气体的等温变化 高二物理

02.气体的等温变化图片区问题：要研究一部分被密封的气体的状态，需要用哪些物理量来描述？答：压强、温度、体积。问题：这些物理量单位是什么？如何测量？答：温度单位是℃、K，用温度计测量；体积单位是m3、L、mL，气体体积就是封闭气体的容器的容积，液体体积也与容器有关；压强单位是Pa、atm、cmHg、用气压计（压力表）测量。注意：一个大气压代表的压强可以写成：p=1atm=76cmHg=ρ水银gh=1.013×105Pa我们首先研究一种特殊的情况：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。这个过程叫做等温变化。一.气体的等温变化1.实验装置：如右图2.实验器材：铁架台、注射器、橡胶套、气压计（压力表）、刻度尺、游标卡尺3.实验对象：被密封的一定质量的空气4.实验思路：在温度不变的情况下，测量气体在不同体积时的压强，再分析气体压强与体积的关系。二.实验探究5.数据测量：空气柱的体积V：用刻度尺测量空气柱的长度l，用游标卡尺测量注射器的内径d，算出横截面积S，体积V＝S·l（有的注射器可以直接读出积V）空气柱的压强p：从与注射器内空气柱相连的压力表读取6.实验操作：把柱塞缓慢地向下压或向上拉，读取空气柱的长度（体积）与压强的几组数据。7.数据处理：根据测得的数据绘制的p-V图像二.实验探究等温线：此图线为温度不变时气体压强与体积的关系，因此称它为等温线。问题：p-V图像并不是直线，类似于双曲线，那么，空气柱的压强是否跟体积成反比呢？以前碰到类似情况吗？如何处理？答：化曲为直，画

图像，看是否是经过原点的直线8.实验结论：一定质量的气体在温度不变的情况下压强跟体积成反比二.实验探究思考与讨论：如图所示为“探究气体等温变化的规律”的实验装置，实验过程中如何保证气体的质量和温度不变？答：保证气体质量不变的方法：实验前在柱塞（活塞）上涂好润滑油，以免漏气。保证气体温度不变的方法：①实验过程中缓慢推拉活塞，防止气体体积变化太快导致气体温度发生变化。②实验过程中，避免用手接触注射器的圆筒，防止圆筒和手发生热传递导致内部气体温度变化。1.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：2.表达式：

3.条件：m一定、T不变，压强不太大温度不太低这个定律是英国科学家玻意耳和法国科学家马略特各自通过实验发现的，C是常量，对于温度不同、质量不同、种类不同的气体，C的数值一般不同。三.玻意耳定律1.p－V图像：一定质量的气体的p－V图像为一条双曲线2.p－

图像：一定质量的气体的p－

图像为过原点的倾斜直线以上图线叫等温曲线，一定质量的气体在不同温度下的等温曲线不一样，如何判断上图中T1与T2、T3与T4的大小关系？四.气体等温变化的p－V图像

T1T2T3

T4T1>T2T3>T4思考与讨论.注射器顶端与橡皮管连接处的气体体积（如图所示）无法测量会对实验造成误差，p、V还成反比吗？若改画图像，该图像能得到什么信息？例1.如图所示是一定质量的某种气体的p－V图象，气体由状态A变化到状态B的过程中，气体分子平均速率的变化情况是(

)A.一直保持不变

B.一直增大C.先减小后增大

D.先增大后减小D例2.如图所示，D→A→B→C表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程，则下列说法正确的是(

)A.D→A是一个等温过程B.A→B是一个等温过程C.A与B的状态参量相同D.B→C体积减小，压强减小，温度不变A例3.如图所示，一端开口、另一端封闭的玻璃管内用水银柱封闭一定质量的气体，保持温度不变，把管子以封闭端为圆心，从开口向上的竖直位置逆时针缓慢转到水平位置的过程中，可用来说明气体状态变化的p-V图像是(

)C例4.(多选)关于“探究气体等温变化的规律”实验,下列说法正确的是 (

)A.实验过程中应保持被封闭气体的质量和温度不发生变化B.实验中为找到体积与压强的关系,一定要测量空气柱的横截面积C.为了减小实验误差,可以在柱塞上涂润滑油,以减小摩擦D.处理数据时采用p-图像,是因为p-图像比p-V图像更直观注意：涂润滑油是为了防漏气，C错误AD例5.用注射器做“验证玻意耳定律”的实验,如图所示。(1)若测得注射器的全部刻度长为l,由注射器的刻度直接读出其容积为V,由天平测得注射器的活塞和钩码框架的总质量为m1,由气压计读出大气压强为p0。当框架两侧对称悬挂钩码总质量为m2时,气体压强为

;去掉钩码,用弹簧测力计竖直向上拉框架,测得拉力为F,则气体压强为

。

例5.用注射器做“验证玻意耳定律”的实验,如图所示。(2)某同学测出了注射器内封闭气体的几组压强p和体积V的值后,用p作纵轴、作横轴,画出p-图像如图甲、乙、丙所示,则：甲产生的可能原因是（）乙产生的可能原因是（）丙产生的可能原因是（）A.各组的p、取值范围太小B.实验过程中有漏气现象C.实验过程中气体温度升高D.在计算压强时,没有计入由于活塞和框架的重力引起的压强DCB例6.一个足球的容积是2.5L。用打气筒给这个足球打气，每打一次都把体积为125mL、压强与大气压相同的气体打进足球内。如果在打气前足球就已经是球形并且里面的压强与大气压相同，打了20次后足球内部空气的压强是大气压的多少倍？你在得出结论时考虑到了什么前提？实际打气时的情况能够满足你的前提吗？打了20次后内部压强是大气压的2倍，前提是温度不变，实际打气时对气体做功，气体温度会升高，不能满足。例7.水银气压计中混入了一个气泡，上升到水银柱的上方，使水银柱上方不再是真空。当实际大气压相当于768mm高的水银柱产生的压强时，这个水银气压计的读数只有750mm，此时管中的水银面到管顶的距离为80mm。当这个气压计的读数为740mm水银柱时，实际的大气压相当于多高水银柱产生的压强？设温度保持不变。80mm750mm740mm例8.甲、乙两个储气罐储存有同种气体(可视为理想气体)，甲罐的容积为V，罐中气体的压强为p；乙罐的容积为2V，罐中气体的