波意耳定律的内容是:一定质量的某种气体,在温度不变时,压强和体积的乘积是恒量.
讨论:上面的p-V图中,A、B表示一定质量的某种气体的两条等温线,则TA< TB(填>、=、<),试说明理由.
说明原因的过程中,学生讨论后渐趋明朗.有学生回答:从分子动理论的角度说,气体的压强是大量气体分子频繁碰撞器壁的结果,单位体积内的分子数越多、分子运动的平均速率越大,压强就越大.在p-V图象的两条等温线上,取体积相同的两点C、D,因为是一定质量的气体,所以单位体积内的分子数相同;又从图象上可知,pC<PD,所以TD>TC,则TB>TA.
小结:一定质量的某种气体的p-V图象上的等温线越向右上方,温度越高,即pV的乘积越大.
[例]1m长的粗细均匀的直玻璃管一端封闭,把它开口向下竖直插入水中,管的一半露在水面外,大气压为76cmHg,求水进入管中的高度.
引导学生讨论:
(1)此过程可视为等温过程,应用波意耳定律,那么如何确定一定质量的气体呢?
(2)研究对象的初末态如何确定?
(3)管插入水中一半时,管内水面的高度应是图2-1-5中a、b、c的哪个位置?为什么.
解答:设玻璃管的横截面积为S.
初态:玻璃管口和水面接触但还没有插入之时,此后管内气体为一定质量的气体.p1=p0,V1=1S.