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第七节 气体实验定律(Ⅰ)


第二章 固体、液体和气体 第七节 气体实验定律(Ⅰ)

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1.使用数字化信息系统实验室研究气体压强与体积 的关系. 2.理解玻意耳定律的内容和气体等温变化的 pV 图

象的物理意义.
3.能用分子动理论和统计观点对玻意耳定律定性解 释. 4.掌握玻意耳定律的简单应用.

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一定质量的气体,它的温度、体积和压强三个量之 间变化是相互对应的.如何确定三个量之间的关系呢? 在物理学中,当需要研究三个物理量之间的关系时,往

往采用“保持一个量不变,研究其他两个量之间的关系,
然后综合起来得出所要研究的几个量之间的关系”. 首先来研究当温度( T )保持不变时,体积( V )和压 强( p )之间的关系.

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状态参量 1.气体的状态变化是指气体的________ 变化,为研 究气体三个状态参量的变化规律,采用了控制变量 ________法,在 温度 不变,研究的 探究玻意尔定律的实验中,是保持________ 压强 和________ 体积 的关系. ________ 1 温度 2.一定质量的气体,在________不变时,p- 图线是 V 一条过原点的直线 双曲线的一支 ______________,p-V 图线是__________. 3.若用 p1、V1,p2,V2 分别表示一定质量气体在等温 p1V1=p2V2 p1 下的两个状态,则由玻意耳定律有______________或 =

p2

V2 . V1

4.如图所示,是一定质量气体的等温线,气体从 增大 ,体积 状态A变化到状态B的过程中,压强________ ________ 减小 ,两状态的温度相等,从微观上讲,气体分子 的平均动能 ________不变,分子密度 ________增大.

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考点1 玻意耳定律

1.气体的状态变化
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量变而其他量不变是 不可能的,至少有两个量变或三个量都发生变化. 2.玻意耳定律 (1)等温过程:气体在温度不变的情况下发生的状态 变化过程.

(2)定律内容:一定质量的气体,在温度不变的情 况下,压强和体积成反比. p1 V2 (3)公式: = 或 p1V1=p2V2=恒量. p2 V1 (4)对定律的理解. ①适用条件: a.温度不太低,压强不太大. b.气体的质量一定,温度不变. ②玻意耳定律 p1V1=p2V2 是个实验定律,明确是在温度不 变的情况下,一定质量的气体的变化规律,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.微观解释 在温度不变时,分子平均动能保持不变,气体分子 对器壁的撞击作用力大小不变,当体积减小时,单位体积 内气体分子个数增大,单位时间内作用的次数也增多,所 以压强增大;反之,当体积增大时,压强减小. 一定质量的气体处于一个平衡态,就有对应的T、p、 V.在从一个平衡态到另一个平衡态的过程中,如果温度T 不变,p、V的变化则遵循玻意耳定律.

例1

如图所示,某种自动洗衣机进水时,与洗衣缸

相连的细管中会封闭一定质量的空气,通过压力传感器感 知管中的空气压力,从而控制进水量.设温度不变,洗衣

缸内水位升高,则细管中被封闭的空气(

)

A.体积不变,压强变小
B.体积变小,压强变大 C.体积不变,压强变大

D.体积变小,压强变小 解析:本题考查气体的体积、压强、温度的关系,
意在考查考生的分析综合能力.以细管中封闭气体为研 究对象,当洗衣缸内水位升高时,细管中封闭气体压强 变大,而气体温度不变,则由玻意尔定律知,气体体积

变小,故B项正确.
答案:B

课 堂 训 练
1 .一球体装有一定质量的气体,发生等温变化,如果球 1 体的体积减少为原来的 时,则气体压强变为原来的( ) 2 1 A. 倍 B .2 倍 2 C.4 倍 D.8 倍

1 解析:球体体积减少为原来的 时,由玻意耳定律 pV 2 =C(常量)可知,压强 p 变为原来的 2 倍,B 正确. 答案:B

考点2 气体等温变化的p-V图象

一定质量的气体发生等温变化时的p-V图象如图所
示(不同温度下的两条等级温线).

(1)平滑的曲线是双曲线的一段,反映了在等温情 况下,一定质量的气体的压强跟体积成反比的规律.

(2)曲线上的每一个点代表一定质量气体的一个状
态.

(3)曲线表示了一定质量的气体从一个状态过渡到另 一个状态的过程,是一个等温过程.因此,这条曲线也称 等温线.

(4) 曲线上的点与其坐标轴上的点的连线及两轴线所
围成的面积应该都是相等的.因此曲线上某一点的这一面 积就反映了气体的温度. (5) 离坐标轴较远的曲线上的点,不论 p 相同还是 V 相 同,其p· V的积较大,气体温度都较高,图中所示的T2>T1.

例2 如图所示,图象的两条曲线是一定质量的气体的 两条等温线,则下列说法错误的是( )

A.从图象可以看出,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 C.由图可知,温度T2>T1 D.由图可知,温度T1>T2

解析:根据等温线的物理意义可知,A、 B选项正
确;气体温度较高,其图象曲线离坐标轴较远,T2>T1, C正确,D错误. 答案:D

课 堂 训 练
1 2. (双选)如图所示是一定质量的气体在不同温度下的两个 p- 图

V

象,由图可知(

)

A.一定质量的气体在发生等温变化时,其压强与体积成正比 1 B.一定质量的气体在发生等温变化时,其 p- 图象的延长线经

V

过坐标原点 C.由图可知,温度 T1>T2 D.由图可知,温度 T2>T1

课 堂 训 练
1 1 解析:由 p-V图象可知,p 与V成正比,即 p 与 V 成反比, 1 故 p-V图象为直线,且其延长线必经过坐标原点,A 错误,B 1 正确;p-V图象的斜率反映气体的温度,因此斜率越大,温度 越高,C 错误, D 正确. 答案:BD


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