－人教版选修33 8.3 气体的等压变化和等容变化 课件（22张）.ppt

8 3气体的等容变化和等压变化 在物理学中 当需要研究三个物理量之间的关系时 往往采用 控制变量法 保持一个量不变 研究其它两个量之间的关系 然后综合起来得出所要研究的几个量之间的关系 2 查理定律 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 3 公式 1 等容变化 当体积 v 保持不变时 压强 p 和温度 t 之间的关系 一 气体的等容变化 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 4 查理定律的微观解释 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 二 气体的等压变化 1 等压变化 当压强 p 保持不变时 体积 v 和温度 t 之间的关系 3 公式 或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成正比 2 盖 吕萨克定律 4 盖 吕萨克定律的微观解释 一定质量 m 的理想气体的总分子数 n 是一定的 要保持压强 p 不变 当温度 t 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 n 一定要减小 否则压强不可能不变 因此气体体积 v 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 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 三 气态方程 1 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 273 0 2 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 b c d ad a 两次管中气体压强相等b t1时管中气体压强小于t2时管中气体压强c t1t2 3 如图所示 a端封闭有气体的u形玻璃管倒插入水银槽中 当温度为t1时 管中水银面处在m处 温度为t2时 管中水银面处在n处 且m n位于同一高度 若大气压强不变 则 ad 4 如图所示 一竖直放置的气缸由两个截面积不同的圆柱构成 各有一个活塞且用细杆相连 上 下分别封有两部分气体a和b 两活塞之间是真空 原来活塞恰好静止 两部分气体的温度相同 现在将两部分气体同时缓慢升高相同温度 则 a 两活塞将静止不动 b 两活塞将一起向上移动 c a气体的压强改变量比b气体的压强改变量大 d 无法比较两部分气体的压强改变量的大小 bc 5 如图所示 内壁光滑的绝热气缸竖直立于地面上 绝热活塞将一定质量的气体封闭在气缸中 活塞静止时处于a位置 现将一重物轻轻地放在活塞上 活塞最终静止在b位置 若除分子之间相互碰撞以外的作用力可忽略不计 则活塞在b位置时与活塞在a位置时相比较 a 气体的温度可能相同b 气体的内能可能相同c 单位体积内的气体分子数不变d 单位时间内气体分子撞击单位面积气缸壁的次数一定增多 d 6 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 acd 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 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 7 一根两端开口 粗细均匀的长直玻璃管横截面积为s 2 10 3m2 竖直插入水面足够宽广的水中 管中有一个质量为m 0 4kg的密闭活塞 封闭一段长度为l0 66cm的气体 气体温度t0 300k 如图所示 开始时 活塞处于静止状态 不计活塞与管壁间的摩擦 外界大气压强p0 1 0 105pa 水的密度 1 0 103kg m3 试问 1 开始时封闭气体的压强多大 2 现保持管内封闭气体温度不变 用竖直向上的力f缓慢地拉动活塞 当活塞上升到某一位置时停止移动 此时f 6 0n 则这时管内外水面高度差为多少 管内气柱长度多大 3 再将活塞固定住 改变管内气体的温度 使管内外水面相平 此时气体的温度是多少 1 当活塞静止时 2 当f 6 0n时 有 管内外液面的高度差 由玻意耳定律p1l1s p2l2s 解 空气柱长度 3 p3 p0 1 0 105pal3 68 10 78cmt2 t1 气体温度变为 由气态方程 题目 8 如图所示的圆柱形容器内用活塞密封一定质量的气体 已知容器横截面积为s 活塞重为g 大气压强为p0 若活塞固定 密封气体温度升高1 需吸收的热量为q1 若活塞不固定 且可无摩擦滑动 仍使密封气体温度升高1 需吸收的热量为q2 1 q1和q2哪个大些 气体在定容下的比热容与在定压下的比热容为什么会不同 2 求在活塞可自由滑动时 密封气体温度升高1 活塞上升的高度h 设密闭气体温度升高1 内能的增量为 u 则有 u q1 u q2 w 对活塞用动能定理得 w内 w大气 gh 0 w大气 p0sh w w内 解 得 q2 u p0s g h q1 q2 解 由此可见 质量相等的同种气体 在定容和定压两种不同情况下 尽管温度变化相同 但吸收的热量不同 所以同种气体在定容下的热比容与在定压下的热比容不同 解 两式 u q1 q2 u p0s g h 得 题目 9 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 由于轮胎容积不变 轮胎内气体