选择性必修 第三册 · 人教版
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6 气体的等温变化

免费读1255字2024-07-22

  老师:各位同学大家好,今天我们来研究气体。气体的性质是热血部分的重点,我们要学习气体的状态变化过程中的宏观规律、微观解释以及内能变化问题。今天我们先来学习一种特殊的变化,叫做等温变化。在正式开始新课之前,我们先来做点准备工作。在运动学中,我们为了描述运动状态,引入了一些新的物理量。同理,当我们学习热学时,为了描述新的现象和规律,同样要引入一些特殊的物理量。让我们结合这样一个生活中的例子来思考这件事儿。

  老师:凹陷的乒乓球放入热水中可以恢复原状,在这个例子中发挥作用的其实是乒乓球内部的气体。用物理的语言来描述,则是乒乓球内部的气体发生了状态的改变,那么哪些物理量随之变化了前后两个状态?我们进行对比一下,会发现其实改变了的是气体的冷热程度,也就是温度,气体的体积也发生了变化,也就是说我们气体分子所能达到的空间大小以及气体的压强。这里解释一下,气体压强在微观上它是指分子热运动撞击容器p产生的,至于具体的压强大小跟什么因素有关,这些我们放在后续再进行专门的研究。

  老师:这三个物理量其实就是描述气体状态的三个状态参量,也就是说一旦这三个物理量确定了,我们气体的状态就确定了。当然我们在描述气体性质的时候,我们之前学过的质量摩尔数、分子数这些同样是适用的。好,那么现在问题来了,假如气血的状态发生了改变,那么这三个物理量之间会满足什么样的物理规律呢?由于有三个物理量,所以我们采用的研究方法是控制变量。

  老师:具体到我们今天的大标题,等温变化指的就是一定质量的气体,当然这里强调一定质量是为了确定我们的研究对象保持不变,在温度不变的状态下所发生的变化。那现在同学们来猜一猜这一定质量气体等温变化的时候,压强和体积之间存在了什么样的关系?来我们仔细分析一下这个问题。

  老师:在这个过程中,我们控制不变的物理量就是气体的温度以及质量,发生变化的就是压强和体积,也就是说我们要研究VP的定量关系,从我们的生活经验出发,相信很多同学已经有了自己的猜想,那么我们如何设计一个实验来证明我们自己的猜想?当然提醒大家的是,我们在设计实验的时候要注意控制气体的质量、温度,利用某种方式改变气体的体积或者压强,并且我们要保证压强体积可测。这里大家可以,嗯,先按一下暂停键,思考一下,整理自己的思路。

  老师:好,现在让我们一起头脑风暴一下这几个问题。首先我们想要保证质量不变,可以把气体放到密闭的空间中,也就是将容器密封。密封容器的方式有很多种,大致可以分为这样两种情况,比如左边这种,我们将针痛的一侧堵住,另外一侧用活塞去密封,这样我们只要改变了活塞的位置,就可以轻易的改变气血体积。或者我们可以像右侧这样用液体去密封,我们可以通过改变液体的多少来改变左侧气体就这段气体所受到的压力,进而改变它的压强和体积。再就是我们需要在气体的体积压强改变的时候控制温度不变,因此需要我们缓慢的去改变气体

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