选修3-3 ：第八章 气体的等温变化

第八章气体1.气体的等温变化一.气体的等温变化1．气体的三大状态参量：_______、________、_2．气体的等温变化：一定质量的气体，在________保持不变情况下发生的状态变化．二．实验：探究气体等温变化的规律压强(p)体积(V)温度(T)温度用注射器密闭一定质量的空气，缓慢地推动和拔出活塞，观察活塞中空气体积和压强的变化？想一想：压强增大体积减小时，体积增大时，压强减小猜想温度不变时，压强与体积成反比我们的研究对象是什么：怎样保证实验过程温度不变注射器内的一定质量气体体积、压强（体积的变化与空气柱的长度有关）怎么保证气体质量不变变化过程十分缓慢容器透热环境恒温气体定律演示仪实验需要测量的物理量：柱塞上涂凡士林主要步骤：1、密封一定质量的气体。2、改变气体的体积，记录气体长度和该状态下压强的大小。3、数据处理。注意事项：1、尽量避免漏气。2、不要用手握住玻璃管。3、移动活塞要缓慢。探究结论：在误差范围内，温度不变时，气体的压强p和体积V成反比。误差分析：1、读数误差。2、漏气。二．玻意耳定律①压强不太大(相对大气压)，温度不太低(相对室温)．②被研究的气体质量一定，温度不变．(1)内容：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成______比(2)表达式：pV＝C(C是常量)或者__________________反p1V1＝p2V2(3)适用条件：(玻意耳—马略特定律)如图所示，汽缸内封闭着一定温度的气体，气体长度为12cm。活塞质量为20kg，横截面积为100cm²。已知大气压强为1×105Pa。求：汽缸开口向上时，气体的长度。2211LpLp解：以缸内封闭气体为研究对象，,101501PappSLV11初态：cmpLpL102112,102.1502PaSmgppSLV22末态：2211VpVp由玻意耳定律得mgSpSp02由活塞受力平衡得：如图所示，汽缸内封闭着一定温度的气体，气体长度为12cm。活塞质量为20kg，横截面积为100cm²。已知大气压强为1×105Pa。求：汽缸开口向下时，气体的长度。举一反三一定质量的气体发生等温变化时的p－V图象如图8－1－5所示．图线的形状为__________．由于它描述的是温度不变时的p－V关系，因此称它为________线．图8－1－5双曲线等温三．气体等温变化的p－V图象过原点的直线双曲线的一支物理意义：等温线上的某点表示气体的一个确定状态。同一条等温线上的各点温度相同，即p与V乘积相同。p1/V0Vp·0A·BpV0t1t2思考与讨论：同一气体，不同温度下的等温线是不同的，请判断出下图中哪条等温线的温度高？理由是什么？不同温度下的等温线，离原点越远，温度越高。12tt[例1]如图8－1－2，一根一端封闭的粗细均匀的细玻璃管，用一段h＝19.0厘米的水银柱将一部分空气封闭在细玻璃管里．当玻璃管开口向上竖直放置时(见图甲)，管内空气柱长L1＝15.0厘米，当时的大气压强p0＝1.013×105帕．那么，当玻璃管开口向下竖直放置时(见图乙)，管内空气柱的长度该是多少？图8－1－2思路点拨：(1)明确研究对象为一定质量的气体．(2)分析过程是否等温．(3)写出变化前后的p和V的值或表达式．(4)确定变化前后p和V分别用同一单位．(5)根据p1V1＝p2V2解题．答题规范：设细玻璃管横截面积为S，设变化后空气柱的长度为L2变化前空气的体积V1＝L1S，压强p1＝p0＋h＝(76＋19)cmHg＝95cmHg变化后空气的体积V2＝L2S，压强p2＝p0－h＝(76－19)cmHg＝57cmHg根据玻意耳定律p1V1＝p2V2，代入数值可得L2＝25cm.1．如图8－1－3所示，粗细均匀的U形玻璃管，右端开口，左端封闭，管内用水银将一部分空气封闭在管中，开口朝上竖直放置时，被封闭的空气柱长24cm，两边水银高度差为15cm，若大气压强为75cmHg，问再向开口端倒入长为46cm的水银柱时，封闭端空气柱长度将是多少？图8－1－3解：倒入水银前对封闭端的气体有：V1＝SL1＝24S，p1＝(75－15)cmHg＝60cmHg倒入水银后，左端水银面将上升，右端水银面将下降，设左端水银面上升x，则此时封闭端气柱长L2＝L1－x＝24－x此时两边水银面的高度差Δh2＝46－(15＋2x)＝2L2－17此时封闭端气体的压强p2＝75＋Δh2＝58＋2L2根据玻意耳定律p1V1＝p2V2得24×60＝L2×(58＋2L2)即L22＋29L2－720＝0解得：L2＝－45cm(舍去)，L2＝16cm.要点2气体的等温变化图象1．p－V图象(1)一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比，故等温变化的p－V图象是双曲线的一支．(2)一定质量的气体，不同温度下的等温线是不同的，温度越高，其等温线离原点越远，如图8－1－4所示，t1＜t2.图8－1－4直线，其斜率越大，温度越高，如图8－1－5所示，t2t1.3．等温线的物理意义(1)图线上的每一点表示气体的一个确定的状态．(2)同一等温线上气体各状态的温度相同．图8－1－52．p－1V图象一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比，则p与1V成正比，在p－1V图上的等温线应是过原点的[例2]一定质量的气体由状态A变到状态B的过程如图8－1)－6所示，A、B位于同一双曲线上，则此变化过程中，温度(A．一直下降B．先上升后下降C．先下降后上升D．一直上升图8－1－6思路点拨：气体等温变化的p－V图是一条双曲线，称为等温线，在同一条等温线上的气体各状态的温度都相同，可见AB两个状态温度一定相等，故排除A和D项；又由于在此等温线上部的等温线温度高，则气体温度先增加，后减小到原温度，选择B项．答案：B2．如图8－1－7所示，为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线，则下列说法不正确的是()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图8－1－7C．由图可知t1t2D．由图可知t1t2解析：在p—V图象中，等温线是双曲线的一支，说明压强与体积成反比；一定质量的气体，体积一定时，温度越高，压强越大，故不同温度下的等温线是不同的；不同温度下的等温线，离原点越远，温度越高，故t1＜t2.故选C.C