2.2 气体的等温变化 课件 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

高中物理 选必3 第二章 气体固体和液体 第二节 气体的等温变化 12 十二月 2025 理想气体 玻意耳定律 描述气体的状态参量及测量工具？ 温度T： 物体冷热程度→热学性质 热力学温度：T=t＋273K 体积V： 分子所占据空间 →几何性质 压强p： 单位面积上的压力→力学性质 第二节 气体的等温变化 理想气体 理想气体： ①分子力F分子力=0； 因为r分子间距>>d分子直径，所以F分子力=0； ②分子势能EP=0； 因为F分子力=0，所以EP分子势能=0； 理想气体的内能只与温度有关； 实际气体： 温度不太低、压强不太大时实际气体可视为理想气体； 第二节 气体的等温变化 理想气体的等温变化 探究1： 质量m确定、T不变的理想气体的压强、体积关系： 2-2-0探究气体等温变化的规律 2-2-1用传感器探究气体等温变化 实验结论： 一定质量的气体，在温度保持不变的情况下，压强p与V成反比；或压强P与体积V的乘积保持不变，即：PV=C； 实验次序 1 2 3 4 5 P(105Pa) 1.21 1.06 0.93 0.80 0.66 V(ml) 33.2 37.8 43.8 50.4 69.2 P•V(Paml) 40.2 40.1 40.7 40.3 45.7 公式 图象 P V 0 玻意耳定律： 一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强跟体积成反比； P-V图象、物理意义： ①反映压强随体积的变化关系； ②等温线上某点坐标表示（V、P）， 相同温度下的不同P、V状态； 适用条件： 温度不太低，压强不太大； P 1/V 0 虚线：p、1/v≠0 探究1： 根据等气体温线，判断温度高低； T3>T2>T1 等温变化图象特点： ①等温线是双曲线的一支； ②温度越高，其等温线离原点越远； ③一定质量的气体，不同温度下的等温线是不同； 例1：（多选）一定质量的气体，在等温变化过程中，下列物理量中发生改变的有（ ） A、分子的平均速率 B、单位体积内的分子数 C、气体的压强 D、分子总数 BC 例2：（多选）一定质量的某种气体状态变化的P-V图象如图所示，气体由状态A变化到状态B的过程中，下列关于气体的温度和分子平均速率的变化情况的说法错误的是（　　） A、都一直保持不变 B、温度先升高后降低 C、温度先降低后升高 D、平均速率先增大后减小 AC 例3：某容器容积为10L，所装气体的压强为20×105Pa。温度保持不变，打开容器阀门，稳定后容器里剩下的气体是原来的百分之几？设大气压1.0×105Pa； 解：容器内气体为研究对象 初态：P1=20×105Pa、V1=10L、T1=T 末态：P2=1.0×105Pa、V2=？、T2=T 指点迷津： 确定研究对象： 容器内封闭气体； 明确初、末状态： P1、V1、T1，P2、V2、T2； 应用规律、求解未知量： 根据物理规律，列式求解； 分析计算结果是否符合实际； 第二节 气体的等温变化 课时练习 练1：在“用DIS研究温度不变时气体的压强跟体积的关系”实验时,缓慢推动活塞,注射器内空气体积逐渐减小,多次测量得到注射器内气体压强p、体积V变化的p-V图线,如图所示(其中实线是实验所得图线,虚线为一条双曲线,实验过程中环境温度保持不变),发现该图线与玻意耳定律明显不合,造成这一现象的原因可能是（ ） A、实验时用手握住注射器 B、实验时迅速推动活塞 C、注射器没有保持水平 D、推动活塞过程中有气体泄漏 D 练2：（多选）如图为一定质量的气体的两条等温线，则下列关于各状态温度的说法正确的有（　　） A、tA=tB B、tB=tC C、tC>tD D、tD>tA AD 玻意耳定律： 一定质量的气体，在温度保持不变的情况下，压强p与V成反比； 等温变化图象特点： ①等温线是双曲线的一支； ②温度越高，其等温线离原点越远； ③一定质量的气体，不同温度下的等温线是不同； P V 0 结束页 B1 谢谢观赏！ Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $探究气体等温变化的规律。实验器材我们选用热力学装置来进行这个实验。它由注射器和压力表组成，注射器上端有可以上下移动的柱塞，下端开口处有橡胶套，橡胶套可以把注射器中的气体进行密封。实验过程，首先打开橡胶套，向上拉起柱塞，使空气进入到注射器中。再套上橡胶套，把一段空气柱封闭在注射器内，用一只手按住橡胶套，另一只手把柱塞缓慢的向下压，保证在体积改变时温度不变。通过观察刻度尺上的刻度，可以读取空气柱的长度L我们用的这和装置空气柱的横截面积S为四平方厘米，空气柱的长度与横截面积的乘积就是它的体积V空气柱的压强P可以通过与注射器内空气柱相连的压力表来读取。连续测量几组空气柱的长度与压强，将数据填入表格中。我们还可以把采集的各组数据在坐标纸上描点，绘制出PV图像。可以看出绘制的PV图像类似于双曲线。那么空气柱的压强是否跟体积成反比呢？为了进一步检验这个猜想，我们可以根据测量数据计算出体积的倒数。然后以压强P为纵坐标，以体积的倒数V分之一为横坐标，把计算的各组数据在坐标纸上描点，从PV分之一图像可以看出，各点位于同一条直线上，说明在等温的情况下，压强跟体积的倒数成正比，也就是空气柱的压强P和体积V成反比。本次实验得到的PV分之一图像虽然是一条倾斜的直线，但没有过原点。之所以会产生这样的误差，是因为压力表与注射器是通过一小段空气柱连通，从而使被测空气柱的体积测量存在着一定的误差。 用传感器探究气体等温变化的规律。实验器材，注射器、气体压强传感器、数据采集器、计算机实验过程。我们先用注射器吸取一定质量的气体，再把注射器通过塑料管与气体压强传感器相连。先在软件中输入即将测量的空气柱体积值，由注射器壁上的刻度可以读出气体的体积V由压强传感器测得的压强值P可以在计算机屏幕上实时的显示出来，这样就可以获得不同体积时气体压强的数值。由计算机做出气体的PV图像，再转化成PV分之一图像，就可以判断出P与V是否具有反比例函数的关系。实验得到的PV图像是一条近乎过原点的直线，可知P与V成反比，本实验中直线没有过原点误差产生的原因可能是由于测量气体体积时，忽略了注射器和传感器之间连接管处的体积，从而导致气体体积的测量值偏小。