第2課時　實(shí)驗(yàn)　探究氣體等溫變化的規(guī)律
1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶骄繗怏w等溫變化的規(guī)律。2．實(shí)驗(yàn)方法控制變量法。控制一定質(zhì)量氣體的溫度不變，探究壓強(qiáng)與體積的關(guān)系。3．實(shí)驗(yàn)原理在保證密閉的注射器中氣體的質(zhì)量和溫度不變的條件下，通過改變密閉氣體的體積，由壓力表讀出對應(yīng)氣體體積的壓強(qiáng)值，來研究在恒溫下氣體的體積和壓強(qiáng)的關(guān)系。
4．實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，注射器下端的開口有橡膠套，它和柱塞一起把一段空氣柱封閉在注射器玻璃管中，這段空氣柱就是我們的研究對象。
5．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集空氣柱的壓強(qiáng)p可以從壓力表上讀出，空氣柱的長度l可以在玻璃管側(cè)的刻度尺上讀出，空氣柱的長度l與橫截面積S的乘積就是它的體積V。用手把柱塞向下壓或向上拉，得出體積與對應(yīng)壓強(qiáng)的幾組數(shù)據(jù)。記錄在下表中。
7．實(shí)驗(yàn)結(jié)論一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，其壓強(qiáng)與體積的倒數(shù)成正比，即壓強(qiáng)p與體積V成反比。8．實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)(1)改變氣體體積時，要緩慢進(jìn)行，等穩(wěn)定后再讀出氣體壓強(qiáng)，以防止氣體體積變化太快，氣體的溫度發(fā)生變化。(2)實(shí)驗(yàn)過程中，不要用手接觸注射器的圓筒，以防止圓筒從手吸收熱量，引起內(nèi)部氣體溫度變化。(3)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)保持氣體的質(zhì)量不變，故實(shí)驗(yàn)裝置要有良好的密封性。
典|例|剖|析　　　　　(2022·全國高三課時練習(xí))在利用特制的注射器做“探究氣體等溫變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，某小組同學(xué)通過壓力連桿上拉或下壓活塞得到了a、b、c、d四組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。如圖甲是壓力表記錄b組數(shù)據(jù)時的狀態(tài)。通過記錄對應(yīng)的四組封閉氣柱的長度值L(單位：cm)算出體積，已知封閉氣柱的截面積S＝2 cm2，且V＝LS，若測c組數(shù)據(jù)時，讀出空氣柱的長度為2.0 cm。
在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)p與體積V成反比
　　　　　　　　(2023·全國高三課時練習(xí))如圖是探究氣體等溫變化規(guī)律的簡易裝置圖，表中是某小組的數(shù)據(jù)。
典|例|剖|析　　　　　(2023·廣東中山市華僑中學(xué)高二期末)“探究氣體等溫變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，某研究小組采用圖示裝置進(jìn)行探究，用一個帶兩根細(xì)管的橡皮塞塞緊燒瓶的瓶口，壓強(qiáng)傳感器通過其中一根不帶閥門的細(xì)管連通燒瓶中的空氣，另一根帶閥門的細(xì)管連通注射器，開始時閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，注射器針筒的最大刻度線到閥門之間充滿了水；依圖示連接好實(shí)驗(yàn)器材，運(yùn)行DIS軟件進(jìn)入實(shí)驗(yàn)界面，點(diǎn)擊“開始記錄”后：
①打開閥門，推注射器活塞向燒瓶內(nèi)注入適量的水，關(guān)閉閥門；②待溫度與外界相等時，記錄氣體的壓強(qiáng)p，并在表格中記錄注入的水的體積V；③保持燒瓶中氣體的溫度不變，重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊“停止記錄”。
　　　　　　　　　(2022·全國高三專題練習(xí))如圖甲為研究一定質(zhì)量的氣體壓強(qiáng)與體積關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置。
(1)圖中①為_______傳感器，該實(shí)驗(yàn)需要保持氣體的_______和_______不變。(2)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中測出多組氣體壓強(qiáng)與體積值后，利用DIS實(shí)驗(yàn)繪圖功能，得到如圖乙所示的p-V圖像，則由圖_______(選填“能”或“不能”)得到壓強(qiáng)與體積成反比的結(jié)論。
(3)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)如下：
表中數(shù)據(jù)表明氣體的pV乘積隨著氣體體積的減小而減小，若實(shí)驗(yàn)中很好地滿足了實(shí)驗(yàn)需要滿足的條件，則出現(xiàn)該結(jié)果的原因是_____________________________________。解析：(1)題圖甲中①為壓強(qiáng)傳感器；研究一定質(zhì)量的氣體壓強(qiáng)與體積關(guān)系時，應(yīng)保持氣體的質(zhì)量和溫度不變。(2)壓強(qiáng)與體積成反比的圖像應(yīng)為雙曲線的一支，題圖乙的p-V圖像不能確定是不是雙曲線的一支，所以不能確定壓強(qiáng)與體積成反比。(3)實(shí)驗(yàn)時注射器內(nèi)的空氣向外發(fā)生了泄漏。
實(shí)驗(yàn)時注射器內(nèi)的空氣向外發(fā)生了泄漏
直徑(填“橫截面積”也
2．(2022·全國高三專題練習(xí))某實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示裝置探究氣體做等溫變化的規(guī)律。已知壓力表通過細(xì)管與注射器內(nèi)的空氣柱相連，細(xì)管隱藏在柱塞內(nèi)部未在圖中標(biāo)明。壓力表中讀取空氣柱的壓強(qiáng)，從注射器旁的刻度尺中讀取空氣柱的長度。
(1)為了保持封閉氣體的質(zhì)量不變，實(shí)驗(yàn)中采取的主要措施是_________________________________________________________；(2)實(shí)驗(yàn)過程中，下列說法正確的是_____。A．推拉活塞時，動作要快，以免氣體進(jìn)入或漏出B．推拉活塞時，手不可以握住整個注射器C．活塞移至某位置時，應(yīng)迅速記錄此時注射器內(nèi)氣柱的長度和壓力表的壓強(qiáng)值
注射器上涂上潤滑油(保證封閉氣體質(zhì)量不變的措施都可以)
解析：(1)為了保持封閉氣體的質(zhì)量不變，實(shí)驗(yàn)中采取的主要措施是注射器上涂上潤滑油防止漏氣。(2)若急速推拉活塞，則有可能造成等溫條件的不滿足，所以應(yīng)緩慢推拉活塞，故A錯誤；若手握活塞會造成溫度變化，故B正確；應(yīng)等狀態(tài)穩(wěn)定后，記錄此時注射器內(nèi)氣柱的長度和壓力表的壓強(qiáng)值；故C錯誤。故選B。
3．(2023·重慶巴蜀中學(xué)高二階段檢測)(1)“驗(yàn)證玻意耳定律實(shí)驗(yàn)”讀數(shù)過程中，不能用手握住注射器，這是為了____________________。用橡皮帽封住注射器小孔，這是為了_____________________。(2)在“驗(yàn)證玻意耳定律”的實(shí)驗(yàn)中，對氣體的初狀態(tài)和末狀態(tài)的測量和計(jì)算都正確無誤。結(jié)果末狀態(tài)的pV值與初狀態(tài)的p0V0值明顯不等。造成這一結(jié)果的可能原因是在實(shí)驗(yàn)過程中( 　　　 )A．氣體溫度發(fā)生變化B．氣體與外界間有熱交換C．有氣體泄漏D．體積改變得太迅速
解析：(1)“驗(yàn)證玻意耳定律實(shí)驗(yàn)”實(shí)驗(yàn)讀數(shù)過程中，不能用手握住注射器，這是為了保持氣體的溫度恒定。用橡皮帽封住注射器小孔，防止漏氣，這是為了保持氣體的質(zhì)量不變。(2)氣體溫度發(fā)生變化，則pV值會發(fā)生變化，選項(xiàng)A正確；氣體與外界間有熱交換，則pV值不一定發(fā)生變化，選項(xiàng)B錯誤；有氣體泄漏，則pV值會減小，選項(xiàng)C正確；體積改變得太迅速，則會使氣體的溫度發(fā)生變化，則pV值會變化，選項(xiàng)D正確。故選ACD。
4．(2023·湖南長沙市南雅中學(xué)高二期中)在“用DIS研究在溫度不變時，一定質(zhì)量的氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中。(1)本實(shí)驗(yàn)主要是通過壓強(qiáng)傳感器測得氣體壓強(qiáng)值，氣體體積則是通過___________________得到。(2)在實(shí)驗(yàn)過程中，推動活塞時要_______(選填“迅速”或“緩慢”)。
5. (2022·全國高三專題練習(xí))某實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置來探究一定質(zhì)量的氣體發(fā)生等溫變化遵循的規(guī)律。
研究氣體的質(zhì)量不同(或同質(zhì)量氣體在不同溫度下研究)

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2 氣體的等溫變化

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