专题8.1+气体的等温变化-2017-2018学年高二物理人教版（选修3-3）+Word版含解析.docVIP

第八章 气体 第1节 气体的等温变化 一、等温变化 1．状态参量：研究气体的性质时，用________、________、________这三个物理量来描述气体的状态，这三个物理量被称为气体的状态参量 2．概念：一定________的气体，在________不变的条件下其压强与体积间发生的变化，叫做等温变化。 3．实验探究： 实验器材 铁架台、________、压力表等 研究对象 注射器内被封闭的一定质量的________ 数据收集 气体的压强由________读出，空气柱体积（长度）由________读出 数据处理 以________为纵坐标，以________为横坐标，作出________图象 图象结果 p–图象是一条过原点的直线 实验结论 一定质量的气体，在温度不变的条件下，其压强与________成正比，即压强与________成反比 二、玻意耳定律 1．内容：一定________的________气体，在________不变的情况下，压强p与体积V成________比。 2．公式：________=C（常数）或p1V1=________（其中p1、V1和p2、V2分别表示气体在1、2两个不同状态下的压强和体积）。 3．条件：某种气体的________一定，________不变。 三、气体等温变化的p–V图象 1．p–V图象 一定质量的某种气体发生等温变化时的p–V图象为________的一支，如图所示。 2．p–图象 一定质量的某种气体发生等温变化时的p–图象为延长线过原点的倾斜直线，如图所示。 压强 体积 温度 质量 温度 注射器 空气柱 压力表 刻度尺 压强p 体积的倒数 p– 体积的倒数 体积 质量 某种 温度 反 pV p2V2 质量 温度 双曲线 一、气体的状态参量与等温变化规律的探究 1．气体的状态和状态参量 （1）用以描述气体宏观性质的物理量，叫状态参量。对于一定质量的某种气体来说，描述其宏观性质的物理量有温度T、体积V、压强p三个。 体积V：气体分子所能达到的空间，即气体所能充满的容器的容积。 温度T：从宏观角度看，表示物体的冷热程度。从微观角度看，温度是物体分子热运动的平均动能的标志。 压强p：垂直作用于容器壁单位面积上的压力。 （2）气体的状态由状态参量决定，对一定质量的气体来说，当三个状态参量都不变时，我们就说气体的状态一定，否则气体的状态就发生了变化。对于一定质量的气体，压强、温度、体积三个状态参量中只有一个参量变而其他参量不变是不可能的，起码其中的两个参量变或三个参量都发生变化。 2．实验探究中需注意的问题 （1）改变气体体积时，要缓慢进行，等稳定后再读出气体压强，以防止气体体积变化太快，气体的温度发生变化。 （2）实验过程中，不要用手接触注射器的圆筒，以防止圆筒从手上吸收热量，引起内部气体温度变化。 （3）实验中应保持气体的质量不变，故实验前应在柱塞上涂好润滑油，以免漏气。 （4）在这个实验中，由于气体体积与长度成正比，因此研究气体的体积与压强的关系时，不用测量空气柱的横截面积。 （5）本实验测量体积时误差主要出现在长度的测量上，由于柱塞不能与刻度尺非常靠近，故读数时注意视线一定与柱塞底面相平。 （6）实验数据处理时，采用来处理，化曲为直，便于图线描绘和观察规律，这也是物理学常用的研究方法。 二、对玻意耳定律的理解及应用 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，对一定质量的某种气体，温度越高，该恒量C越大。 3．两种等温变化图象 两种图象内容 p–图象 p–V图象 图象特点 物理意义 一定质量的气体，温度不变时，pV=恒量，p与V成反比，p与成正比，在p–图上的等温线应是过原点的直线 一定质量的气体，在温度不变的情况下p与V成反比，因此等温过程的p–V图象是双曲线的一支 温度高低 直线的斜率为p与V的乘积，斜率越大，pV乘积越大，温度就越高，图中T2T1 一定质量的气体，温度越高，气体压强与体积的乘积必然越大，在p–V图上的等温线离原点就越远，图中T2T1 4．利用玻意耳定律解题的基本思路 （1）明确研究对象，根据题意确定所研究的是哪部分封闭气体，注意其质量和温度应不变。 （2）明确状态参量，找准所研究气体初、末状态的p、V值。 （3）根据玻意耳定律列方程求解。 【例题】如图一个截面积为2S、盛有足够深的水的圆柱形容器放置在水平面上，容器内有一个活塞将水和一部分空气封闭，活塞能沿容器壁无摩擦滑动而不漏气。容器内水面上漂浮着一只倒扣的、薄壁圆柱形杯（杯的厚度可以忽略），其截面积为S