物理人教版（2019）選擇性必修第三冊(cè)氣體的等溫變化

氣體的等溫變化一、玻意耳定律1．氣體狀態(tài)參量氣體的三個(gè)狀態(tài)參量為

、

、

．2．實(shí)驗(yàn)探究(1)實(shí)驗(yàn)裝置：如圖所示，實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象是

．溫度體積壓強(qiáng)氣體被封閉的(2)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集空氣柱的壓強(qiáng)p可以從

上讀出，空氣柱的長(zhǎng)度L可以從注射器兩側(cè)的

上讀出，則空氣柱的體積為長(zhǎng)度L與橫截面積S的乘積，即V＝LS.用手把柱塞向下壓或向上拉，讀出若干組

與

的值．(3)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理①猜想：由實(shí)驗(yàn)觀察及記錄數(shù)據(jù)可知，空氣柱的體積越小，其壓強(qiáng)就

，空氣柱的壓強(qiáng)與體積可能成

．壓力表壓強(qiáng)p體積V越大反比刻度反比

正比

3．玻意耳定律(1)內(nèi)容：一定

的氣體，在溫度保持不變時(shí)，它的壓強(qiáng)和體積成反比；或者說(shuō)，壓強(qiáng)和體積的乘積保持

．此即玻意耳定律．(2)數(shù)學(xué)表達(dá)式：pV＝C(常量)或p1V1＝p2V2.(3)適用條件：①氣體質(zhì)量不變、溫度不變；②氣體溫度不太低、壓強(qiáng)不太大．不變質(zhì)量4．等溫變化的圖象(1)p－V圖象：一定質(zhì)量的氣體發(fā)生等溫變化時(shí)的p－V圖象如圖所示，圖象為雙曲線的一支．①圖線反映了在等溫情況下，一定質(zhì)量的氣體的壓強(qiáng)與體積成反比的規(guī)律．②圖象上的點(diǎn)，代表的是一定質(zhì)量氣體的一個(gè)狀態(tài)．③一定質(zhì)量的氣體在不同溫度下的等溫線是不同的．如圖所示的兩條等溫線，分別是一定質(zhì)量的氣體在較低溫度T1和較高溫度T2時(shí)的等溫線．氣體的溫度越高，它的等溫線越遠(yuǎn)離兩坐標(biāo)軸．即T1＜T2.二、對(duì)玻意耳定律的理解1．成立條件：玻意耳定律p1V1＝p2V2是實(shí)驗(yàn)定律．只有在氣體質(zhì)量一定、溫度不變的條件下才成立．2．恒量的定義：p1V1＝p2V2＝恒量C，該恒量C與氣體的種類、質(zhì)量、溫度有關(guān)，對(duì)一定質(zhì)量的氣體溫度越高，該恒量C越大．1.下列圖中，p表示壓強(qiáng)，V表示體積，T為熱力學(xué)溫度，各圖中正確描述一定質(zhì)量的氣體不是等溫變化的是(

)D2.如圖所示，為一定質(zhì)量的氣體在不同溫度下的兩條等溫線，則下列說(shuō)法正確的是(

)A．從等溫線可以看出，一定質(zhì)量的氣體在發(fā)生等溫變化時(shí)，其壓強(qiáng)與體積成反比B．一定質(zhì)量的氣體，在不同溫度下的等溫線是不同的C．由圖可知T1＞T2D．由圖可知T1＜T2ABD3.如圖所示是某氣體狀態(tài)變化的p－V圖象，則下列說(shuō)法中正確的是(

)A．氣體作的是等溫變化B．從A至B氣體的壓強(qiáng)一直減小C．從A至B氣體的體積一直增大D．氣體的三個(gè)狀態(tài)參量一直都在變BCD4．一定質(zhì)量的氣體，在等溫變化過(guò)程中，下列物理量發(fā)生變化的是(

)A．分子的平均速率 B．單位體積內(nèi)的分子數(shù)C．氣體的壓強(qiáng) D．分子總數(shù)答案：

BC5．如圖所示，D→A→B→C表示一定質(zhì)量的某種氣體狀態(tài)變化的一個(gè)過(guò)程，則下列說(shuō)法正確的是(

)A．D→A是一個(gè)等溫過(guò)程B．A→B是一個(gè)等溫過(guò)程C．A與B的狀態(tài)參量相同D．B→C體積減小，壓強(qiáng)減小，溫度不變答案：

A6．(2010·廣東卷)如圖所示，某種自動(dòng)洗衣機(jī)進(jìn)水時(shí)，與洗衣缸相連的細(xì)管中會(huì)封閉一定質(zhì)量的空氣，通過(guò)壓力傳感器感知管中的空氣壓力，從而控制進(jìn)水量．設(shè)溫度不變，洗衣缸內(nèi)水位升高，則細(xì)管中被封閉的空氣(

)A．體積不變，壓強(qiáng)變小 B．體積變小，壓強(qiáng)變大C．體積不變，壓強(qiáng)變大 D．體積變小，壓強(qiáng)變小答案：

B7．一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷一等溫膨脹過(guò)程，這一過(guò)程可以用p－V圖上的曲線來(lái)表示，如圖所示．由此可知，當(dāng)氣體的體積V1＝5L時(shí)，氣體的壓強(qiáng)p1＝________Pa；當(dāng)氣體的體積V2＝10L時(shí)，氣體的壓強(qiáng)p2＝________Pa；當(dāng)氣體的體積V3＝15L時(shí)，氣體的壓強(qiáng)p3＝________Pa.一、容器靜止或勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)封閉氣體壓強(qiáng)的求法1．取等壓面法：根據(jù)同種液體在同一水平液面處壓強(qiáng)相等，在連通器內(nèi)靈活選取等壓面．由兩側(cè)壓強(qiáng)相等列方程求解壓強(qiáng)．例如圖中，同一液面C、D處壓強(qiáng)相等pA＝p0＋ph.兩類壓強(qiáng)的計(jì)算pSp0Smg一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強(qiáng)p0＝1.01×105Pa或76cmHg水銀管壓強(qiáng)的求法．hp0SpSmgp0SpSp0SpSmgp0SpSm1gpASpBSm2g例題水銀柱長(zhǎng)度h為19cm，大氣壓p0=為1X105Pa(相當(dāng)于76cm高的水銀柱所產(chǎn)生的壓強(qiáng))，玻璃管的粗細(xì)是均勻的。玻璃管開口向上放置時(shí)，被封閉的氣柱長(zhǎng)度L1=15cm，當(dāng)開口向下時(shí)(水銀沒(méi)有溢出管外)，被封閉的氣柱長(zhǎng)度L2是多少?設(shè)過(guò)程中氣體溫度保持不變2．力平衡法：選與封閉氣體接觸的液柱(或活塞、汽缸)為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，由F合＝0列式求氣體壓強(qiáng)．帶活塞氣缸壓強(qiáng)的求法．氣缸開口向上對(duì)活塞：pS＝mg＋p0S則壓強(qiáng)：p＝p0＋——mgS一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強(qiáng)p0＝1.01×105Pa氣缸開口向下對(duì)活塞：p0S＝mg＋pS則壓強(qiáng)：p＝p0-——mgS氣缸開口水平對(duì)活塞：p0S＝pS則壓強(qiáng)：p＝p01.如圖所示，豎直放置的U形管，左端開口，右端封閉，管內(nèi)有a、b兩段水銀柱，將A、B兩段空氣柱封閉在管內(nèi)．已知水銀柱a長(zhǎng)10cm，水銀柱b兩個(gè)液面間的高度差為5cm，大氣壓強(qiáng)為75cmHg，求空氣柱A、B的壓強(qiáng)．解析：設(shè)氣體A、B產(chǎn)生的壓強(qiáng)分別為pA、pB，管截面積為S，取a液柱為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析如圖甲所示，得pAS＋mag＝p0S，而paS＝ρgh1S＝mag，故pAS＋paS＝p0S所以pA＝p0－pa＝75cmHg－10cmHg＝65cmHg取液柱b為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析如圖乙所示，同理可得pBS＋pbS＝pAS所以pB＝pA－pb＝65cmHg－5cmHg＝60cmHg.答案：

65cmHg

60cmHg2.一端封閉的玻璃管開口向下插入水銀槽內(nèi)，如圖所示，管內(nèi)水銀柱比槽內(nèi)水銀面高h(yuǎn)＝5cm，空氣柱長(zhǎng)l＝45cm，要使管內(nèi)、外水銀面相平．求：(1)應(yīng)如何移動(dòng)玻璃管？(2)此刻管內(nèi)空氣柱長(zhǎng)度為多少？(設(shè)此時(shí)大氣壓相當(dāng)于75cmHg產(chǎn)生的壓強(qiáng))

答案：

(1)向下(2)42cm3．粗細(xì)均勻的玻璃棒，封閉一端長(zhǎng)為12cm.一個(gè)人手持玻璃管開口向下潛入水中，當(dāng)潛到水下某深度時(shí)看到水進(jìn)入玻璃