2017级 物理 学科 学案
§课题《气体的等温变化》
高一物理学案 第1页 共6页 愿你用青春的绿色去酿造未来富有的金秋！ 高一物理学案 第2页 共6页 第1节 气体的等温变化
课前案
1．气体的状态参量
生活中的许多现象都表明，气体的 、 、 三个状态参量之间存在着一定的关系．
2．玻意耳定律
(1)内容：一定 某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成 ．
(2)公式： .
(3)条件：气体的 一定，温度
3. 气体等温变化的p -V图象：
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 ，它描述的是温度不变时的p -V关系，称为 ．
一定质量的气体，不同温度下的等温线是 ．
想一想 如图所示，为同一气体在不同温度下的等温线，t1和t2哪一个大？
课中案
一、气体压强的求法
1．液柱封闭气体
等压法：同种液体在同一深度液体的压强相等，在连通器中，灵活选取等压面，利用两侧压强相等求解气体压强．
如图甲所示， pA＝ ；
如图2乙所示，pA＝ ， pB＝
2．活塞封闭气体
选与封闭气体接触的液柱或活塞为研究对象，进行受力分析，再利用平衡条件求压强．
如图所示，气缸截面积为S，活塞质量为M.在活塞上放置质量为m的铁块，设大气压强为p0，试求封闭气体的压强．
例1 如图所示，竖直放置的U形管，左端开口右端封闭，管内有a、b两段水银柱，将A、B两段空气柱封闭在管内．已知水银柱a长h1为10 cm，水银柱b两个液面间的高度差h2为5 cm，大气压强为75 cmHg，求空气柱A、B的压强分别是多少？
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气体的等温变化
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、压强来描述气体的状态。
2．实验探究
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 以压强p为纵坐标，以体积的倒数为横坐标作出p-1V图像
图像结果 p-1V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 - 2 - (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。(×)
(3)一定质量的气体在温度不变时，压强跟体积成反比。(√)
(4)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
(1)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。
(2)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。
气体的等温变化
引言
气体的等温变化是指在恒定温度下，气体发生的体积和压强的变化。根据理想气体定律，等温过程中气体的体积和压强呈反比关系。
理想气体定律
理想气体定律是描述气体行为的基本规律。根据理想气体定律，气体的体积和压强之间的关系可以通过以下公式表示：
PV = nRT
其中，P表示气体的压强，V表示气体的体积，n表示气体的物质的量，R表示气体常数，T表示气体的温度。在等温过程中，温度保持恒定，因此等式可以进一步简化为：
P * V = 常数
这意味着在等温变化中，如果气体的体积增大，压强会相应地减小，反之亦然。
等温膨胀
在等温膨胀过程中，气体的体积增大，而压强减小。
例如，考虑一个封闭的容器内装有一定量的气体，在恒定温度下，如果容器的体积增大，那么气体分子可以占据更多的空间。由于气体分子的数量保持不变，所以气体分子的密度减小。根据理想气体定律，气体的压强与密度成正比，因此压强会相应地减小，以使得公式中的常数保持不变。
等温压缩
相反地，在等温压缩过程中，气体的体积减小，而压强增大。
当容器的体积减小时，气体分子被限制在更小的空间内，导致气体分子的密度增大。根据理想气体定律，密度的增加会导致压强的增加，以保持公式中的常数不变。 应用案例
等温变化在日常生活中有许多应用。其中一个重要的应用是空气压缩机的工作原理。
空气压缩机将空气进行等温压缩，将大量空气分子限制在一个小空间内，以提高气体的压强。这样产生的高压空气可以用于动力机械、空调系统、制冷设备等。
此外，气体的等温变化也在化学实验和工业过程中起着重要作用。研究气体在不同温度下的行为，可以帮助科学家们理解气体的性质和特征，并在实际应用中进行控制和利用。
结论
气体的等温变化是指在恒定温度下，气体体积和压强之间的关系。根据理想气体定律，等温过程中气体的体积和压强呈反比关系。等温膨胀时，气体的体积增大，压强减小；等温压缩时，气体的体积减小，压强增大。这种等温变化在许多领域中具有重要的应用价值，特别是在空气压缩和化学实验中。通过研究气体的等温行为，我们可以更好地理解和应用气体的物理性质。
1 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。
