氣體的等溫變化 高二物理

02.氣體的等溫變化圖片區(qū)問題：要研究一部分被密封的氣體的狀態(tài)，需要用哪些物理量來描述？答：壓強(qiáng)、溫度、體積。問題：這些物理量單位是什么？如何測(cè)量？答：溫度單位是℃、K，用溫度計(jì)測(cè)量；體積單位是m3、L、mL，氣體體積就是封閉氣體的容器的容積，液體體積也與容器有關(guān)；壓強(qiáng)單位是Pa、atm、cmHg、用氣壓計(jì)（壓力表）測(cè)量。注意：一個(gè)大氣壓代表的壓強(qiáng)可以寫成：p=1atm=76cmHg=ρ水銀gh=1.013×105Pa我們首先研究一種特殊的情況：一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的條件下，其壓強(qiáng)與體積變化時(shí)的關(guān)系。這個(gè)過程叫做等溫變化。一.氣體的等溫變化1.實(shí)驗(yàn)裝置：如右圖2.實(shí)驗(yàn)器材：鐵架臺(tái)、注射器、橡膠套、氣壓計(jì)（壓力表）、刻度尺、游標(biāo)卡尺3.實(shí)驗(yàn)對(duì)象：被密封的一定質(zhì)量的空氣4.實(shí)驗(yàn)思路：在溫度不變的情況下，測(cè)量氣體在不同體積時(shí)的壓強(qiáng)，再分析氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系。二.實(shí)驗(yàn)探究5.數(shù)據(jù)測(cè)量：空氣柱的體積V：用刻度尺測(cè)量空氣柱的長(zhǎng)度l，用游標(biāo)卡尺測(cè)量注射器的內(nèi)徑d，算出橫截面積S，體積V＝S·l（有的注射器可以直接讀出積V）空氣柱的壓強(qiáng)p：從與注射器內(nèi)空氣柱相連的壓力表讀取6.實(shí)驗(yàn)操作：把柱塞緩慢地向下壓或向上拉，讀取空氣柱的長(zhǎng)度（體積）與壓強(qiáng)的幾組數(shù)據(jù)。7.數(shù)據(jù)處理：根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)繪制的p-V圖像二.實(shí)驗(yàn)探究等溫線：此圖線為溫度不變時(shí)氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系，因此稱它為等溫線。問題：p-V圖像并不是直線，類似于雙曲線，那么，空氣柱的壓強(qiáng)是否跟體積成反比呢？以前碰到類似情況嗎？如何處理？答：化曲為直，畫

圖像，看是否是經(jīng)過原點(diǎn)的直線8.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：一定質(zhì)量的氣體在溫度不變的情況下壓強(qiáng)跟體積成反比二.實(shí)驗(yàn)探究思考與討論：如圖所示為“探究氣體等溫變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)過程中如何保證氣體的質(zhì)量和溫度不變？答：保證氣體質(zhì)量不變的方法：實(shí)驗(yàn)前在柱塞（活塞）上涂好潤(rùn)滑油，以免漏氣。保證氣體溫度不變的方法：①實(shí)驗(yàn)過程中緩慢推拉活塞，防止氣體體積變化太快導(dǎo)致氣體溫度發(fā)生變化。②實(shí)驗(yàn)過程中，避免用手接觸注射器的圓筒，防止圓筒和手發(fā)生熱傳遞導(dǎo)致內(nèi)部氣體溫度變化。1.玻意耳定律：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)p與體積V成反比，即：2.表達(dá)式：

3.條件：m一定、T不變，壓強(qiáng)不太大溫度不太低這個(gè)定律是英國(guó)科學(xué)家玻意耳和法國(guó)科學(xué)家馬略特各自通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的，C是常量，對(duì)于溫度不同、質(zhì)量不同、種類不同的氣體，C的數(shù)值一般不同。三.玻意耳定律1.p－V圖像：一定質(zhì)量的氣體的p－V圖像為一條雙曲線2.p－

圖像：一定質(zhì)量的氣體的p－

圖像為過原點(diǎn)的傾斜直線以上圖線叫等溫曲線，一定質(zhì)量的氣體在不同溫度下的等溫曲線不一樣，如何判斷上圖中T1與T2、T3與T4的大小關(guān)系？四.氣體等溫變化的p－V圖像

T1T2T3

T4T1>T2T3>T4思考與討論.注射器頂端與橡皮管連接處的氣體體積（如圖所示）無法測(cè)量會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)造成誤差，p、V還成反比嗎？若改畫圖像，該圖像能得到什么信息？例1.如圖所示是一定質(zhì)量的某種氣體的p－V圖象，氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中，氣體分子平均速率的變化情況是(

)A.一直保持不變

B.一直增大C.先減小后增大

D.先增大后減小D例2.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)過程，則下列說法正確的是(

)A.D→A是一個(gè)等溫過程B.A→B是一個(gè)等溫過程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A例3.如圖所示，一端開口、另一端封閉的玻璃管內(nèi)用水銀柱封閉一定質(zhì)量的氣體，保持溫度不變，把管子以封閉端為圓心，從開口向上的豎直位置逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)到水平位置的過程中，可用來說明氣體狀態(tài)變化的p-V圖像是(

)C例4.(多選)關(guān)于“探究氣體等溫變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn),下列說法正確的是 (

)A.實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)保持被封閉氣體的質(zhì)量和溫度不發(fā)生變化B.實(shí)驗(yàn)中為找到體積與壓強(qiáng)的關(guān)系,一定要測(cè)量空氣柱的橫截面積C.為了減小實(shí)驗(yàn)誤差,可以在柱塞上涂潤(rùn)滑油,以減小摩擦D.處理數(shù)據(jù)時(shí)采用p-圖像,是因?yàn)閜-圖像比p-V圖像更直觀注意：涂潤(rùn)滑油是為了防漏氣，C錯(cuò)誤AD例5.用注射器做“驗(yàn)證玻意耳定律”的實(shí)驗(yàn),如圖所示。(1)若測(cè)得注射器的全部刻度長(zhǎng)為l,由注射器的刻度直接讀出其容積為V,由天平測(cè)得注射器的活塞和鉤碼框架的總質(zhì)量為m1,由氣壓計(jì)讀出大氣壓強(qiáng)為p0。當(dāng)框架兩側(cè)對(duì)稱懸掛鉤碼總質(zhì)量為m2時(shí),氣體壓強(qiáng)為

;去掉鉤碼,用彈簧測(cè)力計(jì)豎直向上拉框架,測(cè)得拉力為F,則氣體壓強(qiáng)為

。

例5.用注射器做“驗(yàn)證玻意耳定律”的實(shí)驗(yàn),如圖所示。(2)某同學(xué)測(cè)出了注射器內(nèi)封閉氣體的幾組壓強(qiáng)p和體積V的值后,用p作縱軸、作橫軸,畫出p-圖像如圖甲、乙、丙所示,則：甲產(chǎn)生的可能原因是（）乙產(chǎn)生的可能原因是（）丙產(chǎn)生的可能原因是（）A.各組的p、取值范圍太小B.實(shí)驗(yàn)過程中有漏氣現(xiàn)象C.實(shí)驗(yàn)過程中氣體溫度升高D.在計(jì)算壓強(qiáng)時(shí),沒有計(jì)入由于活塞和框架的重力引起的壓強(qiáng)DCB例6.一個(gè)足球的容積是2.5L。用打氣筒給這個(gè)足球打氣，每打一次都把體積為125mL、壓強(qiáng)與大氣壓相同的氣體打進(jìn)足球內(nèi)。如果在打氣前足球就已經(jīng)是球形并且里面的壓強(qiáng)與大氣壓相同，打了20次后足球內(nèi)部空氣的壓強(qiáng)是大氣壓的多少倍？你在得出結(jié)論時(shí)考慮到了什么前提？實(shí)際打氣時(shí)的情況能夠滿足你的前提嗎？打了20次后內(nèi)部壓強(qiáng)是大氣壓的2倍，前提是溫度不變，實(shí)際打氣時(shí)對(duì)氣體做功，氣體溫度會(huì)升高，不能滿足。例7.水銀氣壓計(jì)中混入了一個(gè)氣泡，上升到水銀柱的上方，使水銀柱上方不再是真空。當(dāng)實(shí)際大氣壓相當(dāng)于768mm高的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)時(shí)，這個(gè)水銀氣壓計(jì)的讀數(shù)只有750mm，此時(shí)管中的水銀面到管頂?shù)木嚯x為80mm。當(dāng)這個(gè)氣壓計(jì)的讀數(shù)為740mm水銀柱時(shí)，實(shí)際的大氣壓相當(dāng)于多高水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)？設(shè)溫度保持不變。80mm750mm740mm例8.甲、乙兩個(gè)儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)存有同種氣體(可視為理想氣體)，甲罐的容積為V，罐中氣體的壓強(qiáng)為p；乙罐的容積為2V，罐中氣體的