資源簡介

在慶典活動中放飛的氣球，會飛到我們看不見的地方。隨著氣球的升空，大氣壓在減小，溫度在降低，氣球在膨脹......看來，一定質量的氣體的壓強、體積和溫度三個狀態參量之間是有聯系的。那么，它們會有怎樣的聯系呢？
新課導入
第2節 氣體的等溫變化
第1課時　實驗:探究氣體等溫變化的規律
（2）說明：氣體的狀態參量（P、V、T），三個量中有兩個或三個都發生了變化，氣體狀態就發生了改變。
（1）定義：一定質量的氣體，在溫度不變的條件下其壓強與體積的變化。我們把這種變化叫做等溫變化。（ m不變；T不變）
想一想
三個狀態參量中可以只變化一個嗎？
PV=nRT （克拉伯龍方程）
P:atm V:L R=0.082
P:Pa V:m3 R=8.31
等溫變化
探究氣體等溫變化的規律
（1）定性研究
健身球自然放地面上時，手摸球的觸感——很軟；
一個人壓在健身球上面，手摸球的觸感——很硬。
能吹起氣球嗎？
將針筒的細口堵上，用力向里壓柱塞，越往里壓會有什么感覺？
結論：質量一定的氣體，體積越小，壓強越大。
2、探究氣體等溫變化的規律
①讓空氣柱的體積變化不要太快（緩慢拉動活塞，容器透熱）
1、選定一個熱力學系統：
【實驗思路】
注射器內一定質量的氣體.
①柱塞上涂上潤滑油（凡士林）
②不能用手觸摸玻璃管，環境恒溫。
2、實驗要求：
⑴保證氣體質量一定——不漏氣。
②注射器下端的開口有橡膠套
⑵保證溫度不發生明顯的變化。
（2）定量研究
實驗目的：在溫度保持不變時，研究一定質量氣體的壓強P和體積V的關系
實驗方法：控制變量法
實驗器材：鐵架臺、注射器、刻度尺、壓力表(壓強表)等，注射器下端用橡膠塞密封，上端用柱塞封閉一段空氣柱
想一想
①研究的是哪一部分氣體?
注射器內一定質量的氣體.
②怎樣保證氣體質量不變?
柱塞上涂上潤滑油（凡士林）——主要是防止漏氣，不是為了減小摩擦，該裝置即使有摩擦，也不影響實驗結果。
③如何保證封閉氣體的溫度不變?
不能用手觸摸玻璃管，緩慢拉動活塞，環境恒溫，容器透熱
④如何測 V ?
測量空氣柱的長度L，V=空氣柱長度L× 空氣柱的橫截面積S
⑤如何測量P？
壓力表讀出,穩定后再讀數
實 驗
【物理量的測量】
需要測量空氣柱的體積V和空氣柱的壓強 p
從壓力表讀取。
壓強p：
因為橫截面積S一定，以空氣柱的長度l 代表氣體的體積。
體積V：
讀數次數
5
4
3
初始
2
6
壓強（×105Pa）
體積(單位體積)

2.00
1.00
2.25
0.85
1.52
1.29?
1.25
1.65
1.00
2.00
2.50
0.80
【數據分析】
溫度不變時壓強與體積的關系
1）在這個實驗中，為了找到體積與壓強的關系，是否一定要測量空氣柱的橫截面積？
2）用刻度尺檢查可以發現，玻璃管外側的刻度盡管是均勻的，但并非準確的等于1cm,2cm,3cm……這對實驗結果的可靠性是否有影響？
V1:V2 = SL1:SL2 =L1:L2
無影響。因為刻度均勻，所以 L1: L2即長度比就等于刻度標識的讀數比，不受影響
由于注射器是圓柱形的，橫截面積不變，所以只需測出空氣柱的長度即可
想一想
3) 實驗中如何保證氣體溫度不變？
①改變氣體體積時，要緩慢進行，等穩定后再讀出氣體壓強，
以防止氣體體積變化太快，氣體的溫度發生變化．
②實驗過程中，不用手接觸注射器的圓筒以防止圓筒從手上吸收熱量，引起內部氣體溫度變化.
在這個實驗中，根據實驗數據做出p?-????????函數圖像為直線，但可能不通過坐標原點。為什么？
?
不過原點，說明壓強P與體積的倒數?????????是一次函數關系；還可能是實驗中存在誤差，導致直線不過坐標原點。
?
在氣體的體積為無窮大時，?????????=0，氣體為近似真空，壓強應該為0，所以直線不通過原點，說明是實驗誤差。
?
理論分析：
誤差來源：
注射器與傳感器相連部分的體積沒有考慮。
減小誤差的方法
應該使用較大的注射器，在實驗過程中，氣體的體積不宜壓得太小，這樣使那一部分的體積可以忽略不計。
[實驗演示1]
[實驗演示2]
例1 [2023·重慶八中月考] 用圖甲所示裝置探究氣體等溫變化的規律.?
(1)實驗室有容積為5 mL和20 mL的兩種注射器供選擇,為能用較小的力作用在活塞上使氣體體積發生明顯變化,選用容積為　　　　的注射器更合適;實驗中,為找到體積與壓強的關系,　　　　　(選填“需要”或“不需要”)測出空氣柱的橫截面積.?
5 mL　
不需要
[解析]由于注射器長度幾乎相同,因此體積越小,橫截面積越小,用較小的力就可以產生比較大的壓強使體積變化明顯,故選5 mL的注射器;只要知道體積之間的關系,不必算出體積的大小,就可以找到體積與壓強的關系,因此不需要測量空氣柱的橫截面積.
(2)關于該實驗,下列說法正確的有　　　　.?
A.活塞上應該涂油
B.應緩慢推拉柱塞
C.用手握注射器推拉柱塞
D.注射器必須固定在豎直平面內
AB
[解析]活塞上應該涂油,起到密封和潤滑的作用,A正確;
應緩慢推拉柱塞,從而保證氣體的溫度不變,B正確;
用手握注射器推拉柱塞,容易使氣體溫度發生變化,C錯誤;
由于測量的是氣體的體積和壓強之間的關系,與重力無關,因此注射器可以水平放置,也可以傾斜放置,D錯誤.
(3)測得多組空氣柱的壓強p和體積V的數據后,為直觀反映壓強與體積之間的關系,若以p為縱坐標,則應以　　　　　　　為橫坐標在坐標系中描點作圖;小明所在的小組不斷壓縮氣體,由測得數據發現p與V的乘積值越來越小,則用上述方法作出的圖線應為圖乙中的　　　(選填“①”或“②”),造成該現象的原因可能是　　　　　　　　　　　　.?
1????　
?
[解析]由于p-V圖像為曲線,而p-1????圖像為直線,因此以p為縱坐標,應以1????為橫坐標;壓縮氣體時,相當于1????逐漸變大,壓強比正常值小,因此圖線應為圖乙中的②;造成該現象的原因可能是封閉氣體漏氣(或氣體溫度降低).
?
②
漏氣(或氣體溫度降低)
做一做
用傳感器探究氣體等溫變化的規律
數據分析
讀數次數
1
2
3
4
5
壓強/KPa
體積/ml

12
84.90
14
72.80
6
159.40?
8
124.80
10
101.10
課后習題
在做“探究氣體等溫變化的規律”的實驗中，實驗小組記錄了一系列數據。但是，僅就以下表中的兩組數據來看，小王和小李卻有完全不同的看法：小王認為，這兩組數據很好地體現了p跟V成反比的規律，因為兩組數據p和V的乘積幾乎相等；小李卻認為，如果把這兩組數據在縱坐標軸為p、橫坐標軸為V1的坐標系中描點，這兩點連線的延長線將不經過坐標原點，因此這兩組數據沒有反映p跟V成反比的規律。對此你有什么看法？

1.小王的說法是錯的，小李的說法正確。
因為兩組數據的體積變化量和壓強變化量都非常小，即使實驗誤差非常大，體積和壓強的乘積也不會有什么變化，兩乘積看起來是相等的。此時，不應該比較壓強和體積的數據，而應該比
較體積變化量和壓強變化量的數據。根據題中的數據，氣體的體積變化量等于原體積的1.3%,而壓強的變化量卻等于后來壓強的2.6%,因此，該實驗沒有反映壓強與體積成反比的規律。若p-1????用作圖像的方法來處理數據，圖像中兩點連線的斜率描述的是壓強變化量和體積變化量的關系。如果這兩點的連線明顯不通過坐標原點，則表示p、V的實驗數據沒有體現反比規律，所以小李的說法是正確的。

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