氣體的等溫變化（1）玻意耳定律 【知識精講+拓展延伸】 高二下學(xué)期物理滬科版（2020）選擇性必修第三冊

第十一章氣體、液體和固體第二節(jié)氣體的等溫變化（1）玻意耳定律選修系列前文回顧氣體狀態(tài)參量體積溫度壓強物質(zhì)的量定義單位宏觀意義微觀解釋溫標(biāo)定義微觀解釋計算與氣體的質(zhì)量有關(guān)氣體分子所能夠達到的空間范圍1m3=10-3L=10-6mL描述物體冷熱程度的物理量當(dāng)兩個系統(tǒng)A、B處于熱平衡時，它們必定具有某個共同的熱學(xué)性質(zhì)，我們就把表征這一“共同的熱學(xué)性質(zhì)”的物理量叫作溫度T。T＝(t+273.15)K容器壁單位面積上所受的壓力氣體分子頻繁碰撞容器的器壁，對器壁產(chǎn)生持續(xù)的均勻的壓力一、氣體的等溫變化浮沉子在一個大塑料瓶里裝入水，上方留有部分空氣，內(nèi)部結(jié)構(gòu)封存有氣體。擰緊大瓶的蓋子，用力擠壓大瓶，就可以看到裝置下沉。這個裝置叫做浮沉子。在這個過程中，封閉氣體的狀態(tài)參量是否發(fā)生變化？它們彼此間有什么定量關(guān)系嗎？一、氣體的等溫變化推、拉注射器活塞多變量問題，如何研究？——控制變量法一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的條件下其壓強與體積的變化。等溫變化:無論是推還是拉，我們都能感受到阻力我們猜測：注射器內(nèi)的封閉氣體體積減小時壓強增大，體積增大時壓強減小。兩種阻力的成因一樣嗎？一、氣體的等溫變化探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強與體積的關(guān)系實驗名稱實驗原理運用控制變量法，保持氣體的質(zhì)量和溫度不變，通過改變氣體的體積改變其壓強。測出氣體不同的體積V

及其對應(yīng)的壓強

p，采用作圖的方法研究p

與

V是否存在反比關(guān)系。實驗器材壓強傳感器帶有刻度的注射器一、氣體的等溫變化實驗注意事項實驗的研究對象是什么？注射器內(nèi)一定質(zhì)量的氣體。壓強是狀態(tài)參量不是對象。怎樣保證氣體質(zhì)量不變?柱塞上涂上凡士林——主要是防止漏氣。如何保證封閉氣體的溫度不變?不能用手觸摸玻璃管，緩慢拉動活塞，環(huán)境恒溫，容器透熱如何測V?只需要測量空氣柱的長度L，V=空氣柱長度L×

空氣柱的橫截面積S如何測量p？傳感器直接讀出，穩(wěn)定后再讀數(shù)。壓強傳感器不需要調(diào)零。一、氣體的等溫變化一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強p跟體積V成反比化曲為直驗證玻意耳英國1627—1691二、玻意耳定律英國化學(xué)家、物理學(xué)家玻意耳和法國科學(xué)家馬略特各自通過實驗發(fā)現(xiàn)，一定質(zhì)量的氣體在溫度不變時，壓強與體積成反比。這個結(jié)論叫做玻意耳定律（Boyle’slaw）。（C是常數(shù)）或其中p1，V1和p2，V2分別表示氣體在1，2兩個狀態(tài)下的壓強和體積研究對象：一定質(zhì)量的氣體適用條件：溫度保持恒定適用范圍：溫度不太低（與室溫相比），壓強不太大（與大氣壓相比）二、玻意耳定律一定質(zhì)量的氣體經(jīng)歷等溫變化時的p-V關(guān)系曲線，叫做等溫線。在p-V坐標(biāo)系中，等溫線是一條雙曲線。VpO等溫線pO等溫線特點：每條等溫線上氣體各狀態(tài)溫度相同溫度越高等溫線離坐標(biāo)軸或原點越遠(yuǎn)（T1<T2）T2T1V克拉伯龍方程p：paV：m3

n：mol

T:KR是常數(shù)，取值8.31，有單位二、玻意耳定律一定質(zhì)量的氣體經(jīng)歷等溫變化時的p-V關(guān)系曲線，叫做等溫線。在p-1/V圖像中，等溫線是一條過原點的傾斜直線。pO等溫線pO等溫線特點：斜率越大，pV乘積越大，溫度越高。一定質(zhì)量氣體，不同溫度下的等溫線是不同的（T1<T2）T2T1克拉伯龍方程p：paV：m3

n：mol

T:KR是常數(shù)，取值8.31，有單位玻意耳定律反映了氣體宏觀狀態(tài)的變化規(guī)律，這一規(guī)律可用分子動理論的觀點從微觀角度加以解釋。氣體的壓強取決于溫度和容器內(nèi)氣體的分子數(shù)密度。三、玻意耳定律的微觀解釋氣體演示請點擊超鏈接示例1判斷正確與否(1)玻意耳定律是英國科學(xué)家玻意耳和法國科學(xué)家馬略特各自通過實驗發(fā)現(xiàn)的 (

)(2)公式pV＝C中的C是常量，指當(dāng)p、V變化時C的值不變。 (

)(3)對于溫度不同、質(zhì)量不同、種類不同的氣體，C值是相同的。 (

)(4)在探究氣體的等溫變化實驗中空氣柱體積變化快慢對實驗沒有影響。 (

)(5)氣體等溫變化的p－V圖象是一條傾斜的直線。 (

)(6)一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度保持不變的情況下，壓強p與體積V成正比。 (

)√×××××示例2下列圖中，p表示壓強，V表示體積，T為熱力學(xué)溫度，各圖中正確描述一定質(zhì)量的氣體是等溫變化的是(

)(多選)ABC

示例3下列圖中，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

在某實驗中，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)做出p--1/V函數(shù)圖像不通過坐標(biāo)原點。為什么？補充、誤差分析壓強傳感器前端軟管內(nèi)空氣體積約為1mL。誤差來源：注射器與傳感器相連部分的體積沒有考慮。減小誤差的方法：應(yīng)該使用較大的注射器，在實驗過程中，氣體的體積不宜壓得太小，這樣使那一部分的體積可以忽略不計。誤差驗證：在繪制圖像前，將1mL的數(shù)據(jù)與注射