高中物理 第八章 气体 第2讲 气体的等容变化和等压变化课件 新人教版选修33.ppt

第2讲气体的等容变化和等压变化 目标定位1 了解一定质量的某种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p t图象与v t图象的物理意义 4 会运用气体变化规律解决实际问题 预习导学梳理 识记 点拨 1 等容变化 一定质量的某种气体在不变时随温度的变化规律 2 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 一 气体的等容变化 2 表达式 或或 体积 压强 一定质量 正比 p ct 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p t图上等容线为过 如图1甲 在p t图上等容线不过原点 但反向延长交t轴于 如图乙 图1 一定质量 正比 原点的倾斜直线 273 15 二 气体的等压变化 1 等压变化 一定质量的某种气体 在不变的情况下 随温度的变化规律 2 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 压强 体积 一定质量 正比 2 表达式 或 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v t图上等压线为一条延长线通过的倾斜直线 如图2所示 一定质量 原点 图2 课堂讲义理解 深化 探究 一 气体的等容变化与查理定律 1 查理定律的表述 2 p t图中的等容线 1 p t图中的等容线是一条通过原点的倾斜直线 2 斜率k c 常数 与气体体积有关 体积越大 斜率越小 如图3所示 四条等容线的关系为 v1 v2 v3 v4 图3 例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 解析由于电灯泡容积不变 故气体为等容变化 设500 时压强为p1 t2 20 时的压强为p2 由题意可知 t1 500 273 k 773kp1 1atmt2 20 273 k 293kp2 答案0 38atm 二 等压变化与盖 吕萨克定律 1 盖 吕萨克定律的表述 2 v t图中的等压线如图4所示为v t图中的等压线 这是一条通过原点的倾斜直线 直线斜率k c 斜率越大 常数c越大 压强越小 在图中给出的四条等压线的关系为 p1 p2 p3 p4 图4 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 解析设逸出的气体被一个无形的膜所密闭 以容器中原来的气体为研究对象 初状态v1 v t1 300k 末状态v2 v v t2 400k 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 三 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 假设液柱或活塞不发生移动 两部分气体均做等容变化 2 对两部分气体分别应用查理定律的分比形式 p t 求出每部分气体压强的变化量 p 并加以比较 例3如图5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 图5 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 ph 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 就是分析其合外力方向 即判断两部分气体的压强哪一个增大得多 假设水银柱不动 两部分气体都做等容变化 分别对两部分气体应用查理定律 又因为 t2 t1 t1 t2 p1 p2 ph p2 所以 p1 p2 即水银柱上移 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 t为负值 p亦为负值 表示气体压强减小 那么降温后水银柱应该向压强减小得多的一方移动 针对训练如图所示 四支两端封闭 粗细均匀的玻璃管内的空气被一段水银柱隔开 按图中标明的条件 当玻璃管水平放置时 水银柱处于静止状态 如果管内两端的空气都升高相同的温度 则水银柱向左移动的是 解析假设升温后 水银柱不动 则两边压强要增加 由查理定律有 压强的增加量 p 而各管原压强p相同 所以 p 即t高 p小 也就可以确定水银柱应向温度高的方向移动 故c d项正确 答案cd 对点练习巩固 应用 反馈 查理定律的应用 1 对于一定质量的气体 在体积不变时 压强增大到原来的二倍 则气体温度的变化情况是 a 气体的摄氏温度升高到原来的二倍b 气体的热力学温度升高到原来的二倍c 气体的摄氏温度降为原来的一半d 气体的热力学温度降为原来的一半 1 2 3 1 2 3 答案b 2 一定质量的理想气体 在压强不变的情况下 温度由5 升高到10 体积的增量为 v1 温度由10 升高到15 体积的增量为 v2 则 a v1 v2b v1 v2c v1 v2d 无法确定 1 2 3 盖 吕萨克定律的应用 1 2 3 答案a 关于液柱移动问题的判定 3 如图6所示 一定质量的空气被水银封闭在静置于竖直平面的u形玻璃管内 右管上端开口且足够长 右管内水银面比左管内水银面高h 下列能使h变大的是 a 环境温度升高b 大气压强升高c 沿管壁向右管内加水银d u形玻璃管自由下落 1 2 3 图6 解析对左管被封气体 p p0 ph