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第七节气体实验定律(Ⅰ)一、气体的状态温度体积压强反对于一定质量的气体来说，如果________、________、________这三个状态参量都不变，我们就说气体处于一定的状态．二、玻意耳定律1．英国科学家玻意耳和法国科学家马略特各自通过实验发现：一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成________比．这个规律叫做玻意耳定律．p1V1＝p2V2增大减小2．玻意耳定律的表达式：pV＝C(常量)或__________．其中p1、V1和p2、V2分别表示气体在1、2两个不同状态下的压强和体积．在温度不变时，一定质量的气体，体积减小时，压强________；体积增大时，压强________．3．玻意耳定律的微观解释：一定质量的气体，温度保持不变时，气体分子的平均动能________，气体体积减小，气体的密集程度________，气体压强________；反之，气体体积增大，分子密集程度________，气体压强________．不变增大增大减小减小气体等温变化图象1．p－V图象一定质量的气体发生等温变化时的p—V图象如图所示．图线的形状为双曲线．由于它描述的是温度不变时的p—V关系，因此称它为等温线．一定质量的气体，不同温度下的等温线是不同的，图2－7－1中t1t2.图2－7－1图2－7－22．p－1V图象一定质量气体的等温变化过程，也可以用p－1V图象来表示，如图2－7－2所示．等温线是通过原点的直线，由于气体的体积不能无穷大，所以靠近原点附近处应用虚线表示，该直线的斜率k＝p1V＝pV∝T，即斜率越大，气体做等温变化的温度越高．理想气体等温变化p－V图象[例1]一定质量的理想气体由状态A变到状态B的过程如图2－7－3所示，A、B位于同一双曲线上，则此变化过程中，温度()A．一直下降B．先上升后下降C．先下降后上升D．一直上升图2－7－3解析：理想气体等温变化p－V图是一条双曲线，称为等温线，在等温线上的气体的温度都相同，可见A、B两个状态温度一定相等，故排除A和D项；又由于在此等温线上部的等温线温度高，则气体温度先增加后减少到原温度．答案：B理想气体等温变化的应用[例2]如图2－7－4所示，是一根一端封闭的粗细均匀的细玻璃管，用一段h＝19.0cm的水银柱将一部分空气封闭在细玻璃管里．当玻璃管开口向上竖直放置时(见图甲)，管内空气柱长L1＝15.0cm，当时的大气压强为p0＝1.01×105Pa.那么，当玻璃管开口向下竖直放置时(见图乙)，管内空气柱的长度该是多少？图2－7－4解析：基本思路：(1)明确研究对象为一定质量的气体；(2)分析过程是否等温；(3)写出变化前后的p和V的值或表达式；(4)确定变化前后的p和V单位统一；(5)根据p1V1＝p2V2解题．设细玻璃管横截面积为S，设变化后空气柱的长度为L2，变化前空气的体积V1＝L1S压强p1＝p0＋ph＝(76＋19)cmHg＝95cmHg变化后空气的体积V2＝L2S压强p2＝p0－ph＝(76－19)cmHg＝57cmHg根据玻意耳定律p1V1＝p2V2，代入数值得到结果L2＝25cm.[例3]如图2－7－5所示，粗细均匀的U形玻璃管，右端开口，左端封闭，管内用水银将一部分空气封闭在管中，开口朝上竖直放置时，被封闭的空气柱长24cm，两边水银高度差为15cm，若大气压强为75cmHg，问再向开口端倒入长为46cm的水银柱时，封闭端空气柱长度将是多少？图2－7－5解：倒入水银前对封闭端的气体有：V1＝SL1＝24Sp1＝(75－15)cmHg＝60cmHg倒入水银后，左端水银面将上升，右端水银面将下降，设左端水银面上升x，则此时封闭端气柱长L2＝L1－x＝24－x此时两边水银面的高度差Δh2＝46－(15＋2x)＝2L2－17此时封闭端气体的压强为p2＝75＋Δh2＝58＋2L2根据玻意耳定律p1V1＝p2V2得24×60＝(58＋2L2)×L2解得：L2＝－45cm(舍去)，L2＝16cm.即L22＋29L2－720＝0方法规律：应用玻意耳定律解题时，关键是找出气体初始状态的状态参量(p1，V1)和末状态对应的状态参量(p2，V2)，然后应用玻意耳定律的表达式列方程即可．应用玻意耳定律解题的一般步骤：(1)确定研究对象，判断是否满足玻意耳定律的条件；(2)确定始末状态及状态参量(p1、V1、p2、V2)；(3)根据玻意耳定律列方程求解．图2－7－6答案：G′＝p0S＋G如图2－7－6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α，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12，必须在活塞上放置重量为多少的一个重物G′(气缸壁与活塞间的摩擦不计)?返回