選修3-3：第八章 氣體等溫變化

第八章氣體1.氣體的等溫變化一.氣體的等溫變化1．氣體的三大狀態(tài)參量：_______、________、_

2．氣體的等溫變化：一定質(zhì)量的氣體，在________保持不變情況下發(fā)生的狀態(tài)變化．二．實(shí)驗(yàn)：探究氣體等溫變化的規(guī)律壓強(qiáng)(p)體積(V)

溫度(T)溫度

用注射器密閉一定質(zhì)量的空氣，緩慢地推動(dòng)和拔出活塞，觀察活塞中空氣體積和壓強(qiáng)的變化？想一想：壓強(qiáng)增大體積減小時(shí)，體積增大時(shí)，壓強(qiáng)減小猜想溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)與體積成反比我們的研究對(duì)象是什么：怎樣保證實(shí)驗(yàn)過程溫度不變注射器內(nèi)的一定質(zhì)量氣體體積、壓強(qiáng)（體積的變化與空氣柱的長度有關(guān)）怎么保證氣體質(zhì)量不變變化過程十分緩慢容器透熱環(huán)境恒溫氣體定律演示儀實(shí)驗(yàn)需要測量的物理量：柱塞上涂凡士林主要步驟：1、密封一定質(zhì)量的氣體。2、改變氣體的體積，記錄氣體長度和該狀態(tài)下壓強(qiáng)的大小。3、數(shù)據(jù)處理。注意事項(xiàng)：1、盡量避免漏氣。2、不要用手握住玻璃管。3、移動(dòng)活塞要緩慢。探究結(jié)論：

在誤差范圍內(nèi)，溫度不變時(shí)，氣體的壓強(qiáng)p和體積V成反比。誤差分析：1、讀數(shù)誤差。2、漏氣。二．玻意耳定律①壓強(qiáng)不太大(相對(duì)大氣壓)，溫度不太低(相對(duì)室溫)．②被研究的氣體質(zhì)量一定，溫度不變．(1)內(nèi)容：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______比(2)表達(dá)式：pV＝C(C是常量)或者_(dá)_________________反p1V1＝p2V2(3)適用條件：(玻意耳—馬略特定律)如圖所示，汽缸內(nèi)封閉著一定溫度的氣體，氣體長度為12cm?；钊|(zhì)量為20kg，橫截面積為100cm2。已知大氣壓強(qiáng)為1×105Pa。求：汽缸開口向上時(shí)，氣體的長度。解：以缸內(nèi)封閉氣體為研究對(duì)象，初態(tài)：末態(tài)：由玻意耳定律得由活塞受力平衡得：如圖所示，汽缸內(nèi)封閉著一定溫度的氣體，氣體長度為12cm?；钊|(zhì)量為20kg，橫截面積為100cm2。已知大氣壓強(qiáng)為1×105Pa。求：汽缸開口向下時(shí)，氣體的長度。舉一反三

一定質(zhì)量的氣體發(fā)生等溫變化時(shí)的p－V圖象如圖8－1－5所示．圖線的形狀為__________．由于它描述的是溫度不變時(shí)的p－V關(guān)系，因此稱它為________線．圖8－1－5雙曲線等溫三．氣體等溫變化的p－V圖象過原點(diǎn)的直線雙曲線的一支

物理意義：等溫線上的某點(diǎn)表示氣體的一個(gè)確定狀態(tài)。同一條等溫線上的各點(diǎn)溫度相同，即p與V乘積相同。p1/V0Vp·0A·BpV0t1t2

思考與討論：同一氣體，不同溫度下的等溫線是不同的，請判斷出下圖中哪條等溫線的溫度高？理由是什么？不同溫度下的等溫線，離原點(diǎn)越遠(yuǎn)，溫度越高。1．一定質(zhì)量的氣體，壓強(qiáng)為3atm，保持溫度不變，當(dāng)壓強(qiáng)減小2atm時(shí)，體積變化4L，則該氣體原來的體積為()BA．4/3LC．8/3L

B．2LD．8L2．一定質(zhì)量的氣體發(fā)生等溫變化時(shí)，若體積增大為原來的n倍，則壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦?)CA．2nB．nC．1/nD．2/n

解析：一定質(zhì)量的氣體發(fā)生等溫變化時(shí)，壓強(qiáng)與體積成反比關(guān)系，故若體積增大為原來的n倍時(shí)，壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉淼?/n.

3．在下列圖中，p表示壓強(qiáng)，V表示體積，T表示熱力學(xué)溫度，t為攝氏溫度，各圖中不能正確描述一定質(zhì)量的氣體發(fā)生等溫變化的是()D

解析：A圖中圖線平行于縱軸，顯然t不變，是等溫變化；B圖中可看出pV＝恒量，是等溫變化；C圖中也可看出來pV＝恒量．只有選項(xiàng)D圖中不滿足pV＝恒量．

[例1]如圖8－1－2，一根一端封閉的粗細(xì)均勻的細(xì)玻璃管，用一段h＝19.0厘米的水銀柱將一部分空氣封閉在細(xì)玻璃管里．當(dāng)玻璃管開口向上豎直放置時(shí)(見圖甲)，管內(nèi)空氣柱長L1＝15.0厘米，當(dāng)時(shí)的大氣壓強(qiáng)p0＝1.013×105

帕．那么，當(dāng)玻璃管開口向下豎直放置時(shí)(見圖乙)，管內(nèi)空氣柱的長度該是多少？圖8－1－2思路點(diǎn)撥：(1)明確研究對(duì)象為一定質(zhì)量的氣體．(2)分析過程是否等溫．(3)寫出變化前后的p和V的值或表達(dá)式．(4)確定變化前后p和V分別用同一單位．(5)根據(jù)p1V1＝p2V2

解題．答題規(guī)范：設(shè)細(xì)玻璃管橫截面積為S，設(shè)變化后空氣柱的長度為L2變化前空氣的體積V1＝L1S，壓強(qiáng)p1＝p0＋h＝(76＋19)cmHg＝95cmHg變化后空氣的體積V2＝L2S，壓強(qiáng)p2＝p0－h(huán)＝(76－19)cmHg＝57cmHg根據(jù)玻意耳定律p1V1＝p2V2，代入數(shù)值可得L2＝25cm.

1．如圖8－1－3所示，粗細(xì)均勻的U形玻璃管，右端開口，左端封閉，管內(nèi)用水銀將一部分空氣封閉在管中，開口朝上豎直放置時(shí)，被封閉的空氣柱長24cm，兩邊水銀高度差為15cm，若大氣壓強(qiáng)為75cmHg，問再向開口端倒入長為46cm的水銀柱時(shí)，封閉端空氣柱長度將是多少？圖8－1－3解：倒入水銀前對(duì)封閉端的氣體有：V1＝SL1＝24S，p1＝(75－15)cmHg＝60cmHg

倒入水銀后，左端水銀面將上升，右端水銀面將下降，設(shè)左端水銀面上升x，則此時(shí)封閉端氣柱長L2＝L1－x＝24－x

此時(shí)兩邊水銀面的高度差Δh2＝46－(15＋2x)＝2L2－17

此時(shí)封閉端氣體的壓強(qiáng)p2＝75＋Δh2＝58＋2L2

根據(jù)玻意耳定律p1V1＝p2V2

得24×60＝L2×(58＋2L2)

即L22＋29L2－720＝0解得：L2＝－45cm(舍去)，L2＝16cm.要點(diǎn)2氣體的等溫變化圖象

1．p－V圖象

(1)一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)p與體積V成反比，故等溫變化的p－V圖象是雙曲線的一支．

(2)一定質(zhì)量的氣體，不同溫度下的等溫線是不同的，溫度越高，其等溫線離原點(diǎn)越遠(yuǎn)，如圖8－1－4所示，t1＜t2.

圖8－1－4直線，其斜率越大，溫度越高， 如圖8－1－5所示，t2>t1. 3．等溫線的物理意義

(1)圖線上的每一點(diǎn)表示氣體的一個(gè)確定的狀態(tài)．(2)同一等溫線上氣體各狀態(tài)的溫度相同．圖8－1－5[例2]一定質(zhì)量的氣體由狀態(tài)A變到狀態(tài)B的過程如圖8－1)－6所示，A、B位于同一雙曲線上，則此變化過程中，溫度(

A．一直下降

B．先上升后下降

C．先下降后上升D．一直上升圖8－1－6

思路點(diǎn)撥：氣體等溫變化的p－V圖是一條雙曲線，稱為等溫線，在同一條等溫線上的氣體各狀態(tài)的溫度都相同，可見AB兩個(gè)狀態(tài)溫度一定相等，故排除A和D項(xiàng)；又由于在此等溫線上部的等溫線溫度高，則氣體溫度先增加，后減小到原溫度，選擇B項(xiàng)．答案：B2．如圖8－1－7所示，為一定質(zhì)量的氣體在不同溫度下的兩條等溫線，則下列說法不正確的是()

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，