物理人教版（2019）选择性必修第三册气体的等温变化

气体的等温变化一、玻意耳定律1．气体状态参量气体的三个状态参量为

、

、

．2．实验探究(1)实验装置：如图所示，实验的研究对象是

．温度体积压强气体被封闭的(2)实验数据收集空气柱的压强p可以从

上读出，空气柱的长度L可以从注射器两侧的

上读出，则空气柱的体积为长度L与横截面积S的乘积，即V＝LS.用手把柱塞向下压或向上拉，读出若干组

与

的值．(3)实验数据处理①猜想：由实验观察及记录数据可知，空气柱的体积越小，其压强就

，空气柱的压强与体积可能成

．压力表压强p体积V越大反比刻度反比

正比

3．玻意耳定律(1)内容：一定

的气体，在温度保持不变时，它的压强和体积成反比；或者说，压强和体积的乘积保持

．此即玻意耳定律．(2)数学表达式：pV＝C(常量)或p1V1＝p2V2.(3)适用条件：①气体质量不变、温度不变；②气体温度不太低、压强不太大．不变质量4．等温变化的图象(1)p－V图象：一定质量的气体发生等温变化时的p－V图象如图所示，图象为双曲线的一支．①图线反映了在等温情况下，一定质量的气体的压强与体积成反比的规律．②图象上的点，代表的是一定质量气体的一个状态．③一定质量的气体在不同温度下的等温线是不同的．如图所示的两条等温线，分别是一定质量的气体在较低温度T1和较高温度T2时的等温线．气体的温度越高，它的等温线越远离两坐标轴．即T1＜T2.二、对玻意耳定律的理解1．成立条件：玻意耳定律p1V1＝p2V2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．恒量的定义：p1V1＝p2V2＝恒量C，该恒量C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．1.下列图中，p表示压强，V表示体积，T为热力学温度，各图中正确描述一定质量的气体不是等温变化的是(

)D2.如图所示，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(

)A．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．由图可知T1＞T2D．由图可知T1＜T2ABD3.如图所示是某气体状态变化的p－V图象，则下列说法中正确的是(

)A．气体作的是等温变化B．从A至B气体的压强一直减小C．从A至B气体的体积一直增大D．气体的三个状态参量一直都在变BCD4．一定质量的气体，在等温变化过程中，下列物理量发生变化的是(

)A．分子的平均速率 B．单位体积内的分子数C．气体的压强 D．分子总数答案：

BC5．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，温度不变答案：

A6．(2010·广东卷)如图所示，某种自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量．设温度不变，洗衣缸内水位升高，则细管中被封闭的空气(

)A．体积不变，压强变小 B．体积变小，压强变大C．体积不变，压强变大 D．体积变小，压强变小答案：

B7．一定质量的理想气体经历一等温膨胀过程，这一过程可以用p－V图上的曲线来表示，如图所示．由此可知，当气体的体积V1＝5L时，气体的压强p1＝________Pa；当气体的体积V2＝10L时，气体的压强p2＝________Pa；当气体的体积V3＝15L时，气体的压强p3＝________Pa.一、容器静止或匀速运动时封闭气体压强的求法1．取等压面法：根据同种液体在同一水平液面处压强相等，在连通器内灵活选取等压面．由两侧压强相等列方程求解压强．例如图中，同一液面C、D处压强相等pA＝p0＋ph.两类压强的计算pSp0Smg一个标准大气压强p0＝1.01×105Pa或76cmHg水银管压强的求法．hp0SpSmgp0SpSp0SpSmgp0SpSm1gpASpBSm2g例题水银柱长度h为19cm，大气压p0=为1X105Pa(相当于76cm高的水银柱所产生的压强)，玻璃管的粗细是均匀的。玻璃管开口向上放置时，被封闭的气柱长度L1=15cm，当开口向下时(水银没有溢出管外)，被封闭的气柱长度L2是多少?设过程中气体温度保持不变2．力平衡法：选与封闭气体接触的液柱(或活塞、汽缸)为研究对象进行受力分析，由F合＝0列式求气体压强．带活塞气缸压强的求法．气缸开口向上对活塞：pS＝mg＋p0S则压强：p＝p0＋——mgS一个标准大气压强p0＝1.01×105Pa气缸开口向下对活塞：p0S＝mg＋pS则压强：p＝p0-——mgS气缸开口水平对活塞：p0S＝pS则压强：p＝p01.如图所示，竖直放置的U形管，左端开口，右端封闭，管内有a、b两段水银柱，将A、B两段空气柱封闭在管内．已知水银柱a长10cm，水银柱b两个液面间的高度差为5cm，大气压强为75cmHg，求空气柱A、B的压强．解析：设气体A、B产生的压强分别为pA、pB，管截面积为S，取a液柱为研究对象进行受力分析如图甲所示，得pAS＋mag＝p0S，而paS＝ρgh1S＝mag，故pAS＋paS＝p0S所以pA＝p0－pa＝75cmHg－10cmHg＝65cmHg取液柱b为研究对象进行受力分析如图乙所示，同理可得pBS＋pbS＝pAS所以pB＝pA－pb＝65cmHg－5cmHg＝60cmHg.答案：

65cmHg

60cmHg2.一端封闭的玻璃管开口向下插入水银槽内，如图所示，管内水银柱比槽内水银面高h＝5cm，空气柱长l＝45cm，要使管内、外水银面相平．求：(1)应如何移动玻璃管？(2)此刻管内空气柱长度为多少？(设此时大气压相当于75cmHg产生的压强)

答案：

(1)向下(2)42cm3．粗细均匀的玻璃棒，封闭一端长为12cm.一个人手持玻璃管开口向下潜入水中，当潜到水下某深度时看到水进入玻璃