2.2 气体的等温变化-新教材高中物理选择性必修第三册【新课程同步训练】学习手册（人教版）

第二章 气体、 固体和液体 学 解析： 该温度计的测温物质是铜、 铁两种热膨胀系 数不同的金属， 故 AB 正确； 由甲图可知， 铜的热 膨胀系数大于铁的热膨胀系数， 才可以向上弯曲， 故 C 正确； 加热时， 双金属片的弯曲程度增大， 从乙图可知， 温度计的示数是顺时针方向增大， 说 明当温度升高时温度计顺时针方向转动， 其弯曲程 度在增大， 由此可知双金属片的内层一定是铁， 外 层一定是铜， 故 D 错误。 答案： ABC 2. 气体的等温变化 知 识 梳 理 知识点 1 实验： 探究气体等温变化的规律 1. 实验目的 探究一定质量气体的等温变化的规律。 2. 实验原理 （ 1 ） 气体的三个状态参量 研究气体的热学性质时， 用温度、 体积、 压强描 述气体的状态， 这三个物理量称为气体的状态参量。 ① 温度： 热力学温度 T 的单位： 开尔文 （ K ）， 热 力学温度 T 与摄氏温度 t 的关系： T=t+273 K ， 显然 ΔT=Δt 。 ② 体积： 气体的体积就是指气体所充满的容器的容 积， 用符号 V 表示。 体积的国际单位是立方米 （ m 3 ）， 单位还有升 （ L ）、 毫升 （ mL ） 等， 它们 之间的关系是 1 m 3 =10 3 L ， 1 L=10 3 mL 。 ③ 压强： 气体作用在器壁单位面积上的压力， 用符 号 p 表示。 压强的国际制单位是帕斯卡 （ Pa ）， 1 Pa=1 N/m 2 ， 气体压强的单位还有标准大气压 （ atm ）、 厘米汞柱 （ cmHg ） 和毫米汞柱 （ mmHg ）， 1 atm=1.013×10 5 Pa=76 cmHg=760 mmHg 。 （ 2 ） 本实验采用控制变量法探究一定质量气体的等 温变化规律。 在保证密闭在注射器中气体的 质量和温度不变的条件 下， 通过改变密闭气体的 体积， 由压力表读出对应 气体的压强值， 来研究在 恒温下气体的体积和压强 的关系。 3. 实验装置 实验器材： 铁架台、 注射器、 气压计、 坐标纸、 润滑油等。 如图所示， 注射器下端的开口有橡胶塞， 它和柱塞一起把一段空气柱封闭在玻璃管中。 这段 空气柱是我们研究的对象， 实验过程中要确保质量 不变， 为防止漏气， 在活塞上涂些润滑油。 实验中 如果空气柱体积变化得不太快， 它的温度大致等于 环境温度， 也不会有明显的变化。 通过改变密闭气 体的体积， 由压力表读出对应气体体积的压强值， 来研究在恒温下气体的体积和压强的关系。 4. 数据收集及数据处理 （ 1 ） 数据收集： 空气柱的压强 p 可以从压力表上方 的指针读出， 空气柱的长度 l 可以从玻璃管侧 的刻度尺上读出， 空气柱的长度 l 与横截面积 S 的乘积就是它的体积 V 。 用手把柱塞缓慢向 下拉或缓慢向上拉， 读出体积与压强的几组 数据， 把数据填入下表。 （ 2 ） 数据处理 ① 猜想： 观察实验记录数据， 空气柱的体积越小， 其压强怎样变化？ 空气柱的压强与体积是成正比 还是反比？ ② 图像检验： 以压强 p 为纵坐标， 以体积的倒数为 横坐标作出 p- 1 V 图像。 将以上各组数据在坐标 该温度计的测温原理是利用了膨胀系数不同 而工作的， 膨胀系数不同， 双金属片就会弯曲， 温 度不同， 弯曲程度不同， 从而使指针发生偏转。 思路点拨 p （ ×10 5 Pa ） 1 2 3 4 5 6 序号 V （ mL ） 1 V （ mL ） -1 19 学 第三册 （人教版）高中物理选择性必修 系中描点， 观察各点的位置关系， 若各点位于过 原点的同一直线上， 就说明压强跟体积的倒数成 正比， 也就是压强 p 与体积 V 成反比； 若各点 不在同一直线上， 再尝试其他关系。 （ 3 ） 得出实验结论 ①p- 1 V 图像的特点： 一条过原点的直线。 ② 一定质量的气体， 在温度不变的情况下， 其压强 与体积的倒数成正比， 即压强 p 与体积 V 成反比。 5. 误差分析 （ 1 ） 由于注射器两端开口与橡胶塞、 活塞之间密封不 严而造成漏气， 气体质量发生变化引起误差。 （ 2 ） 实验过程中动作不够缓慢， 空气柱体积的变化 太快， 从而使温度发生了变化。 （ 3 ） 实验过程用手摸圆筒， 圆筒吸收热量， 使封闭 气体温度改变。 （ 4 ） 环境温度不稳， 造成气体温度变化。 （ 5 ） 测量体积和读取压强值时， 读数不准造成误差。 （ 6 ） 封闭的气体毕竟是实际气体， 不能完全符合理 想气体实验定律。 知识点 2 气体的等温变化 1. 等温变化 一定质量的某种气体， 在温度不变时， 压强随 体积的变化。 2． 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