二、等温变化 玻意耳定律

气体在温度保持不变的情况下发生的状态变化，叫做等温变化。这一 节我们研究在等温变化中，一定质量的气体的压强随着它的体积而变化的规律。

在图 15－2 中，把玻璃管开口向下竖直放置时，气体的压强减小，气体的体积增大。把打气筒的出口堵住，往下压打气筒的活塞，会感到越往下压越费劲。这表示气体的体积减小，气体的压强增大。气体的压强和体积之间有什么定量关系呢？

实验 实验装置如图 15－5 所示，玻璃管 A 和 B 由一条橡皮管连接， A 管上端有一个阀门 a，B 管上端是开口的，研究对象是 A 管中水银柱上方封闭着的那部分气体。初状态如甲图所示。提起玻璃管 B 时，气体的体积减小，压强增大（乙图）。放低玻璃管 B，气体的体积增大，压强减小（丙图）。从竖直板上的刻度读出 A 管内气柱的长度，可以求得气体的体积。从两管水银面的高度差和大气压，可以求得气体的压强。

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下表是用图 15－5 所示的装置（或其他装置，参见本书学生实验）测得的若干组压强和体积的数据。每组数据表示气体处于相应的某一状态。

气体：空气

在平面直角坐标系中，用纵轴表示压强 p，用横轴表示体积? ，根据上述数据可在坐标平面上用若干个点分别表示出气体的各个状态。多测出若干组压强和体积的数据，在坐标平面上可以得到更多的点。由这些点连成的平滑曲线（图 15－6），叫做气体的等温线。

根据我们关于图线的知识，会想到图 15－6 所示的 P 和 V 之间可能存在反比关系。让我们来试探一下 p 和 V 是否真有反比关系。为此，根据上表中 V 的数据算出 1/V 的数据，得到下表。在 p—1/V 坐标平面上用若干点表示出下表的数据，并将这些点用线连起来，我们看到，它是通过坐标原点的一条直线（图 15—7）。这说明 p 和 V 确是成反比的。

气体：空气

结论 在不同的温度下做实验，或者换用其他气体做实验，都得到相同的结论，即在温度不变时，压强 p 与体积 V 成反比。一定质量的某种气体保持温度不变，设初状态时的压强和体积为 p1 和 V1，末状态时的压强和体积为 p2 和 V2，则有

p1 = V2 . p2 V1

或者 p1V1＝p2V2，

pV=C（常量）。

一定质量的某种气体，在温度保持不变时，它的压强跟体积成反 比，或者说，压强跟体积的乘积保持不变。这个结论是英国科学家玻意 耳（1627～1691）和法国科学家马略特（1620～1684）各自独立发现的， 叫做玻意耳定律。

图 15－6 所示的等温线实际上就是反比函数 p=C/V 的图象。实验表明， 对一定质量的某种气体，温度越高，常量 C 的数值越大。图 15－8 表示一定质量的某种气体在不同温度下的几条等温线。

从图 15－8 所示的几条等温线你能得到哪些信息？对一定质量的某种气体，保持体积不变，温度升高时，压强是增大还是减小？保持压强不变，温度升高时，体积是增大还是减小？

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