24-25高中物理人教版选择性必修第三册讲义 07 第二章 2 第2课时 气体的等温变化.docx

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第2课时气体的等温变化

封闭气体压强的计算

(1)图甲为竖直放置的U形玻璃管，其左端封闭、右端开口，用密度为ρ的液体封闭一段空气柱A，图中C、D液面水平且等高，重力加速度大小为g，其他条件已标于图上。

问题1：试求封闭气体A的压强。

(2)在图乙中，圆柱形汽缸置于水平地面上，汽缸内被活塞封闭一定质量的气体，若活塞处于静止状态，汽缸横截面积为S，活塞质量为m，汽缸与活塞之间无摩擦，大气压强为p0，重力加速度大小为g。

问题2：试求汽缸内封闭气体的压强。

1．静止或匀速运动系统中压强的计算

(1)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，建立受力平衡方程消去面积，得到液片两侧压强相等，进而求得气体压强。例如，图甲中粗细均匀的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。

(2)力平衡法：选取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，由F合＝0列式求气体压强。

(3)连通器原理：在连通器中，同一种液体(中间液体不间断)的同一水平液面上的压强相等。图甲中同一液面C、D处压强相等，pA＝p0＋ph。

2．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，然后根据牛顿第二定律列方程，求出封闭气体的压强。

如图乙，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得p＝p0＋mg+a

【典例1】求图中被封闭气体A的压强。其中图(1)(2)(3)中的玻璃管内都灌有水银，图(4)中的小玻璃管浸没在水中，大气压强p0＝76cmHg(p0＝1.01×105Pa，g＝10m/s2，ρ水＝1×103kg/m3)。

[听课记录]

[跟进训练]

1．(多选)如图所示，活塞质量为m，汽缸质量为M，两者通过弹簧吊在天花板上，汽缸内封闭了一定质量的空气，而活塞与汽缸间无摩擦，活塞面积为S，大气压强为p0，封闭气体压强为p，则下列说法正确的是()

A．内外空气对汽缸的总作用力方向向上，大小为Mg

B．内外空气对汽缸的总作用力方向向下，大小为mg

C．p＝p0－Mg

D．p＝p0＋mg

玻意耳定律及其应用

1．内容：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____。

2．公式：________(常量)或_______________。

3．适用条件

(1)气体质量不变、____不变。

(2)气体温度不太低、压强不太大。

提醒：由于经常使用p1V1＝p2V2这种形式，故要求使用同一单位即可。

在一个恒温池中，一串串气泡由池底慢慢升到水面，有趣的是气泡在上升过程中，体积逐渐变大，到水面时就会破裂。

【问题】

(1)上升过程中，气泡内气体的温度发生改变吗？

(2)上升过程中，气泡内气体的压强怎么改变？

(3)气泡在上升过程中体积为何会变大？