高中物理3-3气体的等温变化

高中物理3-3气体的

等温变化

-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

气体的等温变化

1．实验得到：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积v成反比，所以p-v图线是双曲线，但不同温度下的图线是不同的。如图是一定质量的气体分别在t1、t2温度下等温变化的p-v图线，其中温度较高的是________。 2．一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积v成反比。这就是波意耳定律。如果某部分气体保持温度不变，压强从p1变化到p2，相应的体积从v1变化到v2，则根据玻意耳定律，有____________

3．应用波意耳定律解决有关气体状态变化的问题时，首先要确定哪一部分气体作为研究对象，然后分析这部分气体状态变化的过程，确定变化过程的初、末状态参量，再根据玻意耳定律建立各参量间的关系，解得所要求的参量。

［范例精析］

例1: 如图所示,在大气中的一个汽缸中封闭有一定的气体,汽缸的活塞的质量m=2kg,面积s=20cm2.若大气压强取p0=1×105Pa,则汽缸中气体的压强是多大( g取10m/s2)

解析：汽缸中气体对容器壁有压力的作用,由于活塞除气体压力外,

其余受力都已知,所以我们可以选择活塞进行受力分析(如图). 由于活塞处于静止状态,所以它受到的合力为零,有:

p0s+mg=ps, p=p0+mg/s =1.1×105Pa

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本题为求气体的压强,我们选择了受气体压力作用的活塞为研究对象,根据活塞的平衡,列出平衡方程式求解.该题若选汽缸体为研究对象,则由于缸体除受气体压力外的其它力不清楚,就无法求解.

拓展：若汽缸和活塞一起以加速度a=2m/s2向上做匀加速运动，则汽缸内气体压强为多大？

解析：仍然选取活塞为研究对象，有：

ps-（p0s+mg）=ma p=p0+m（g+a）/s =1.12×105Pa

1、汽缸活塞和连杆的质量为

m，缸体的质量为M，活塞横截面积为

s。当汽缸静止在水平地面上时，汽缸中封闭气体的高度为l1，现用力提连杆使整个汽缸离开地面而保持静止，此时汽缸中封闭气体的高度为l2。求l1与l2的比值。（大气压强为p0，活塞与汽缸间摩擦不计）

解析：提起活塞连杆过程中，汽缸内气体压强与体积发生了变化，此过程中可以认为气体温度保持不变。

当汽缸静止在水平地面上时，气体的压强为p1，根据活塞的平衡有： p1sp0smg，得：p1p0mg，此时气体的体积v1=l1s sMg，此时气体的体积v2=l2s s 当汽缸被提起并静止后，气体压强为p2，根据汽缸体的平衡有： p2sMgp0s，得：p2p0根据玻意耳定律：p1v1p2v2 即：(p0 解得：

mgMg)l1s(p0)l2s ssl1p0sMg l2p0smg拓展：本题的关键是分析气体状态变化的初、末状态参量。在确定气体压强时，由于活塞

和汽缸体受力情况都清楚，所以都可以选择作为研究对象。初状态活塞受力情况简单一点，选活塞研究方便一点，而末状态汽缸体的受力情况较简单，选汽缸体研究相对较方便。通过这个题我们可以明确选定研究对象的意义和方法。

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2、 有一个皮球容积为v=2升，内有1个大气压的空气。现用体积是v0=0.125升的打气筒给皮球打气，若要使皮球内空气的压强达到2个大气压，需要打气多少次？（忽略空气温度的变化）

解析 本题看似一个气体质量变化的问题，但若将需要打入皮球的空气和原来皮球内的空气一起作为研究对象，则气体的质量保持不变，忽略空气温度的变化，气体符合玻意耳定律。设需要打气n次，可以用图来表示气体的变化情况。 初状态：v1vnv0，p11atm 末状态：v2v，p22atm 根据玻意耳定律：p1v1p2v2

有：(vnv0)1v2 解得：n16次

3.列图中，p表示压强，V表示体积，T为热力学温度，各图中正确描述一定质量的气体不是等温变化的是( D )

4.如图所示，为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线，则下列说法正确的是(ABD )

A．从等温线可以看出，一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成反比

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B．一定质量的气体，在不同温度下的等温线是不同的 C．由图可知T1＞T2 D．由图可知T1＜T2

5.如图所示是某气体状态变化的p－V图象，则下列说法中正确的是(BCD ) A．气体作的是等温变化

B．从A至B气体的压强一直减小 C．从A至B气体的体积一直增大 D．气体的三个状态参量一直都在变

6.如图所示，D→A→B→C表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程，则下列说法正确的是( A ) A．D→A是一个等温过程 B．A→B是一个等温过程 C．A与B的状态参量相同

D．B→C体积减小，压强减小，温度不变

7、如图所示，某种自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量．设温度不变，洗衣缸内水位升高，则细管中被封闭的空气( B ) A．体积不变，压强变小 B．体积变小，压强变大 C．体积不变，压强变大 D．体积变小，压强变小

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