高中物理 8.2 气体的等容变化和等压变化课件 新人教版选修33.ppt

2气体的等容变化和等压变化 1 了解一定质量的气体的等容变化与等压变化 2 知道查理定律与盖 吕萨克定律的表达式及适用条件 3 理解pt图象与vt图象的物理意义 4 会运用气体变化规律解决实际问题 一 气体的等容变化 等容变化 一定质量的气体在体积不变时随的变化规律 查理定律 1 内容 的某种气体 在体积不变的情况下 压强p与热力学温度t成 压强 温度 一定质量 正比 3 图象的气体 在体积不变的情况下 压强与热力学温度成 在pt图上等容线为过 如图8 2 1甲 在pt图上等容线不过原点 但反向延长交t轴于 如图乙 图8 2 1 p ct 一定质量 正比 原点的倾斜直线 273 15 二 气体的等压变化 等压变化 一定质量的气体 在压强不变的情况下 随的变化规律 盖 吕萨克定律 1 内容 的某种气体 在压强不变的情况下 其体积与热力学温度成 体积 温度 一定质量 正比 v ct 3 图象 的气体 在压强不变的条件下 体积与热力学温度成正比 在vt图上等压线为一条延长线通过的倾斜直线 如图8 2 2所示 温馨提示查理定律及盖 吕萨克定律成立的条件都是一定质量的某种气体 在压强不太大 温度不太高时遵循的规律 图8 2 2 一定质量 原点 等容线 1 pt图中的等容线a pt图中的等容线是一条延长线通过横坐标 273 15 的倾斜直线 b 图8 2 3甲中纵轴上的截距p0是气体0 时的压强 c 等容线的斜率和气体的体积大小有关 体积越大 斜率越小 在图8 2 3乙中画一条平行于p轴的虚线 分别交等容线于a b c d四点 分别过a b c d四点向p轴作垂线 垂足分别为p1 p2 p3 p4 则p1vb vc vd 即v1 v2 v3 v4 图8 2 3 外推法 与热力学温标通过对定质量气体等容变化的pt线 外推 所得到气体压强为零时对应的温度 273 15 称为热力学温标的零度 0k 特别提醒 1 外推法 是科学研究的一种方法 外推 并不表示定律适用范围的扩展 2 热力学温标是一种理论温标 与测量物质无关 等压线 1 如图8 2 4甲所示为vt图中的等压线 这是一条延长线过 273 15 的倾斜直线 纵轴上截距v0表示气体在0 时的体积 等压线的斜率大小取决于压强的大小 压强越大 斜率越小 图中四条等压线的关系为 p1 p2 p3 p4 图8 2 4 三 查理定律和盖 吕萨克定律的应用 解题步骤 1 确定研究对象 一定质量的封闭气体 2 确定初 末状态 找出初 末状态的状态参量 3 根据查理 或盖 吕萨克 定律列方程 联立求解 假设法在判断液柱 或活塞 的移动问题的应用此类问题的特点是 当气体的状态参量p v t都发生变化时 直接判断液柱或活塞的移动方向比较困难 通常先进行气体状态的假设 然后应用查理定律可以简单地求解 其一般思路为 1 先假设液柱或活塞不发生移动 两部分气体均做等容变化 3 如果液柱 或活塞 两端的横截面积相等 若 p均大于零 意味着两部分气体的压强均增大 则液柱 或活塞 向 p值较小的一方移动 若 p均小于零 意味着两部分气体的压强均减小 则液柱 或活塞 向 p 较大的一方移动 若 p相等 则液柱不移动 4 如果液柱 或活塞 两端的横截面积不相等 则应考虑液柱 或活塞 两端的受力变化 ps 若 p均大于零 则液柱向 ps较小的一方移动 若 p均小于零 则液柱向 ps 值较大的一方移动 若 ps相等 则液柱不移动 例1 有人设计了一种测温装置 其结构如图8 2 5所示 玻璃泡a内封有一定质量的气体 与a相连的b管插在水银槽中 管内外水银面的高度差x即可反映泡内气体的温度 即环境温度 并可由b管上的刻度直接读出 设b管的体积与a泡的体积相比可略去不计 查理定律的应用 图8 2 5 1 在1标准大气压下对b管进行温度标刻 1标准大气压相当于76cmhg的压强 已知当温度t1 27 时 管内水银面的高度为x1 16cm 此高度即为27 的刻线 问t 0 的刻线在何处 2 若大气压已变为相当于75cmhg的压强 利用该测温装置测量温度时所得读数仍为27 问 此时的实际温度为多少 借题发挥 解答本题时应明确题设b管的体积与a泡的体积相比可以略去不计 因此a泡内气体的状态变化可以认为是等容变化 然后再根据查理定律求解 变式1 电灯泡内充有氦氩混合气体 如果要使电灯泡内的混合气体在500 时的压强不超过一个大气压 则在20 的室温下充气 电灯泡内气体压强至多能充到多大 例2 一容器中装有某种气体 且容器上有一小孔跟外界大气相通 原来容器内气体的温度为27 如果把它加热到127 从容器中逸出的空气质量是原来质量的多少倍 盖 吕萨克定律的应用 借题发挥此题从容器中逸出空气来看是一个变质量问题 为转化为等压变化问题 从而把逸出的空气看成气体的膨胀 因小孔跟外界大气相通 所以压强不变 因此符合盖 吕萨克定律 变式2 一定质量的空气 27 时的体积为1 0 10 2m3 在压强不变的情况下 温度升高100 时的体积是多大 分析 气体质量不变 压强不变 应运用盖 吕萨克定律求解 例3 2013 临沂统考 如图8 2 6所示 两端封闭 粗细均匀 竖直放置的玻璃管内 有一长为h的水银柱 将管内气体分为两部分 已知l2 2l1 若使两部分气体同时升高相同的温度 管内水银柱将如何运动 设原来温度相同 关于液柱移动问题的判定 图8 2 6 解析水银柱原来处于平衡状态 所受合外力为零 即此时两部分气体的压强差 p p1 p2 h 温度升高后 两部分气体的压强都增大 若 p1 p2 水银柱所受合外力方向向上 应向上移动 若 p1 p2 水银柱向下移动 若 p1 p2 水银柱不动 所以判断水银柱怎样移动 就是分析其合力方向 即判断两部分气体的压强哪一个增大得多 2 图象法在同一pt图上画出两段气柱的等容线 如右图 因为在温度相同时 p1 p2 得气柱l1等容线的斜率较大 当两气柱升高相同的温度 t时 其压强的增量 p1 p2 所以水银柱上移 3 极限法由于p2较小 设想p2 0 即上部为真空 升温则p1增大 水银柱上移 答案水银柱上移 借题发挥同一问题可从不同角度考虑 用不同方法求解 培养同学们的发散思维能力 此类问题中 如果是气体温度降低 则