气体的等温变化
高二物理气体的等温变化知识点
高二物理气体的等温变化知识点气体的等温变化是指在恒定的温度下，气体所发生的体积变化。
在高二物理学习中，理解气体的等温变化对于建立对气体性质的深入认识至关重要。
在本文中，我们将详细介绍高二物理气体的等温变化的知识点。
一、气体的等温过程与特点气体的等温过程是指气体在恒定温度下发生的变化。
在等温过程中，气体的温度保持不变，因此气体分子的平均动能也保持不变。
根据理想气体状态方程P V = nRT，可以得出等温过程中气体体积和压强之间的关系为 P₁V₁=P₂V₂，即等温变化下气体的体积和压强成反比。
二、气体的等温膨胀与等温压缩1. 气体的等温膨胀在等温膨胀情况下，气体受热后体积增大，但压强保持不变。
根据等温变化公式P₁V₁=P₂V₂，可得知等温膨胀中气体体积的增大是由于压强的减小引起的。
2. 气体的等温压缩在等温压缩情况下，气体受到外界的压力使其体积减小，但压强保持不变。
根据等温变化公式P₁V₁=P₂V₂，可得知等温压缩中气体体积的减小是由于压强的增加引起的。
三、等温变化中的功与热量转化在气体的等温变化过程中，气体与外界发生的功与热量之间存在转化关系。
根据热力学第一定律，气体的内能变化等于外界对气体所做的功与热量的代数和。
等温膨胀中，气体受到外界的压力使其体积增大，外界对气体做正功。
根据热力学第一定律，气体的内能增加，这部分内能增加来自外界对气体所做的功。
等温压缩中，气体受到外界的压力使其体积减小，气体对外界做正功。
根据热力学第一定律，气体的内能减少，这部分内能减少转化为外界对气体所做的功。
四、实际气体的等温变化在实际气体的等温变化过程中，受到分子间相互作用力的影响，不再满足理想气体状态方程。
此时，气体的体积与压强之间的关系将有所差异。
实际气体的等温膨胀中，由于分子间的相互作用力，气体的体积增大的程度会受到一定的限制，体积增加的压强下降速度也会减小。
实际气体的等温压缩中，由于分子间的相互作用力，气体的体积减小的程度会受到一定的限制，体积减小的压强增加速度也会减小。
气体的等温等容等压变化 -完整获奖版
气体的等温、等容、等压变化一、简要知识点：1、等温变化过程、玻意尔定律；2、气体的等温变化图象、玻意尔定律的微观解释；3、应用玻意尔定律解题的一些特殊方法；4、气体的等容变化、查里定律；5、气体等容变化的图象及其微观解释；6、气体的等压变化、盖.吕萨克定律；7、热力学温标。
二、基本概念：（一）、气体的等温变化、玻意尔定律：1、一定质量的气体在温度不变时，压强随体积的变化而变化，这种变化叫做等温变化。
判断一定质量的气体是否是等温变化，要看它在状态变化过程中温度是否始终保持不变，而不能只看始末状态温度相同。
2、玻意尔定律：（1）内容：一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积成反比。
（2）公式：P 1V 1=P 2V 2=恒量 ；（3）适用条件：压强不太大（与大气压相比）温度不太低（与室温相比）。
3、应用玻意尔定律解题的一般步骤：（1）首先确定研究对象，即某一定质量的气体，有时也常假设有一无形袋，从而使变质量气体问题转变为等质量气体的问题。
（2）然后确定始末两个状态的压强与体积，并统一单位（不一定都要用国际单位）。
（3）最后用玻意尔定律列方程求解，必要时还要考虑解答结果是否合理。
4、应用玻意尔定律时的几个注意问题：（1）解题时一定要充分挖掘题意中包含的隐含条件。
（2）常用假设法研究气体的等温变化，一种是假设物理现象（先假设某些量不变，然后利用已知的物理规律进行分析推理，从而肯定或否定所做的假设，得出正确的判断）；另一种是假设物理过程（用一个或多个较简单的变化过程等效替代原来的物理过程）。
5、气体的等温变化图象：（1）横坐标为体积V ，纵坐标为P ；（2）等温图象的特点：等温线是双曲线，温度越高，其等温线离原点越远。
如图所示：两条曲线分别对应的温度为：T 1<T 2 ；（3）在P －V1图象中为一条过原点的直线，同理T 2>T 1 。
（二）、气体的等容变化、查里定律：1、质量一定的气体，在体积不变的情况下所发生的状态变化过程，压强随着温度的升高而增大、随温度的降低而减小。
气体的等温变化
由
p1V1 p2V2 得
p1V1 5 p2 1.2510 Pa V2
利用玻意耳定律的解题思路
（1）明确研究对象（气体）； （2）分析过程特点，判断为等温过程； （3）列出初、末状态的p、V值； （4）根据p1V1=p2V2列式求解；
大展身手
如图所示，气缸内封闭着一定温度的气体，气体 长度为12cm。活塞质量为20kg，横截面积为 100cm² 。已知大气压强为1×105Pa。 求：气缸开口向上时，气体的长度。
2.平衡态下气缸活塞密封气体的压强 3.非平衡态下密闭气体的压强 整体 1.定对象
思路 方法 步骤
部分 2.分析力 平衡态
缸体 活塞 液柱
F合=0
（平衡条件）
3.用规律 非平衡态 F合=ma（牛顿第二定律）
如图，粗细均匀的弯曲玻璃管A、B两端开口， 管内有一段水银柱，右管内气体柱长为39 cm， 中管内水银面与管口A之间气体柱长为40 cm.先 将B端封闭，再将左管竖直插入水银槽中，设整 个过程温度不变，稳定后右管内水银面比中管 内水银面高2 cm，求： (1)稳定后右管内的气体压强p； (2)左管气柱的长度l′. (大气压强p0＝76 cmHg)
PS PS = P0S+mg P0S mg
S′
PS
S
P0S′
N
mg
PS =mg +P0S＇cosθ PS = mg+P0S
M
以活塞为研究对象 mg+PS = P0S
S
m
④
S
m
M
以气缸为研究对象 Mg+PS = P0S
练2：三个长方体容器中被光滑的活塞封 闭一定质量的气体。如图 3 所示， M 为 重物质量，F是外力，p0为大气压，S为 活塞面积，G为活塞重，则压强各为：
气体的等温变化
气体的等温变化引言气体的等温变化是指在恒定温度下，气体发生的体积和压强的变化。
根据理想气体定律，等温过程中气体的体积和压强呈反比关系。
理想气体定律理想气体定律是描述气体行为的基本规律。
根据理想气体定律，气体的体积和压强之间的关系可以通过以下公式表示：PV = nRT其中，P表示气体的压强，V表示气体的体积，n表示气体的物质的量，R表示气体常数，T表示气体的温度。
在等温过程中，温度保持恒定，因此等式可以进一步简化为：P * V = 常数这意味着在等温变化中，如果气体的体积增大，压强会相应地减小，反之亦然。
等温膨胀在等温膨胀过程中，气体的体积增大，而压强减小。
例如，考虑一个封闭的容器内装有一定量的气体，在恒定温度下，如果容器的体积增大，那么气体分子可以占据更多的空间。
由于气体分子的数量保持不变，所以气体分子的密度减小。
根据理想气体定律，气体的压强与密度成正比，因此压强会相应地减小，以使得公式中的常数保持不变。
等温压缩相反地，在等温压缩过程中，气体的体积减小，而压强增大。
当容器的体积减小时，气体分子被限制在更小的空间内，导致气体分子的密度增大。
根据理想气体定律，密度的增加会导致压强的增加，以保持公式中的常数不变。
应用案例等温变化在日常生活中有许多应用。
其中一个重要的应用是空气压缩机的工作原理。
空气压缩机将空气进行等温压缩，将大量空气分子限制在一个小空间内，以提高气体的压强。
这样产生的高压空气可以用于动力机械、空调系统、制冷设备等。
此外，气体的等温变化也在化学实验和工业过程中起着重要作用。
研究气体在不同温度下的行为，可以帮助科学家们理解气体的性质和特征，并在实际应用中进行控制和利用。
结论气体的等温变化是指在恒定温度下，气体体积和压强之间的关系。
根据理想气体定律，等温过程中气体的体积和压强呈反比关系。
等温膨胀时，气体的体积增大，压强减小；等温压缩时，气体的体积减小，压强增大。
这种等温变化在许多领域中具有重要的应用价值，特别是在空气压缩和化学实验中。
高中物理选三 第2节 气体的等温变化
等温变化的图像及应用
两种图线 内容
[学透用活] p-V1 图线
p-V 图线
图线 特点
物理意义
一定质量的气体，温度不 一定质量的气体，在温度
变时，p
与V1 成正比，在
p
1 -V
不变的情况下，p
与
V
成
图像上的等温线应是过原 反比，因此等温过程的 p-V
点的直线
图线是双曲线的一支
温度高低
一定质量的气体，温度越 直线的斜率为 p 与 V 的乘
[典例2] (2018·全国卷Ⅰ)如图，容积为 V 的汽缸由导热材料制 成，面积为 S 的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分，汽缸上 部通过细管与装有某种液体的容器相连，细管上有一阀门 K。开 始时，K 关闭，汽缸内上下两部分气体的压强均为 p0。现将 K 打开，容器内的液体缓慢地流入汽缸，当流入的液体体积为V8时，将 K 关闭， 活塞平衡时其下方气体的体积减小了V6 。不计活塞的质量和体积，外界温度保 持不变，重力加速度大小为 g。求流入汽缸内液体的质量。
第 2 节 气体的等温变化
1.知道什么叫作气体的等温变化。 2.学会通过实验的手段探究气体等温变化的规律，体验科学探究过程。 3.理解气体等温变化的 p -V 图像及其意义。 4.会用玻意耳定律进行有关计算。
一、探究气体等温变化的规律 1．填一填 (1)等温变化：一定质量的气体，在温度不变的条件下，其 压强 与 体积 变 化时的关系。 (2)实验探究 ①实验装置：如图所示。
是不同的，B、D 正确，C 错误。 答案：ABD
3．如图所示，一定质量的封闭气体由状态 A 沿直线 AB 变化到状态 B，在此
过程中气体温度的变化情况是
()
A．一直升高 C．先升高后降低
高中物理--气体的等温变化
选修3-3 第八章 气体
气体的等温变化
小魔术： 瓶子“吞”蛋
气体的等温变化
同学们观察到了什么现象？
气体的等温变化
一 、气体的状态参量
温度 （T）
体积 （V）
压强 （P）
二. 气体的等温变化
1. 等温变化：一定质量的气体，在温度不
变的条件下，它的压强和体积的关系。
气体的等温变化
2. 探究实验
气体的等温变化
4、数字表
5、确定键
气体的等温变化
3、方向键 2、主菜单 1、电源开关
(3)实验步骤① 将压源自传感器与数据采集器连接； ② 使注射器的活塞开始置于14mL位置，并与压强传感器
相连接；
③ 在表格体积行中分别填入 18 mL 、16 mL 、14 mL 、
12mL 、10mL ；
④ 将注射器的活塞分别调到 18 mL 、16 mL 、14 mL 、
（1）实验器材: 注射器、 压强传感器、 数据采集 器、连接管、计算机等 。
数据采集器
连接管
压强传感器
气体的等温变化
注射器
（2）实验目的: 探究一定质量的气体，在温度不变时，压强跟体积 的关系。
思考与讨论：怎样设计实验方案？
① 研究的对象是什么？ ②要控制哪些物理量不变？ ③需要测量哪些物理量？ ④怎样收集所测物理量的数据？
t2<t1
例题
一定质量的气体，初始时压强为3.0×105Pa ，保持
温度不变；当压强变为2.0×105Pa时，体积为6L，则该 气体原来的体积为多少？
解：设原来气体的体积为V1，
初态：p1 = 3.0×105Pa
V1 =？
末态：p2 = 2.0×105Pa
气体的等温变化
气体的等温变化
气体是一种物质，它们可以在不同温度和压力条件下改变状态及性质，而等温变化就是这样一种变化。
气体在特定温度下改变状态和性质时会受到等温变化的影响。
在热力学理论中，等温变化是指在一定温度下，物质的温度、压力和体积是固定的，这一点在等温变化中也得到了证明。
例如，当一个物质的温度上升时，压力会增加，而体积会减少；当一个物质的温度下降时，压力和体积都会降低。
等温变化对于热力学系统来说是一个重要的概念，因为它可以用来描述物质在温度和压力条件下的变化。
它还可以帮助我们理解复杂的热力学系统，如热压力研究，改变等热力学系统的变化可以通过研究等温变化来实现。
此外，等温变化也可以用来描述气体在特定温度下的变化。
例如，在某温度下，当气体的压力减小时，它的体积也会减小，反之亦然。
因此，当气体进行等温变化时，它的体积和压力都会发生变化，但温度保持不变。
另一方面，等温变化也可以描述气体在特定体积下的变化。
当气体体积变化时，它的温度和压力也会发生变化。
因此，当气体进行等温变化时，它的体积和温度都会发生变化，但压力保持不变。
等温变化还会受到温度的影响。
例如，在高温下，气体的温度和压力都会升高，而体积会降低；在低温下，气体的温度和压力都会降低，而体积会增加。
本文讨论了气体等温变化的概念，以及它如何受到温度的影响。
等温变化可以帮助我们更好地理解热力学系统，并有助于改善气体热力学性质的计算和分析。
除此之外，等温变化也可以帮助我们了解复杂的气体变化，如温度、压力和体积变化。
因此，等温变化是一个重要的概念，它也可以帮助我们更好地理解气体的特性。
人教版高中物理选修3-3教学案：第八章 第1节 气体的等温变化-含解析
第1节气体的等温变化1.一定质量的气体，在温度不变的条件下，其压强与体积变化时的关系，叫做气体的等温变化。
2．玻意耳定律：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，即pV ＝C 。
3．等温线：在p -V 图像中，用来表示温度不变时，压强和体积关系的图像，它们是一些双曲线。
在p -1V 图像中，等温线是倾斜直线。
一、探究气体等温变化的规律 1．状态参量研究气体性质时，常用气体的温度、体积、压强来描述气体的状态。
2．实验探究二、玻意耳定律1．内容一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比。
2．公式pV＝C或p1V1＝p2V2。
3．条件气体的质量一定，温度不变。
4．气体等温变化的p -V图像气体的压强p随体积V的变化关系如图8-1-1所示，图线的形状为双曲线，它描述的是温度不变时的p -V关系，称为等温线。
一定质量的气体，不同温度下的等温线是不同的。
图8-1-11．自主思考——判一判(1)一定质量的气体压强跟体积成反比。
(×)(2)一定质量的气体压强跟体积成正比。
(×)(3)一定质量的气体在温度不变时，压强跟体积成反比。
(√)(4)在探究气体压强、体积、温度三个状态参量之间关系时采用控制变量法。
(√)(5)玻意耳定律适用于质量不变、温度变化的气体。
(×)(6)在公式pV＝C中，C是一个与气体无关的参量。
(×)2．合作探究——议一议(1)用注射器对封闭气体进行等温变化的实验时，在改变封闭气体的体积时为什么要缓慢进行？提示：该实验的条件是气体的质量一定，温度不变，体积变化时封闭气体自身的温度会发生变化，为保证温度不变，应给封闭气体以足够的时间进行热交换，以保证气体的温度不变。
(2)玻意耳定律成立的条件是气体的温度不太低、压强不太大，那么为什么在压强很大、温度很低的情况下玻意耳定律就不成立了呢？提示：①在气体的温度不太低、压强不太大时，气体分子之间的距离很大，气体分子之间除碰撞外可以认为无作用力，并且气体分子本身的大小也可以忽略不计，这样由玻意耳定律计算得到的结果与实际的实验结果基本吻合，玻意耳定律成立。
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生活实例：夏天打足气的自行车在烈日下曝晒， 会出现什么现象？原因是什么?
T升高，P增大，V变大
控制变量法
8.1 气体的等温变化
一、等温变化
一定质量的气体，在温度不变的条件下其压强与 体积变化时的关系，叫做气体的等温变化。
想一想：
温度不变时，气体的压强和体积之间有什么 关系？
二、实验 探究气体等温变化的规律
迁移应用
例1、一定质量气体的体积是20L时，压强为 1×105Pa。当气体的体积减小到16L时，压强为多大？ 设气体的温度保持不变。
解：以气体为研究对象，
初态：P1=1×105Pa，V1=20L；
末态：P2 ，V2=16L;
由玻意耳定律 p1V1 得p2V2
p2
p1V1 V2
1.25 105 Pa
0
0.2
0.4 0.6
0.8
1/V
实验结论 在温度不变时，压强p和体积V成反比。
三、玻意耳定律
1
内容
一定质量某种气体，在温度不变的 情况下，压强p与体积V成反比。
2
公式
pV=C (常数) 或p1V1=p2V2
3 图象（等温线）
p
p
·A
·A
0
1/V 0
V
4
适用条件
气体质量不变、种类不变、温度不变。
实验器材
带压力表 的注射器、 橡胶塞、 铁架台、 铁夹等
注意事项
①.我们的研究对象是什么? ②.实验需要测量的物理量? ③.怎样保证实验过程温度不 变?
①.注射器内一定质量的气体。
②.压强、体积。
③.变化过程十分缓慢、容器透热、 环境恒温；手不要握住注射器的外 管。
【数据采集】
次数
1
压强（×105） 3.0
体积
1.3
室内温度：10 0C
2
3
4
5
2.5
2.0 1.5 1.0
1.6
2.0 2.7 4.0
思考与讨论
• P增大，V减小，P,V间到底什么关系？猜想！
【数据处理】
1
作P-V图像，观察结果
p/105 Pa
3
等温线
Байду номын сангаас
2
1
0 1 2 34
V
【数据处理】
2
作P-1/V图像，观察结果
p/105 Pa
3
2
1
特点:
p
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。
T2 T3
T1
0
V
结论:T3>T2>T1
迁移应用
例2、一定质量的气体由状态A变到状态B的过程如图 所示，A、B位于同一双曲线上，则此变化过程中，
温度（ B）
A、一直下降
B、先上升后下降
C、先下降后上升
D、一直上升
归纳总结：利用玻意耳定律的解题思路
（1）明确研究对象（气体）； （2）分析过程特点，判断为等温过程； （3）列出初、末状态的p、V值； （4）根据p1V1=p2V2列式求解；
四、气体等温变化的p-V图像
同一气体，不同温度下等温线是不同的，你能判断哪 条等温线是表示温度较高的情形吗？你是根据什么理 由作出判断的？