查理定律和盖—吕萨克定律

1、23查理定律和盖吕萨克定律学 习 目 标知 识 脉 络1.知道什么是等容变化和等压变化.2.知道查理定律和盖 吕萨克定律的内容及表达式，会用定律解决相关问题 (重点、难点 )3.知道 p t 图像、vt 图像的物理意义，并会运用其分析、处理等容、等压变化过程 (难点 )探究等容过程 先填空 1等容变化一定质量的气体，在体积不变时，压强和温度的关系2查理定律(1)内容：一定质量的气体，在体积保持不变的条件下，压强与热力学温度成正比p p1 p2(2)公式： tc 或t1t2.(3)等容变化的图像： p t 图像是不过原点的直线， 表示 p 与 t 不是简单的正比关系，而是一次函数关系；pt 图像

2、是过原点的一条直线，斜率表示c.(4)条件：气体的质量一定，体积保持不变 再判断 1在体积不变的条件下， 压强与热力学温度成正比 ()2热力学温度 t t273 k，且t t.()3一定质量的气体，压强与摄氏温度成正比( ) 后思考 如果横轴用摄氏温度，则等容变化的 p-t 图像是怎样的？【提示】根据 tt273 k，pctc(t273)当 p0 时，t 273 ，第 1页故 p-t 图像为直线 ，但不通过坐标原点 1查理定律的表述p1p2(1)恒量 (c)p p(2)t t(3)p p0(p0 是指 0 时该气体的压强 )t273tt273t所以 pp0 p0273p0273)273(1因此

3、查理定律也可表述为： 一定质量的气体， 在体积不变的情况下， 温度每1升高 (或降低 )1 ，增加 (或减小 )的压强等于它的0 时压强的 273.2等容线(1)pt 图中的等容线pt 图中的等容线是一条延长线通过横坐标273.15 的倾斜直线图 2-3-1 中纵轴上的截距p0 是气体 0 时的压强图 2-3-1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2-3-2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 p1p2p3 p4，那么vavb vcvd ，即 v1 v2 v

4、3v4.图 2-3-2(2)pt 图中的等容线pt 图中等容线是一条通过原点的倾斜直线p斜率ktc(常数 )与气体体积有关，体积越大，斜率越小如图2-3-3所示，四条等容线的关系为：v1v2v3v4.图 2-3-31如图 2-3-4 所示为一定质量气体的等容线，下面说法中正确的是()图 2-3-4第 2页p0a直线 ab 的斜率是 273b0 时气体的压强为p0c温度在接近 0 k 时气体的压强为零dba 延长线与横轴交点为 273 e压强 p 与温度 t 成正比【解析】在 p-t 图像上 ，等容线的延长线与t 轴的交点坐标为 273 ，p0从图中可以看出 ，0 时气体压强为p0，因此直线 a

5、b 的斜率为 273，a 、 b、 d正确；在接近 0 k 时，气体已液化 ，因此不满足查理定律 ，压强不为零 ，c 错误；压强 p 与温度 t 的关系是线性关系而不是成正比，e 错误【答案】abd2用易拉罐盛装碳酸饮料非常卫生和方便，但如果剧烈碰撞或严重受热会导致爆炸我们通常用的可乐易拉罐容积 v335 ml.假设在室温 (17 )下罐内装有 0.9v 的饮料，剩余空间充满 co2 气体，气体压强为 1 atm.若易拉罐能承受的最大压强为 1.2 atm，则保存温度不能超过多少？【解析】本题为一定质量的气体发生等容变化，取 co2 气体为研究对象 初态： p11 atm， t1(273 17

6、)k 290 k，末态： p21.2 atm， t2 待求 11122901.2k 348 k.由查理定律 p t得 t2t p1pt2p21t (348273) 75 .【答案】75 利用查理定律解题的一般步骤(1)明确研究对象 ，并判断是否满足其适用条件(2)确定始末状态参量 (p1、t1，p2、t2)(3)根据查理定律列方程求解(注意 p1 和 p2、t1 和 t2 统一单位 )第 3页等压过程与盖 吕萨克定律 先填空 1等压变化一定质量的气体，在压强不变的情况下， 体积和温度的关系2盖吕萨克定律(1)内容：一定质量的气体，在压强保持不变的条件下，体积与热力学温度成正比v v1 v2(2

7、)公式： tc 或 t1 t2.(3)等压变化的 vt 图像：一定质量的气体的等压线是一条过原点的直线，斜率表示 c.(4)条件：气体的质量一定，压强保持不变 再判断 1一定质量的气体， 若体积变大，则温度一定升高 . ()2一定质量的某种气体， 在压强不变时， 其 v-t 图像是过原点的直线 ()pv3pv c，tc，tc，三个公式中的常数c 是同一个数值 ( ) 后思考 相传三国时期著名的军事家、 政治家诸葛亮被司马懿困于平阳， 无法派兵出城求救就在此关键时刻， 诸葛亮发明了一种可以升空的信号灯 孔明灯，并成功进行了信号联络，其后终于顺利脱险，你知道孔明灯为什么能够升空吗？图 2-3-5【

8、提示】孔明灯是利用火焰的热量使容器内的气体等压膨胀，使部分气体从孔明灯内溢出 ，进而使孔明灯内气体的质量减小，当大气对孔明灯的浮力恰好等于孔明灯的重力时 ，即达到孔明灯升空的临界条件，若继续升温 ，孔明灯就能升空了1盖 吕萨克定律的表述vv12(1)t1t2恒量 (c)第 4页vv(2)tt.v v00 为 0 时气体的体积 )(3)t273(vvv0t273t v0(1 t )v02732732732等压线(1)如图 2-3-6 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

9、中四条等压线的关系为：p1p2 p3p4.图 2-3-6(2)如图 2-3-7 所示为 vt 图中的等压线，这是一条通过原点的倾斜直线，v直线斜率 ktc，斜率越大，常量c 越大，压强越小在图中给出的四条等压线的关系为： p1p2p3 p4.图 2-3-73由温度变化引起的液柱移动问题分析方法如图 2-3-8 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l 22l1，若使两部分气体同时升高相同的温度，管内水银柱将如何移动？(设原来温度相同 )图 2-3-8下面通过几种常用方法对此问题加以分析：(1)假设法应用假设法分析液柱移动问题的基本思路是：当气体

10、的状态参量发生变化而使液体可能发生移动时， 先假设其中一个参量 (一般设为体积 )不变 (即假设水银柱不移动 )；以此为前提， 再运用相关的气体定律 (如查理定律 )进行分析讨论， 看讨论结果是否与假设相符若相符，则原假设成立；若讨论结果与假设相矛盾，说明原假设不成立， 从而也就推出了正确的结论 分析的关键在于合理选择研究对象，正确进行受力分析，然后通过比较作出判定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 p1p2h，温度升高后，两部分气体的压强都增大，若p1p2，水银柱所第 5页受合外力方向向上，应向上移动；若 p1 p2，水银柱向下移动，若 p1 p2，水银柱不

11、动 所以判断水银柱怎样移动， 就是分析其合力方向怎样， 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， 两部分气体都为等容变化， 分别对两部分气体应用查理定律：上段：p2t2t2p22t2，所以 p2 t2p2t2tp2p2 p2( t21)p2 t2p2t1同理下段：p1 t1 p1又因为t2 t1 ，t1t2 ，p1p2 h p2 ，所以p1 p2，即水银柱上移(2)图像法在同一 pt 坐标系中画出两段气柱的等容线，如图2-3-9 所示，在温度相同时 p1 p2，上段气柱等容线的斜率较大，当两气柱升高相同的温度t 时，其压强的增量p1 p2，水银柱上移图 2-3-9(3)极限法由于

12、p2 较小，设想 p20，上部为真空，升温时p1 增大，水银柱上移3对于一定质量的气体，在压强不变时，体积增大到原来的两倍，则正确说法是 ()【导学号： 35500020】a气体的摄氏温度升高到原来的两倍b气体的热力学温度升高到原来的两倍1c温度每升高 1 k 体积增加是原来的 273d体积的变化量与温度的变化量成正比e气体的体积与热力学温度成正比【解析】由盖 吕萨克定律可知a 错误，b 正确；温度每升高 1 即 1 k ，第 6页1vv体积增加是 0体积的273，c 错误；由盖 吕萨克定律的变形式t t可知 d、e 正确 【答案】 bde4.如图 2-3-10 所示，汽缸 a 中封闭有一定质量的气体，活塞b 与 a 的接触是光滑且不漏气的， b 上放一重物 c，b 与 c 的总重为 g，大气压为 p0.当汽缸内气体温度是 20 时，活塞与汽缸底部距离为 h1；求当汽缸内气体温度是 100 时，活塞与汽缸底部的距离是多少？图 2-3-10【解析】以汽缸内气体为研究对象初状态热力学温度t1 (27320) k 293 k ，体积 v1h1s；末状态热力学温度 t2(273100) k 373 k 由盖 v1v2吕萨克定律.t2t2求得 v2v1h1s.t1t1v2373变化