,应给封闭气体以足够的时间进行热交换,以保证气体的温度不变。
(2)玻意耳定律成立的条件是气体的温度不太低、压强不太大,那么为什么在压强很大、温度很低的情况下玻意耳定律就不成立了呢?提示:①在气体的温度不太低、压强不太大时,气体分子之间的距离很大,气体分子之间除碰撞外可以认为无作用力,并且气体分子本身的大小也可以忽略不计,这样由玻意耳定律计算得到的结果与实际的实验结果基本吻合,玻意耳定律成立。
高中精品试题
高中物理选修3-3同步训练试题解析
一、选择题
1.一个气泡由湖面下20 m深处上升到湖面下10 m深处,它的体积约变为原来体积的(温度不变)()
A.3倍B.2倍
C.1.5倍D.0.7倍
解析:外界大气压相当于10 m水柱产生的压强,对气泡p1=3p0,p2=2p0,由p1V1=p2V2知V2=1.5V1,故C项正确.
答案: C
2.如图所示,在一端封闭的玻璃管中,用一段水银将管内气体与外界隔绝,管口向下放置,若将管倾斜,待稳定后则呈现的物理现象是()
A.封闭端内气体的压强增大B.封闭端内气体的压强减小
C.封闭端内气体的压强不变D.封闭端内气体的体积减小
解析:玻璃管由竖直到倾斜,水银柱压强p h减小,由p+p h=p0知气体压强增大,再由玻意耳定律知其体积减小,故A、D正确.
答案:AD
3.如图为一定质量的气体的两条等温线,则下列关于各状态温度的说法正确的有()
A.t A=t B B.t B=t C
C.t C>t A D.t D>t A
解析:两条等温线,故t A=t B,t C=t D,故A项正确.两条等温线比较,t D>t A,t C>t A,故B项错,C、D项正确.
答案:ACD
4.放飞的氢气球上升到一定高度会胀破,是因为()
A.球内氢气温度升高B.球内氢气压强增大
C.球外空气压强减小D.以上说法均不正确
解析:气球上升时,由于高空处空气稀薄,球外气体的压强减小,球内气体要膨胀,到一定程度时,气球就会胀破.
答案: C
5.如图所示,活塞的质量为m,缸套的质量为M.通过弹簧吊在天花板上,汽缸内封有一定质量的气体.缸套和活塞间无摩擦,活塞面积为S.大气压强为p0.则封闭气体的压强为()
A.p=p0+mg/S B.p=p0+(M+m)g/S
C.p=p0-Mg/S D.p=mg/S
答案: C
6.氧气瓶在储存过程中,由于密封不严,出现缓慢漏气,其瓶内氧气的压强和体积变化如图中A到B所示,则瓶内氧气的温度(设环境温度不变)()
A.一直升高B.一直下降
C.先升高后降低D.不变
解析:易错选B,错误原因是只简单地对A、B及A到B的过程进行分析后,作出各状态下的等温线,如图所示,从图中可以看出t A>t1>t2>t B,从而误选B,而忽略了只有一定质量的气体才满足t A>t1>t2>t B.
正确答案应为D.密封不严说明漏气,说明气体质量变化,B不正确;漏气缓慢进行,故氧气瓶中氧气可充分同外界进行热交换,隐含与外界“等温”.
答案: D
7.用活塞气筒向一个容积为V的容器内打气,每次能把体积为V0,压强为p0的空气打入容器内,若容器内原有空气的压强为p,打气过程中温度不变,则打了n次后容器内气体的压强为()
A.p 0V 0V
B .p 0+np 0
C .p +n ⎝⎛⎭⎫
p 0V 0V
D .p 0+⎝⎛⎭⎫V 0V n
·
p 0 解析: 将n 次打气的气体和容器中原有气体分别看成是初态,将打气后容器内气体看成是末态,利用等温分态分式,有pV +np 0V 0=p ′V ,得n 次打气后容器内气体的压强p ′=p +n ⎝⎛⎭⎫
p 0V 0V ,即C 项正确.
答案: C
8.如图所示,有一压力锅,锅盖上的排气孔截面积约为7.0×10-
6 m 2,限压阀重为0.7
N .使用该压力锅对水消毒,根据下列水的沸点与气压关系的表格,分析可知压力锅内的最高水温约为(大气压强为1.01×105 Pa)( )
C .122 ℃
D .124 ℃
解析: 由表格数据知,气压越大,沸点越高,即锅内最高温度越高.对限压阀分析受力,当mg +p 0S =pS 时恰好要放气,此时p =mg S +p 0=0.77.0×10-6+p 0=2.01×105
Pa 达到最大值,对应的最高温度为122 ℃
答案: C
9.容积V =20 L 的钢瓶充满氧气后,压强为p =30个大气压,打开钢瓶盖阀门,让氧气分别装到容积为V 0=5 L 的小瓶子中去,若小瓶子已抽成真空,分装到小瓶子中的氧气压强均为p 0=2个大气压,在分装过程中无漏气现象,且温度保持不变,那么最多可装的瓶数是( )
A .4瓶
B .50瓶
C .56瓶
D .60瓶
解析: 设最多可装的瓶数为n ,由玻意耳定律有pV =p 0(V +nV 0),所以 n =pV -p 0V p 0V 0=30×20-2×20
2×5=56瓶.
答案: C 二、非选择题
10.如图所示,为医院用于静脉滴注的装置示意图,倒置的输液瓶上方有一
气室A,密封的瓶口处的软木塞上插有两根细管,其中a管与大气相通,b管为
输液软管,中间又有一气室B,而其c端则通过针头接人体静脉.
(1)若气室A、B中气体的压强分别为p A、p B则它们与外界大气压强p0间的
大小关系应为________;
(2)当输液瓶的悬挂高度与输液软管内径确定时,药液滴注的速度________.(填“越滴越快”、“越滴越慢”或“恒定不变”)
解析:(1)因a管与大气相通,故可以认为a管上端处压强即为大气压强,这样易得p A<p0,而p B>p0,即有p B>p0>p A.
(2)当输液瓶的悬挂高度与输液软管的内径确定时,由于a管上端处的压强与人体血管中的压强都保持不变,故b管中气体的压强也不变,所以药液滴注的速度是恒定不变的.答案:(1)p B>p0>p A(2)恒定不变
11.在“探究气体等温变化的规律”实验中,封闭的空气如图所示,U型管粗细均匀,右端开口,已知外界大气压为76 cm汞柱高,图中给出了气体的两个不同的状态.
(1)实验时甲图气体的压强为________cm汞柱高;乙图气体压强为________cm汞柱高.
(2)实验时某同学认为管子的横截面积S可不用测量,这一观点正确吗?
________(选填“正确”或“错误”).
(3)数据测量完后在用图象法处理数据时,某同学以压强p为纵坐标,以体积V(或空气柱长度)为横坐标来作图,你认为他这样做能方便地看出p与V间的关系吗?
解析:(1)由连通器原理可知,甲图中气体压强为p0=76 cmHg,乙图中气体压强为p0+4 cmHg=80 cmHg.
(2)由玻意耳定律p1V1=p2V2,即p1l1S=p2l2S,即p1l1=p2l2,(l1、l2为空气柱长度),所以玻璃管的横截面积可不用测量.
(3)以p为纵坐标,以V为横坐标,作出p-V图是一条曲线,但曲线未必表示反比关系,
所以应再作出p-1
V图,看是否是过原点的直线,才能最终确定p与V是否成反比.答案:(1)7680(2)正确(3)不能
12.如图所示,密闭圆筒的中央有一个活塞,活塞两边封闭着两部分气体,它们的压强都是750 mmHg.现在用力把活塞向右移动,使活塞右边气体的体积变为原来的一半,那么活塞两边的压强差为多大?(假定气体温度不变)
解析: 在分析气体的变化规律时,由于质量一定且温度不变可以分别利用玻意耳定律研究左、右两部分气体的等温变化.
左边:p 0V 0=p 1·32V 0,得p 1=2
3p 0=500 mmHg
右边:p 0V 0=p 2·1
2V 0,得p 2=2p 0=1 500 mmHg
活塞两边的压强差Δp =p 2-p 1=1 000 mmHg 答案: 1 000 mmHg。