2.2气体的等温变化（第2课时）课件(共16张PPT)-2025年高二年级下册学期物理人教版（2025）选择性必修第三册+(含音频+视频).pptxVIP

第二章气体、固体和液体

第2节气体的等温变化

新教材人教版物理（高中选择性必修第三册）

第二课时

一、封闭气体压强的计算

(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.

容器中各处的压强相等

(7)①气体压强是由分子热运动产生的（一般不考虑重力），故同一段气柱各点压强大小相等；②液体压强是由重力产生的，同种液体，在同一深度，压强向各个方向且大小相等。

液体压强

一、封闭气体压强的计算

问题一：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

受力平衡法：选与封闭气体接触的液柱（或活塞、气缸）为研究对象进行受力分析，由F合＝0列式求气体压强．

方法一

一、封闭气体压强的计算

问题一：平衡态下液体封闭气体压强的计算

h

h

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

方法二

一、封闭气体压强的计算

问题一：平衡态下液体封闭气体压强的计算

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

方法三

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).

根据所学知识，计算PA和PB的大小。

一、封闭气体压强的计算

问题二：非平衡态下液体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.

计算方法

如图所示，当竖直放置的玻璃管向上加速运动时，封闭气体的压强为多少？

思考与讨论：竖直放置的玻璃管向下加速运动时，封闭气体的压强为多少？

对液柱受力分析有:pS-p0S-mg=ma

二、活塞—气缸模型的气体压强

求用固体（如活塞）封闭在静止容器内的气体压强，应采用受力平衡法，对固体进行受力分析。然后根据平衡条件求解。

PS=P0S+mg

PS=mg+P0S＇cosθ

PS=mg+P0S

以活塞为研究对象

以气缸为研究对象

mg+PS=P0S

Mg+PS=P0S

例.如图为某压缩式喷雾器储液桶，其容量是5.7×10－3m3，往桶内倒入4.2×10－3m3的药液后开始打气，假设打气过程中药液不会向外喷出．如果每次能打进2.5×10－4m3的空气，

（1）要使喷雾器内空气的压强达到4atm，应打气几次？

（2）这个压强能否使喷雾器内的药液全部喷完？

(设标准大气压为1atm，打气过程中不考虑温度的变化)

三、气体变质量问题

每充或抽一次气，容器中空气的质量都会发生变化，但如果灵活选取研究对象，可将其转变为质量不变的问题。

(1)关于充气问题：如果打气时每一次打入的空气质量、体积和压强均相同，则可设想用一容积为nV0的打气筒将压强为p0的空气一次打入容器与打n次气等效代替。所以研究对象应为容器中原有的空气和n次打入的空气总和。这样充气过程可看作是气体的等温压缩过程。

（1）要使喷雾器内空气的压强达到4atm，应打气几次？

(设标准大气压为1atm，打气过程中不考虑温度的变化)

4.2×10－3m3

V

5.7×10－3m3

变质量问题

4p0

一定质量气体的等温变化，可看成等温压缩问题！

p0V＋p0×n×(2.5×10－4m3)＝4p0V

V＝5.7×10－3m3－4.2×10－3m3＝1.5×10－3m3

n＝18

（2）这个压强能否使喷雾器内的药液全部喷完？

假设空