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第1节 气体的等温变化
一定质量的气体,在温度不变的条件下,其压强
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。
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p-V图像中,用来表示温度不变时,
1
压强和体积关系的图像,它们是一些双曲线。在p-V
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
实验器材铁架台、注射器、气压计等研究对象(系统)注射器内被封闭的空气柱数据收集
实验器材
铁架台、注射器、气压计等
研究对象(系统)
注射器内被封闭的空气柱
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
数据处理
数据处理
1
以压强p为纵坐标,以体积的倒数为横坐标作出p 图像
-
V
图像结果
1
p-图像是一条过原点的直线
V
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pV=pV。
1 1 2 2
3.条件
气体的质量一定,温度不变。4.气体等温变化的p-V图像
气体的压强p随体积V的变化关系如图8-1-1所示,图线的形状为双曲线,它描述的是温度不变时的p-V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。
图8-1-1
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)一定质量的气体压强跟体积成正比。(×)
一定质量的气体在温度不变时,压强跟体积成反比。(√)
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。(√)(5)玻意耳定律适用于质量不变、温度变化的气体。(×)
(6)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
用注射器对封闭气体进行等温变化的实验时,在改变封闭气体的体积时为什么要缓慢进行?
提示:该实验的条件是气体的质量一定,温度不变,体积变化时封闭气体自身的温度会发生变化,为保证温度不变,应给封闭气体以足够的时间进行热交换,以保证气体的温度不
变。
玻意耳定律成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成立了呢?
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可以认为无作用力,并且气体分子本身的大小也可以忽略不计,这样由玻意耳定律计算得到的结果与实际的实验结果基本吻合,玻意耳定律成立。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引起的效果就比较明显,同时气体分子本身占据的体积也不能忽略,并且压强越大,温度越低,由玻意耳定律计算得到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成立了。
1
如图8-1-2所示,p-图像是一条过原点的直线,更能直观描述压强与体积的关系,V
为什么直线在原点附近要画成虚线?
图8-1-2
1
提示:在等温变化过程中,体积不可能无限大,故V和p不可能为零,所以图线在原点
附近要画成虚线表示过原点,但此处实际不存在。
封闭气体压强的计算
封闭气体压强的计算
系统处于静止或匀速直线运动状态时,求封闭气体的压强
连通器原理:在连通器中,同一液体(中间液体不间断)的同一水平液面上的压强是相等的。
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。
求由液体封闭的气体压强,应选择最低液面列平衡方程。
求由固体封闭(如汽缸或活塞封闭)的气体压强,应对此固体(如汽缸或活塞)进行受力
分析,列出力的平衡方程。
容器加速运动时,求封闭气体的压强
当容器加速运动时,通常选择与气体相关联的液柱、固体活塞等作为研究对象,进行受力分析,画出分析图示。
根据牛顿第二定律列出方程。
结合相关原理解方程,求出封闭气体的压强。(4)根据实际情况进行讨论,得出结论。
[典例] 在竖直放置的U形管内由密度为ρ的两部分液体封闭着两段空气柱。大气压强为p,各部分尺寸如图8-1-3所示。求A、B气体的压强。
0
图8-1-3
[思路点拨]
[解析] 方法一 受力平衡法
选与气体接触的液柱为研究对象。进行受力分析,利用平衡条件求解。
求p:取液柱h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
A 1
气体产生的压力方向向上,因液柱h
静止,则pS+ρghS=pS,得p=p+ρgh;
1 0 1 A A 0 1
求p:取液
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