XX省专用学年高中物理第八章气体第节气体等温变化讲义含解析新人教选修.doc

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第1节气体的等温变化
1.一定质量的气体，在温度不变的条件下，其压强与体积变化时的关系，叫做气体的等温变化。
2．玻意耳定律：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成反比，即pV＝C。
3．等温线：在p­V图像中，用来表示温度不变时，压强和体积关系的图像，它们是一些双曲线。在p­图像中，等温线是倾斜直线。
一、探究气体等温变化的规律
1．状态参量
研究气体性质时，常用气体的温度、体积、压强来描绘气体的状态。
2．实验探究
实验器材
铁架台、注射器、气压计等
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研究对象(系统)
注射器内被关闭的空气柱
数据收集
压强由气压计读出，空气柱体积(长度)由刻度尺读出
数据办理
以压强p为纵坐标，以体积的倒数为横坐标作出p­图像
图像结果
p­图像是一条过原点的直线
实验结论
压强跟体积的倒数成正比，即压强与体积成反比
二、玻意耳定律
1．内容
一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比。
2．公式
pV＝C或p1V1＝p2V2。
3．条件
气体的质量一定，温度不变。
4．气体等温变化的p­V图像
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气体的压强p随体积V的变化关系如下列图，图线的形状为双曲线，它描绘的是温度不变时的p­V关系，称为等温线。一定质量的气体，不同温度下的等温线是不同的。
1．自主思考——判一判
(1)一定质量的气体压强跟体积成反比。(×)
(2)一定质量的气体在温度不变时压强跟体积成正比。(×)
(3)在探究气体压强、体积、温度三个状态参量之间关系时采用控制变量法。(√)
(4)玻意耳定律合用于质量不变、温度变化的气体。(×)
(5)在公式pV＝C中，C是一个与气体无关的参量。(×)
2．合作探究——议一议
(1)用注射器对关闭气体进行等温变化的实验时，在改变关闭气体的体积时为什么要迟缓进行？
提示：该实验的条件是气体的质量一定，温度不变，体积变化时关闭气体自己的温度会发生变化，为保证温度不变，应给关闭气体以足够的时间进行热互换，以保证气体的温度不变。
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(2)玻意耳定律建立的条件是气体的温度不太低、压强不太大，那么为什么在压强很大、温度很低的情况下玻意耳定律就不建立了呢？
提示：①在气体的温度不太低、压强不太大时，气体分子之间的距离很大，气体分子之间除碰撞外能够认为无作使劲，并且气体分子本身的大小也能够忽略不计，这样由玻意耳定律计算获得的结果与实际的实验结果基本符合，玻意耳定律建立。②当压强很大、温度很低时，气体分子之间的距离很小，此时气体分子之间的分子力惹起的效果就比较显然，同时气体分子本身占有的体积也不能忽略，并且压强越大，温度越低，由玻意耳定律计算获得的结果与实际的实验结果之间差别越大，因此在温度很低、压强很大的情况下玻意耳定律也就不建立了。
(3)如下列图，p­图像是一条过原点的直线，更能直观描绘压强与体积的关系，为什么直线在原点周边要画成虚线？
提示：在等温变化过程中，体积不可能无限大，故和p不可能为零，所以图线在原点周边要画成虚线表示过原点，但此处实际不存在。
关闭气体压强的计算
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1．系统处于平衡状态时，求关闭气体的压强
(1)连通器原理：在连通器中，同种液体(中间液体不中止)的同一水平液面上的压强是相等的。
(2)在考虑与气体接触的液柱所产生的附加压强p＝ρgh时，应特别注意h是表示液面间竖直高度，不一定是液柱长度。
(3)求由液体关闭的气体压强，一般选择最低液面列平衡方程。
(4)求由固体关闭(如汽缸或活塞关闭)的气体压强，一般对此固体(如汽缸或活塞)进行受力解析，列用心的平衡方程。
2．容器加快运动时，求关闭气体的压强
(1)当容器加快运动时，平时选择与气体有关系的液柱、活塞或汽缸等作为研究对象，进行受力解析，画出解析图示。
(2)根据牛顿第二定律列出方程。
(3)联合有关原理解方程，求出关闭气体的压强。
(4)根据实际情况进行议论，得出结论。
[典例]　在竖直放置的U形管内由密度为ρ的两部分液体关闭着两段空气柱。大气压强为p0，各部分尺寸如下列图。求A、B气体的压强。
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[思路点拨]　
[解析]　法一：受力平衡法
选与气体接触的液柱为研究对象，进行受力解析，利用平衡条件求解。
求pA：取液柱h1为研究对象，设管的横截面积为S，大气压力和液柱重力方向向下，A气