辽宁省大连市高中物理 第8章 气体 8.2 气体的等容变化和等压变化课件 新人教版选修33.ppt

知道高压锅做饭的原理吗 用手堵住注射器的口 压缩越来越困难 由上一节可知气体的压强 体积 温度三个状态参量之间存在一定的关系 本节我们研究另外两种特殊情况 一定质量的气体 在体积不变的条件下其压强与温度变化时的关系及压强不变的条件下其体积和温度的变化关系 第八章气体 第一节气体的等容变化和等压变化 1 知识与能力 了解等容变化过程 以及查理定律的内容公式 了解等压变化过程变化 以及盖 吕萨克定律的内容公式 2 过程与方法 了解等容变化的p t图线及其物理意义 3 情感态度与价值观 培养从图像获取信息的能力 形成科学的思想观 了解等压变化的v t图线及其物理意义 重点 理解并掌握气体的等容和等压变化 学会用图像处理问题 难点 掌握p t v t图像及它们的物理意义 气体的等容变化 气体等压变化 气体的等容变化 气体在体积不变的状态下 压强随温度的变化叫做等容变化 一定质量的气体 在体积不变的情况下 温度每升高 或降低 1 增加 或减少 的压强等于它0 时压强的1 273 或一定质量的某种气体 在体积保持不变的情况下 压强p与热力学温度t成正比 查理 甲 乙 气体等容变化图像 由甲可以看出 在等容过程中 压强跟摄氏温度是一次函数关系 不是简单的正比例关系 如果把甲图的ab直线延长至与横轴相交 把交点当做坐标原点 建立新的坐标系 此时压强与温度的关系就是正比例关系了 图乙坐标原点的意义为 气体压强为0时其温度为0 可以证明 当气体的压强不太大 温度不太低时 坐标原点代表的温度就是热力学温度的零度 所以说 在p t图线中 一定质量某种气体的等容线是一条通过坐标原点的直线 查理定律可以表述为 一定质量的某种气体 在体积不变的情况下 压强p跟热力学温度t成正比 即 p ct 或 为比例常数 c 压强p与热力学温度成正比可以表示为另外形式 即 或 一定质量 m 的气体的总分子数 n 是一定的 体积 v 保持不变时 其单位体积内的分子数 n 也保持不变 当温度 t 升高时 其分子运动的平均速率 v 也增大 则气体压强 p 也增大 反之当温度 t 降低时 气体压强 p 也减小 气体的等压变化 当压强保持不变时 体积和温度之间的变化叫做等压变化 一定质量的气体 在压强不变的情况下 温度每升高 或降低 1 增加 或减少 的体积等于它0 时体积的1 273 或一定质量的某种气体 在体积保持不变的情况下 压强p与热力学温度t成正比 盖 吕萨克 气体等压变化图像 盖 吕萨克定律可以表述为 一定质量的某种气体 在压强不变的情况下 体积v跟热力学温度t成正比 压强p与热力学温度成正比可以表示为另外形式 即 v ct 或 这里的c和玻意耳定律 查理定律表达式中的c都泛指比例常数 它们并不相等 一定质量的理想气体的总分子数是一定的 要保持压强不变 当温度升高时 全体分子运动的平均速率v会增加 那么单位体积内的分子数一定要减小 否则压强不可能不变 因此气体体积一定增大 反之当温度降低时 同理可推出气体体积一定减小 等容变化过程 以及查理定律的内容公式 等压变化过程变化 以及盖 吕萨克定律的内容公式 掌握p t v t图像及它们的物理意义 培养从图像获取信息的能力 一定质量的理想气体的压强 体积的乘积与热力学温度的比值是一个常数 n为气体的摩尔数 r为普适气体恒量 acd 1 2008年上海 如图所示 两端开口的弯管 左管插入水银槽中 右管有一段高为h的水银柱 中间封有一段空气 则 a 弯管左管内外水银面的高度差为h b 若把弯管向上移动少许 则管内气体体积增大 c 若把弯管向下移动少许 右管内的水银柱沿管壁上升 d 若环境温度升高 右管内的水银柱沿管壁上升 解析 封闭气体的压强等于大气压与水银柱产生压强之差 故左管内外水银面高度差也为h a对 弯管上下移动 封闭气体温度和压强不变 体积不变 b错c对 环境温度升高 封闭气体体积增大 则右管内的水银柱沿管壁上升 d对 2 2008年上海 汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故 太低又会造成耗油量上升 已知某型号轮胎能在 40 c 90 c正常工作 为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过3 5atm 最低胎压不低于1 6atm 那么 在t 20 c时给该轮胎充气 充气后的胎压在什么范围内比较合适 设轮胎的体积不变 解析 由于轮胎容积不变 轮胎内气体做等容变化 设在t0 293k充气后的最小胎压为pmin 最大胎压为pmax 依题意 当t1 233k时胎压为p1 1 6atm 根据查理定律 解得 pmin 2 01atm 当t2 363k是胎压为p2 3 5atm 根据查理定律 解得 pmax 2 83atm 3 2008年上海 温度计是生活 生产中常用的测温装置 右图为一个简单温度计 一根装有一小段有色水柱的细玻璃管穿过橡皮塞插入烧瓶内 封闭一定质量的气体 当外界温度发生变化时 水柱位置将上下变化 已知a d间的测量范围为20 80 a d间刻度均匀分布 由图可知 a d及有色水柱下端所示的温度分别是 a 20 80 64 b 20 80 68 c 80 20 32 d 80 20 34 c 解析 温度升高 容器内气体的体积增大 a点温度高 可见a d点温度分别为80 20 设d点下容器的体积为v0 一小格玻璃管的体积为h 由查理定律 解得t 32 1 一定质量的理想气体在等容变化过程中测得 气体在0 时的压强为p0 10 时的压强为p10 则气体在21 时的压强在下述各表达式中正确的是 a c d b ad 2 对于一定质量的理想气体 可能发生的过程是 a 压强和温度不变 体积变大b 温度不变 压强减少 体积减少c 体积不变 温度升高 压强增大 d 压强增大 体积增大 温度降低 c 3 一定质量的某种气体 在压强p保持不变的情况下 体积v与热力学温度t成 4 由查理定律可知 一定质量的理想气体在体积不变时 它的压强随温度变化关系如图中实线表示 把这个结论进行合理外推 便可得出图中t0 如果温度能降低到t0 那么气体的压强将减小到pa 正比 273 0 5 在图所示的气缸中封闭着温度为100 的空气 一重物用绳索经滑轮与缸中活塞相连接 重物和活塞均处于平衡状态 这时活塞离缸底的高度为10cm 如果缸内空气变为0 问 重物是上升还是下降 这时重物将从原处移动多少厘米 设活塞与气缸壁间无摩擦 缸内气体温度降低 压强减小 故活塞下移 重物上升 分析可知缸内气体作等压变化 设活塞截面积为scm2 气体初态体积v1 10scm3 温度t1 373k 末态温度t2 273k 体积设为v2 hscm3 h为活塞到缸底的距离 据 可得h 7 4cm 则重物上升高度 h 10 7 4 2 6cm 答案 6 如图 水平放置的汽缸内壁光滑 一个不导热的活塞将汽缸内的气体分为a b两部分 两部分气体可以分别通过放在其中的电热丝加热 开始时 a气体的体积是b的一半 a气体的温度是17 c b气体的温度是27 c 活塞静止 现缓慢加热汽缸内气体 使a b两部分气体的温度都升高10 c 在此过程中活塞向哪个方向移动 答案 设想先保持a b的体积不变 当温度分别升高10 c时 对a有 同理