第二章 2.气体的等温变化+专题训练-2022-2023学年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）

学 第三册 （人教版）高中物理选择性必修 拓 展 创 新 温 标 温标是为了保证温度量值的统一和准确 而建立的一个用来衡量温度的标准尺度， 温 标是用数值来表示温度的一套规则。 分华氏 温标、 摄氏温标、 热力学温标。 华氏温标： 华伦海特最初所制的水银温 度计是在北爱尔兰最冷的某个冬日， 水银柱 降到最低的高度定为 0 度。 他把妻子的体温 定为 100 度， 然后再把这段区间的长度均分 为 100 份， 每一份叫 1 度。 这就是最初的华 氏温标。 显然， 认定气温和人的体温作为测 温质的标准点并在此基础上分度是不妥当 的。 后来， 华伦海特改进了他创立的温标， 把冰、 水、 氯化铵和氯化钠的混合物的熔点 定为 0 度， 用 0 °F 表示， 把冰的熔点定为 32 °F ， 把水的沸点定为 212 °F ， 在 32~212 的间隔内均分 180 等份， 这样， 参考点就有 了较为准确的客观依据。 这就是现在仍在许 多国家使用的华氏温标。 摄氏温标： 后来安德斯·摄耳修斯也用 水银作测温质， 以冰的熔点为 0 度 （标以 0 ℃ ）， 以水的沸点为 100 度 （标以 100 ℃ ）。 他认定水银柱的长度随温度作线性变化， 在 0 度和 100 度之间均分成 100 等份， 每一份 也就是每一个单位叫 1 摄氏度。 这种规定办 法就叫摄氏温标。 华氏温度计和摄氏温度计使用的是同种 测温质 （水银 ）， 利用了同样的测温特性 （水银柱热胀冷缩）。 但由于规定的标准点和 分度单位不同， 就造成了两种不同的温标， 从而产生了两种不同的温度的数值。 热力学温标： 为了结束温标上的混乱局 面， 开尔文 （即威廉·汤姆孙） ——这位热 力学第二定律的创始人， 创立了一种不依赖 任何测温质 （当然也就不依赖任何测温质的 任何物理性质） 的绝对真实的绝对温标， 也 叫开氏温标或热力学温标。 开氏温标是根据 卡诺循环定出来的， 以卡诺循环的热量作为 测定温度的工具， 即热量起着测温质的作 用。 正因为如此， 我们又把开氏温标叫作热 力学温标。 卡诺循环描绘了理想热机的基本 图案， 具有巨大的理论意义。 卡诺循环像迷 雾中的灯塔， 给出了热机效率的上限。 变式训练答案 1. BCD 2. B 3. 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 针对气体的研究， 先选定一个热力学系 统， 比如一定质量的空气， 在温度不变的情 况下， 测量气体在不同体积时的压强， 再分 析气体压强与体积的关系。 本实验利用如图所示的装置 （气体定律 28 学 第二章 气体、 固体和液体 演示器） 进行实验。 注射 器下端的开口有橡胶套 ， 它和柱塞一起把一段空气 柱封闭。 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， 由压力表读出对应封闭气体的压强值， 来研 究在恒温下气体的体积和压强的关系。 3. 实验器材 铁架台、 注射器、 柱塞、 压力表、 橡胶 套、 刻度尺、 坐标纸。 4. 实验步骤 （ 1 ） 按图示把气体定律演示器固定在铁架台 上， 试着缓慢向下压或向上拉柱塞， 检 查气体是否漏气。 （ 2 ） 把柱塞缓慢向下压或向上拉到某个位 置， 待稳定后， 读取几组数据。 空气柱 的压强 p 可以从注射器内空气柱相连的 压力表读取， 空气柱的长度 l 可以在玻 璃管侧壁的刻度尺上读取， 空气柱的长 度 l 与横截面积 S 的乘积就是它的体 积 V 。 （ 3 ） 重复步骤 （ 2 ）， 改变气体体积， 读取 6 组数据， 把数据填入表格。 5. 数据分析 （ 1 ） 一定质量气体等温变化的压强 p 与体积 V 的关系， 用 p-V 图像呈现。 以压强 p 为纵坐标， 用采集的各组数据在坐标纸 上描点， 绘制 p-V 图像。 观察 p-V 图 像的特点能否得出 p 、 V 的定量关系。 （ 2 ） 以压强 p 为纵坐标， 以体积的倒数 1 V 为 横坐标， 把采集的各组数据在坐标纸上 描点， 作出 p- 1 V 图像。 如果 p- 1 V 图像 中的各点位于过原点同一条直线上， 就 说明 p 跟 1 V 成正比， 即压强与体积成反 比， 如果不在同一条直线上， 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。 6. 误差分析 （ 1 ） 由于注射器两端开口与橡胶套、 柱塞之 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