《人教版物理选修3-3知识点突破》8.1 气体的等温变化（解析版）
8.1 气体的等温变化
学习目标
1．了解玻意耳定律的内容、表达式及适用条件。
2．了解 p－V图象的物理意义。
重点：1．掌握玻意耳定律的内容和公式。
2．理解气体等温变化的 p
－
V图象的物理意义。
难点：1．理解气体等温变化的 p
－
V图象的物理意义。
2．会用玻意耳定律计算有关的问题。
知识点一、等温变化
1．气体的状态和状态参量：用以描述气体宏观性质的物理量，叫状态参量。对于一定质量的某种气
体来说，描述其宏观性质的物理量有温度、体积、压强三个。
（1）体积：指气体分子所能达到的空间，即气体所能充满的容器的容积。
（2）温度：从宏观角度看表示物体的冷热程度。从微观角度看，温度是物体分子热运动的平均动能
的标志。
（3）压强：垂直作用于容器壁单位面积上的压力。单位：帕 Pa。
2．气体的状态由状态参量决定，对一定质量的气体来说，当三个状态参量都不变时，我们就说气体
的状态一定，否则气体的状态就发生了变化。对于一定质量的气体，压强、温度、体积三个状态参量中只
有一个量变而其他量不变是不可能的，起码其中的两个量变或三个量都发生变化。
3．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。
【题 1】下列过程可能发生的是
A．气体的温度变化，但压强、体积保持不变 B．气体的温度、压强保持不变，而体积发生变化
C．气体的温度保持不变，而压强、体积发生变化 D．气体的温度、压强、体积都发生变化
1
【答案】CD
【解析】p、V、T三个量中，可以两个量发生变化，一个量恒定；也可以三个量同时发生变化；一个
量变化的情况是不存在的，故 C、D选项正确。
【题 2】（多选）一定质量的气体，在等温变化过程中，下列物理量中发生改变的有
A．分子的平均速率 B．单位体积内的分子数
C．气体的压强 D．分子总数
【答案】BC
【解析】温度不变，对于一定质量的气体，分子的平均动能不变，分子的平均速率也不会变；但体积
和压强可以发生变化，故选 B、C。
知识点二、实验：探究等温变化的规律
1．实验器材：如图所示，有铁架台，带压力表的注射器、铁夹等。
2．实验的研究对象是被封闭的气体。
3．实验数据收集：空气柱的压强 p可以从压力表上读出，空气柱的长度 L可以从注射器两侧的刻度上
读出，则空气柱的体积为长度 L与横截面积 S的乘积，即 V＝LS。用手把柱塞向下压或向上拉，读出若干
组压强 p与体积 V的值。
4．实验数据处理
（1）猜想：由实验观察及记录数据可知，空气柱的体积越小，其压强就越大，空气柱的压强与体积
可能成反比。
（2）检验：以压强 p为纵坐标，以体积的倒数 1/V为横坐标，把以上各组数据在坐标系中描点，如图
所示。观察各点的位置关系，若各点位于过原点的同一直线上，说明压强跟体积的倒数成正比，即
2
p∝1/V，也就是说压强 p与体积 V成反比。若各点不在同一直线上，再尝试其他关系。
5．实验结论：若p－图象是一条过原点的直线。说明压强跟体积的倒数成正比比，也就说明压强跟体
积成反比。
知识点三、玻意耳定律
1．内容：一定质量的气体，在温度保持不变时，它的压强和体积成反比；或者说，压强和体积的乘
积保持不变，此即玻意耳定律。
2．数学表达式：pV＝C（常量）或 p1V1＝p2V2或＝。式中，p1，V1和p2，V2分别表示一定质量的气体
在温度不变时处于不同的两个状态中的压强和体积。
3．适用条件：（1）气体质量不变、温度不变；
（2）气体温度不太低、压强不太大。
【题 3】一定质量的气体在温度保持不变时，压强增大到原来的 4倍，则气体的体积变为原来的
A．4倍 B．2倍 C． D．
【答案】D
【解析】根据玻意耳定律 P1V1＝P2V2，得＝＝，即气体的体积变为原来的。
4．对玻意耳定律的理解
（1）成立条件：玻意耳定律是实验定律。只有在气体质量一定、温度不变的条件下才成立。
（2）恒量的定义：p1V1＝p2V2＝恒量 C，该恒量 C与气体的种类、质量、温度有关，对一定质量的气
体温度越高，该恒量 C越大。
5．利用玻意耳定律解题的基本思路
（1）明确研究对象：根据题意确定所研究的是哪部分封闭气体，注意其质量和温度应不变。有时气
体的质量发生变化时，需通过设想，把变质量转化为定质量，才能应用玻意耳定律。
3
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