2019_2020学年高中物理第八章气体第2节气体的等容变化和等压变化学案新人教版.docx

第2节气体的等容变化和等压变化1.知道什么是等容变化，知道查理定律的内容和公式，以及利用定律求解有关问题2知道什么是等压变化，知道盖吕萨克定律的内容和公式，以及利用定律求解有关问题3了解等容变化的pT图象和等压变化的VT图象的物理意义，并会运用其分析处理具体问题一、气体的等容变化1等容变化：一定质量的某种气体在体积不变时压强随温度的变化，叫做等容变化2查理定律(1)内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成正比(2)公式：pCT或(3)适用条件：气体的质量不变，体积不变(4)图象一定质量的气体，在体积不变时，其pT图象是一条过原点的直线，即等容线(1)一定质量的气体做等容变化时，气体的压强与温度成正比()(2)公式C中C与体积有关()(3)一定质量的气体在体积不变的情况下，压强p与摄氏温度t成线性关系()提示：(1)(2)(3)二、气体的等压变化1等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度的变化，叫做等压变化2盖吕萨克定律(1)内容：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积V与热力学温度T成正比(2)表达式：VCT或C或.(3)适用条件：气体的质量不变；气体的压强不变(4)图象：一定质量的气体，在压强不变时，其VT图象是一条过原点的直线，即等压线在pT图象或VT图象中，靠近原点的部分要用虚线表示这是为什么？提示：气体温度不可能等于0 K，只能无限接近于0 K，当温度太低时，气体实验定律不再成立查理定律和等容线 1查理定律的表述(1)恒量式：C(恒量)(2)分比式：2pT图中的等容线(1)pT图中的等容线是一条通过原点的倾斜直线(2)斜率kC(常数)与气体体积有关，斜率越大，体积越小如图所示，四条等容线的关系为：V1V2V3V4. 命题视角1pT图象的分析(多选)一定质量理想气体的状态经历了如图所示的ab、bc、cd、da四个过程，其中bc的延长线通过原点，cd垂直于ab且与水平轴平行，da与bc平行则气体体积在()Aab过程中不断增加Bbc过程中保持不变Ccd过程中不断增加Dda过程中保持不变思路点拨分别作出过a、d点的等容线，根据等容线斜率大小判断体积变化情况解析首先，因为bc的延长线通过原点，所以bc是等容线，即气体体积在bc过程中保持不变，B正确；ab是等温线，压强减小则体积增大，A正确；cd是等压线，温度降低则体积减小，C错误；连接aO交cd于e，则ae是等容线，即VaVe，因为VdVe，所以VdVa，所以da过程中体积不是保持不变，D错误答案AB 命题视角2查理定律公式的应用有人设计了一种测温装置，其结构如图所示玻璃泡A内封有一定量气体，与管A相连的B管插在水银槽中，管内水银面的高度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(1)在标准大气压下对B管进行温度标度(1标准大气压相当于76 cm水银柱的压强)已知当温度t27 时的刻度线在x16 cm处，问t0 的刻度线在x为多少厘米处？(2)若大气压已变为相当于75 cm水银柱的压强，利用该测温装置测量温度时所得读数仍为27 ，问此时实际温度为多少？解析(1)玻璃泡A内气体的初始状态：T1300 K，p1(7616) cmHg60 cmHg末态即t0 的状态：T0273 K，p？由查理定律：得：p54.6 cmHg所以t0 时水银面高度，即刻度线的位置是：x0(7654.6) cm21.4 cm.(2)此时A泡内气体的压强：p2(7516) cmHg59 cmHg由查理定律：得：T2295 K22 .答案(1)21.4 cm(2)22 应用查理定律解题的一般步骤(1)确定研究对象，即被封闭的气体(2)分析被研究气体在状态变化时是否符合定律的适用条件：质量一定，体积不变(3)确定初、末两个状态的温度、压强(4)根据查理定律列式求解(5)求解结果并分析、检验 【通关练习】1. (多选)如图所示，是一定质量的理想气体的三种升温过程，那么，以下四种解释中正确的是()Aad的过程气体体积增大Bbd的过程气体体积不变Ccd的过程气体体积增大Dad的过程气体体积减小解析：选AB在pT图线上等容线的延长线是过坐标原点的直线，且体积越大，直线的斜率越小如图所示，过O点作a、c两点的等容线，可知：a状态对应的体积最小，c状态对应的体积最大所以选项A、B正确2一高压气体钢瓶，容积为V，用绝热材料制成，开始时封闭的气体压强为p0，温度为T1300 K，内部气体经加热后温度升至T2400 K，求：(1)温度升至T2时气体的压强；(2)若气体温度保持T2400 K不变，缓慢地放出一部分气体，使气体压强再回到p0，此时钢瓶内剩余气体的质量与原来气体总质量的比值为多少？解析：(1)设升温后气体的压强为p，由于气体做等容变化，根据查理定律得，又T1300 K，T2400 K解得pp0.(2)钢瓶内气体的温度不变，p0Vp0V则剩余气体的质量与原来总质量的比值为.答案：(1)p0(2)34盖吕萨克定律和等压线 1盖吕萨克定律的表述(1)恒量式：C(恒量)(2)分比式：2VT图中的等压线(1)VT图中的等压线，这是一条通过原点的倾斜直线(2)斜率kC(常数)与气体压强有关，斜率越大，压强越小在图中给出的四条等压线的关系为：p1p2p3p4. 命题视角1VT图象的分析(多选)一定质量的理想气体经历如图所示的一系列过程，ab、bc、cd和da这四段过程在VT图上都是直线段，ab和cd的延长线通过坐标原点O，bc垂直于ab，由图可以判断()Aab过程中气体压强不断减小Bbc过程中气体压强不断减小Ccd过程中气体压强不断增大Dda过程中气体压强不断增大解题探究(1)在VT图象中，过原点的直线表示_变化；(2)VT图象的斜率越大，表示压强越_解析由图象知，papbpcpd，因此ab过程压强不变，bc过程压强减小，cd过程压强不变，da过程压强增大，故B、D正确，A、C错误答案BD 命题视角2盖吕萨克定律公式的应用如图所示，两端开口的汽缸水平固定，A、B是两个厚度不计的活塞，可在汽缸内无摩擦滑动，面积分别为S120 cm2，S210 cm2.它们之间用一根细杆连接，B通过水平细绳绕过光滑的定滑轮与质量M2 kg的重物C连接，静止时汽缸中的气体温度T1600 K，汽缸两部分的气柱长均为L，已知大气压强p01105 Pa，取g10 m/s2，缸内气体可看成理想气体(1)活塞静止时，求汽缸内气体的压强(2)若降低汽缸内气体的温度，当活塞A缓慢向右移动L时，求汽缸内气体的温度解析(1)设静止时汽缸内气体压强为p1，活塞受力平衡，有：p1S1p0S2p0S1p1S2Mg代入数据解得压强p11.2105 Pa.(2)由活塞A受力平衡可知缸内气体压强没有变化，设开始时的温度为T1，变化后的温度为T2，则根据盖吕萨克定律，有：代入数据解得T2500 K.答案(1)1.2105 Pa(2)500 K盖吕萨克定律解题的一般步骤(1)确定研究对象，即某被封闭气体(2)分析状态变化过程，明确初、末状态，确认在状态变化过程中气体的质量和压强保持不变(3)分别找出初、末两状态的温度、体积(4)根据盖吕萨克定律列方程求解(5)分析所求结果是否合理 【通关练习】1(多选)如图所示为一定质量的某种气体的等容或等压变化图象，关于这两个图象的正确说法是()A甲是等压线，乙是等容线B乙图中pt线与t轴交点对应的温度是273.15 ，而甲图中Vt线与t轴的交点不一定是273.15 C由乙图可知，一定质量的气体，在任何情况下都是p与t成直线关系D乙图表明温度每升高1 ，压强增加相同，但甲图表明随温度的升高压强不变解析：选AD.由查理定律pCTC(t273.15)及盖吕萨克定律VCTC(t273.15)可知，甲图是等压线，乙图是等容线，故A正确；由“外推法”可知两种图线的反向延长线与t轴的交点温度为273.15 ，即热力学温度的0 K，故B错误；查理定律及盖吕萨克定律是气体的实验定律，都是在温度不太低、压强不太大的条件下得出的，当压强很大，温度很低时，这些定律就不成立了，故C错误；由于图线是直线，故D正确2在如图所示的汽缸中封闭着温度为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10 cm，如果缸内空气变为0 ，问：(1)重物是上升还是下降？(2)这时重物将从原处移动多少距离？(设活塞与汽缸壁间无摩擦