1、1 气体的等温变化学 习 目 标 知 识 脉 络1.理解一定质量的气体，在温度不变的情况下压强与体积的关系(重点)2学会通过实验的方法研究问题，探究物理规律，学习用电子表格与图象对实验数据进行处理与分析，体验科学探究过程(重点)3理解气体等温变化的 p V 图象的物理意义(重点 )4学会用玻意耳定律计算有关的问题(难点)玻 意 耳 定 律先 填 空 1三个状态参量研究气体的性质，用压强、体积、温度等物理量描述气体的状态描述气体状态的这几个物理量叫做气体的状态参量2实验探究(1)实验器材：铁架台、注射器、橡胶塞、压力表(压强表)等注射器下端用橡胶塞密封，上端用活塞封闭一段空气柱，这段空气柱是我们
2、的研究对象(2)数据收集：空气柱的压强 p 由上方的压力表读出，体积 V 用刻度尺读出的空气柱的长度 l 乘气柱的横截面积 S.用手把活塞向下压或向上拉，读出体积与压强的几组值(3)数据处理以压强 p 为纵坐标，以体积的倒数 为横坐标建立直角坐标系，将收集的1V各组数据描点作图，若图象是过原点的直线，说明压强跟体积的倒数成正比，也就说明压强跟体积成反比3玻意耳定律(1)内容：一定质量的某种气体，在温度保持不变的情况下，压强 p 和体积V 成反比(2)公式：pVC(常量)或 p1V1p 2V2.(3)适用条件：气体质量不变、温度不变气体温度不太低、压强不太大再 判 断 1在探究气体压强、体积、温
3、度三个状态参量之间关系时采用控制变量法( )2利用压强、体积和温度可以描述气体的状态()3一定质量的气体，三个状态参量中，至少有两个改变()后 思 考 1若实验数据呈现气体体积减小，压强增大的特点能否断定压强与体积成反比？【提示】 不能，也可能压强 p 与体积 V 的二次方 (三次方)或与 成反比，V只有作出 p 图线是直线，才能判定 p 与 V 成反比1V2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
4、度不变核 心 点 击 对玻意耳定律的理解及应用1成立条件：玻意耳定律 p1V1p 2V2 是实验定律，只有在气体质量一定、温度不变的条件下才成立2玻意耳定律的数学表达式 pVC 中的常量 C 不是一个普适恒量，它与气体的种类、质量、温度有关，对一定质量的气体，温度越高，该恒量 C 越大3应用玻意耳定律的思路和方法：(1)确定研究对象，并判断是否满足玻意耳定律成立的条件(2)确定始末状态及状态参量(p 1、V 1、p 2、V 2)(3)根据玻意耳定律列方程 p1V1p 2V2，代入数值求解 (注意各状态参量要统一单位) (4)注意分析题目中的隐含条件，必要时还应由力学或几何知识列出辅助方程(5)
5、有时要检验结果是否符合实际，对不符合实际的结果要删去1一端封闭的玻璃管倒插入水银槽中，管竖直放置时，管内水银面比管外高 h cm，上端空气柱长为 L cm，如图 811所示，已知大气压强为 H cmHg，此时封闭气体的压强是_ cmHg图 811【解析】 取等压面法，选管外水银面为等压面，则由 P 气 P hP 0得 P气 P 0 Ph即 P 气 (H h)cmHg.【答案】 (Hh)2如图所示 812，一个上下都与大气相通的直圆筒，内部横截面积为S0.01 m2，中间用两个活塞 A 和 B 封住一定质量的气体A、B 都可沿圆筒无摩擦地上下滑动，且不漏气A 的质量不计，B 的质量为 M，并与一
6、劲度系数为 k510 3 N/m 的较长的弹簧相连已知大气压 p0110 5 Pa，平衡时两活塞之间的距离 l00.6 m，现用力压 A，使之缓慢向下移动一段距离后，保持平衡此时用于压 A 的力 F500 N，求活塞 A 下移的距离图 812【解析】 设活塞 A 下移距离为 l，活塞 B 下移的距离为 x，对圆筒中的气体：初状态：p 1p 0 V 1l 0S末状态：p 2p 0FSV2(l 0xl)S由玻意耳定律得：p 1V1p 2V2即 p0l0S( p0 )(l0xl)SFS根据胡克定律，x Fk代数解得：l0.3 m.【答案】 0.3 m应用玻意耳定律解题时的两个误区误区 1：误认为在任
7、何情况下玻意耳定律都成立只有一定质量的气体在温度不变时，定律成立误区 2：误认为气体的质量变化时，一定不能用玻意耳定律进行分析当气体经历多个质量发生变化的过程时，可以分段应用玻意耳定律进行列方程，也可以把发生变化的所有气体作为研究对象，应用玻意耳定律列方程气 体 等 温 变 化 的 p V 图 象先 填 空 一、等温变化一定质量的某种气体，在温度不变时其压强随体积的变化而变化，把这种变化叫做等温变化二、气体等温变化的 p V 图象1p V 图象：一定质量的气体的 p V 图象为一条 双曲线，如图 813所示图 813图 8142p 图象：一定质量的气体的 p 图象为过原点的 倾斜直线，如图 8
8、14.1V 1V再 判 断 1一定质量的气体压强跟体积成反比()2一定质量的气体在温度不变时，压强跟体积成反比()3玻意耳定律适用于质量不变，温度变化的任何气体()后 思 考 1一定质量的气体，在 p V 图象中，等温线上某点与两坐标轴连线形成的矩形面积有什么特点？【提示】 根据 pV恒量，各个矩形面积相等2如图 815所示，是一定质量的气体不同温度下的两条等温线，如何判断 T1、T 2 的高低？图 815【提示】 作压强轴的平行线，与两条等温线分别交于两点，两交点处气体的体积相等，则对应压强大的等温线温度高，即 T1T 2.核 心 点 击 p V 图象及 p 图象上等温线的物理意义1V1一定
9、质量的气体，其等温线是双曲线，双曲线上的每一个点均表示一定质量的气体在该温度下的一个状态，而且同一条等温线上每个点对应的 p、V坐标的乘积都是相等的，如图 816甲所示甲 乙图 8162玻意耳定律 pVC(常量)，其中常量 C 不是一个普通常量，它随气体温度的升高而增大，温度越高，常量 C 越大，等温线离坐标轴越远如图 816乙所示，4 条等温线的关系为 T4T3T2T1.图 8173一定质量气体的等温变化过程，也可以用 p 图象来表示，如图 8171V所示等温线是一条延长线通过原点的直线，由于气体的体积不能无穷大，所以靠近原点附近处应用虚线表示，该直线的斜率 k pVT，即斜率越大，p1V气
10、体的温度越高3如图 818所示为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线，则下列说法正确的是( )图 818A从等温线可以看出，一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成反比B一定质量的气体，在不同温度下的等温线是不同的C一定质量的气体，温度越高，气体压强与体积的乘积越小D由图可知 T1T 2E由图可知 T1T 2【解析】 由等温线的物理意义可知，A、B 正确；对于一定质量的气体，温度越高，气体压强与体积乘积越大，等温线的位置越高，C、D 错、E 对【答案】 ABE4如图 819所示是一定质量的某种气体状态变化的 p V 图象，气体由状态 A 变化到状态 B 的过程中，气体的温度和分子平均速
11、率的变化情况的下列说法错误的是( )图 819A都一直保持不变B温度先升高后降低C温度先降低后升高D平均速率先增大后减小E平均速率先减小后增大【解析】 由图象可知，p AVAp BVB，所以 A、B 两状态的温度相等，在同一等温线上，可在 p V 图上作出几条等温线，如图所示由于离原点越远的等温线温度越高，所以从状态 A 到状态 B 温度应先升高后降低，分子平均速率先增大后减小【答案】 ACE5(多选 )如图 8110所示是一定质量的某气体状态变化的 pV 图象，则下列说法正确的是( )图 8110A气体做的是等温变化B气体的压强从 A 到 B 一直减小C气体的体积从 A 到 B 一直增大D气
12、体的三个状态参量一直都在变E从 A 到 B 温度先降低后升高【解析】 一定质量的气体的等温过程的 pV 图象即等温线是双曲线中的一支，显然题图所示 AB 图线不是等温线，AB 过程不是等温变化过程，选项 A 错误；从 AB 图线可知气体从 A 状态变为 B 状态的过程中，压强 p 在逐渐减小，体积 V 在不断增大，选项 B、C 正确；又因为该过程不是等温变化过程，所以气体的三个状态参量一直都在变化，选项 D 正确；从 A 到 B 温度先升高后降低，E 错误【答案】 BCD(1)不同的等温线温度不同，越靠近原点的等温线温度越低，越远离原点的等温线温度越高(2)由不同等温线的分布情况可以判断温度的高低
