2012高二物理课件：第二章 第七节　气体实验定律(ⅰ)（粤教版选修3-3）

(共16张PPT)
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 t1图 2－7－1
图 2－7－2
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＝19.0 cm 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＝15.0
cm，当时的大气压强为 p0＝1.01×105 Pa.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＝95 cmHg
变化后空气的体积 V2＝L2S
压强 p2＝p0－ph＝(76－19) cmHg＝57 cmHg
根据玻意耳定律 p1V1＝p2V2，代入数值得到结果 L2＝
25 cm.
[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 24 cm，两
边水银高度差为 15 cm，若大气压强为 75 cmHg，问再向
开口端倒入长为 46 cm 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＝24S
p1＝(75－15) cmHg＝60 cmHg
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＝－45 cm(舍去)，L2＝16 cm.
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
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