气体的等温变化 玻意耳定律

【高中物理】高中物理知识点：玻意耳定律（等温定律）玻意耳定律:1.概念：在恒温条件下，一定质量气体的压力和体积之间的关系称为气体的等温变化2.规律:一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积成反比――玻意耳定律3.公式:4.图片：图线为双曲线，同一气体的两条等温线比较，双曲线顶点离坐标原点远的温度高，即图形线是一条穿过原点的直线。

比较了同一气体的斜率()大的温度高，即。

5.条件：m一定，p不太大，t不太低6.微观解释：对于具有一定质量的理想气体，分子总数是确定的。

当温度保持不变时，分子的平均动能保持不变，气体的体积减少到原来的一部分，气体的密度增加到原来的几倍，因此压力增加到原来的几倍，反之亦然，所以气体的压力与体积成反比。

液柱移动问题的求解方法：液柱运动分析方法(1)假设推理法：根据题设条件，假设发生某种特殊的物理现象或物理过程，运用相应的物理规律及有关知识进行严谨的推理，得出正确的答案。

巧用假设推理法可以化繁为简，化难为易，简捷解题。

（2）恒温条件下液柱运动问题的特点是在保持温度不变的情况下改变其他设计条件，导致封闭的气液柱运动、液位升降或气体体积增减。

为了解决这类问题，我们通常假设液柱不移动，或液位不上升或下降，或气体体积不变，然后根据假设进行推断，并使用波义耳定律和其他相关知识来获得正确答案。

(3)用液柱或活塞隔开两部分气体，当气体温度变化时，液柱或活塞是否移动?如何移动?此类问题的特点是：气体的状态参量p、v、t都发生了变化，直接判断液柱或活塞的移动方向比较困难，通常先进行气体状态的假设，然后应用查理定律可以简单地求解：其一般思路为：① 首先，假设液柱或活塞不移动，气体的两部分体积相等：②对两部分气体分别应用查理定律的分比形式，计算气体压力的变化△ 对每一部分进行比较。

a．如果液柱两端的横截面积相等，且△p均大于零，意味着两部分气体的压强均增大，则液柱向△p值较小的一方移动；若△p均小于零，意味着两部分气体的压强均减小，则液柱向压强减小量较大的一方(即|△p|较大的一方)移动；若△p相等，则液柱不移动。

庖丁巧解牛知识·巧学一、等温变化——玻意耳定律1。

气体在温度不变的情况下发生的状态变化过程,叫等温过程.2。

一定质量的某种气体在温度不变时,它的压强和体积成反比，也即压强和体积的乘积保持不变，其表达式为p1V1=p2V2=C（C与T成正比）常数C与温度和物质的量有关，气体的温度越高、物质的量越多，C值越大.联想发散当气体质量改变时，原则上不能用玻意耳定律.也就是说,玻意耳定律所表达的初态p1、V1和末态p2、V2必须是针对同一研究对象而言，气体只是状态变了，气体的种类、质量、温度却未变。

二、气体等温变化的p-V图象玻意耳定律也可以用图线来表示，p-V图中等温线是以坐标轴为渐近线的双曲线的一支.图8-1—1所示为同一气体在两种温度下等温变化的规律。

由于B线离坐标原点较远，即C值较大，表示气体的温度较高,即t B>t A.图8—1-11。

作法:以横轴表示体积，纵轴表示压强，根据实际数据取单位，定标度，描出表示气体状态的若干个点，用平滑线连接各点便得p-V 图象.记忆要诀可简记为：建标、描点、连线。

2。

特点：(1）一定质量的气体，其等温线是双曲线,双曲线上的每一个点，均表示一定质量的气体在该温度下的一个状态,而且同一条等温线上每个点对应的p、V坐标的乘积都是相等的。

（2）一定质量的气体在不同温度下的等温线是不同的。

图8-1—2所示的两条等温线，分别是一定质量气体在较低温度T1和较高温度T2时的等温线,气体的温度越高,它的等温线越远离两端.图8—1—23。

一定质量气体的等温变化过程，也可以用p-1/V图象来表示，如图8-1—3所示。

图8-1—3等温线是通过原点的直线，由于气体的体积不能无穷大，所以1=pV∝T，即斜靠近原点附近处应用虚线表示,该直线的斜率k=p/V率越大，气体做等温变化的温度越高。

典题·热题知识点一玻意耳定律例1 如图8—1-4所示，上端封闭的玻璃管内封有一部分气体，管内水银与槽内水银面高度差为h.当玻璃管缓缓竖直插入一些，问h怎样变化？气体体积怎样变化？图8—1-4解析：假设h不变，则管内气体的压强p=p0-h不变,管向下,管内体积减小，根据玻意耳定律可知管内气体压强应增大,这与假设矛盾,h 不变不可能。

气体的等温变化、玻意耳定律典型例题【例1】一个气泡从水底升到水面时，它的体积增大为原来的3倍，设水的密度为P=1X 103kg /m ，大气压强P 0=1.O1 X 105Pa,水底 与水面的温度差不计，求水的深度。

取g=10n / S 2。

【分析】气泡在水底时，泡内气体的压强等于水面上大气压与水 的静压强之和。

气泡升到水面上时，泡内气体的压强减小为与大气压 相等，因此其体积增大。

由于水底与水面温度相同，泡内气体经历的 是一个等温变化过程，故可用玻意耳定律计算。

【解答】设气泡在水底时的体积为VI 、压强为:VflM K 'R = lt ）狀im “1即B LAp i=p)+ p gh气泡升到水面时的体积为V2,则V2=3V1压强为p2=p o。

由玻意耳定律p i V1= pV2,即(p o+ p gh) V1= p - 3V1得水深込/XI嘗卅pg IXIO^XIO ■【例2】如图1所示，圆柱形气缸活塞的横截面积为S,下表面与水平面的夹角为a，重量为G当大气压为P0,为了使活塞下方密闭气体的体积减速为原来的1/2，必须在活塞上放置重量为多少的一个重物（气缸壁与活塞间的摩擦不计）图1【误解】活塞下方气体原来的压强S Geos a设所加重物重为G ，则活塞下方气体的压强变为G + G'' (G + GO cos a卩厂內+丽右*厂--------- S—•••气体体积减为原的1/2，则p2=2pG，=G+-^cos Cl【正确解答】据图2,设活塞下方气体原来的压强为P1,由活塞的平衡条件得P1 二• 2 a =P D S+G cos U同理，加上重物G后，活塞下方的气体压强变为G + G「Pa = Po +——气体作等温变化，根据玻意耳定律:得p 2=2p i•I G’ up o S+G【错因分析与解题指导】【误解】从压强角度解题本来也是可以的，但%将活塞产生的压强算成发生了錯误，这个压强值应该是G0为避cos a免发生以上关于压强计算的错误，相似类型的题目从力的平衡入手解题比较好。

第一节气体的等温变化学习目标1.知道描述气体状态的三个状态参量。

2.知道什么是气体的等温变化，了解研究等温变化的演示实验装置和实验过程。

4.理解等温变化的图象，并能利用图象分析实际问题。

3.知道玻意耳定律的适用条件，理解玻意耳定律的内容和公式，能用玻意耳定律计算有关问题。

一、探究气体等温变化的规律1.气体状态参量：气体的三个状态参量为压强p、体积V、温度T。

2.等温变化：一定质量的气体，在温度不变的条件下其压强与体积的变化关系。

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p与体积V成反比。

2.表达式：p1V1＝p2V2 或pV＝常数C 或p1p2＝V2V1。

3、理解：(1).成立条件：①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温度不太低，压强不太大。

(2).常量C：玻意耳定律的数学表达式pV＝C中的常量C不是一个普适恒量，它与气体的种类、质量、温度有关，对一定质量的气体，温度越高，该恒量C越大。

三、气体等温变化的p－V图象1.概念：如图，一定质量的理想气体的p－V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。

2.分析：一定质量的气体，不同温度下的等温线是不同的。

3、理解等温线（1）一定质量的某种气体在等温变化过程中压强p跟体积V的反比关系，在p-V 直角坐标系中表示出来的图线叫等温线。

（2）一定质量的气体等温线的p-V图是双曲线的一支。

（3）等温线的物理意义：图线上的一点表示气体的一个确定的状态。

同一条等温线上各状态的温度相同，p与V 的乘积相同。

不同温度下的等温线，离原点越远，温度越高。

四、气体等温变化图象的应用步骤(1)明确图象类型：确定是p－V图象还是p－1V图象。

(2)确定研究过程：①明确研究的初状态和末状态。

②明确由初状态到末状态的变化过程。

(3)应用图象规律：①在p－V图象中，沿远离横纵坐标轴方向，温度越来越高。

气体的等温变化主讲人:金连珍山东临沂一中2006年11月气体的等温变化教学目标：知识和技能:1.知道什么是等温变化，掌握玻意耳定律的内容，公式和适用条件；2.掌握等温变化的实验研究方法,培养观察分析和实验设计的能力;3.理解等温变化p-V图象的意义；4.能使用玻意耳解释现象,运用公式进行计算.过程和方法:1.培养学生通过实验分析,概括物理规律的能力.2.渗透物理研究的一般方法:提出问题――猜想与假设――实验探究――分析论证――得出结论――总结规律――实践验证.情感态度价值观:1.鼓励合作探究,发扬团队精神.2.体验科学发现的乐趣,参与科学制作,增强学生学以致用的意识和信心.教材分析：重点:1.通过实验研究让学生掌握一定质量的气体,在温度不变时，压强与体积的关系;2.掌握p-V图象的意义.难点:分清“状态”与“过程”,用玻意耳定律解决问题.课题引入:展示与气体热现象相关的图片,激发学生学习兴趣.轮胎充气太足,被太阳曝晒容易爆胎.热气球的燃烧器点燃,加热气体,把美丽的气球带上蓝天.笨重的潜水艇在浩瀚的海洋中自由沉浮.这些实例都和气体的热现象有关.从这节课开始学习第八章气体以上实例的科学原理都可以用本章知识加以解释.我们学习最简单的一种情况.看小实验,大家注意观察现象.为什么会产生这种现象.引入本节课题.课程内容:一.学生阅读课本,回答何谓等温变化?等温变化:一定质量的气体,温度不变,体积和压强的关系.根据启普发生器原理,大家猜想气体体积和压强有什么定量关系呢?基于生活经验的结论是否正确呢?我们就通过实验研究一下.二.实验:仪器: 气体定律演示仪大家观察仪器,思考下列问题:1. 你是如何保证气体质量不变的?2.为了保证气体温度不变,在操作中应注意那些问题?附:实验探究卡.由学生独立完成实验.(ml )-1AB1p 2p 1V 2V =投影展示学生设计的表格、记录的数据.l )由学生评价结果、进行误差分析. 人物简单介绍:玻意耳和马略特。