气体的等容变化和等压变化

1、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”一一保持一个量不变，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。一、气体的等容变化：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。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）1C,增加（或减少）的压强等于它0c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，压弓IIp与热力学温度T成正比.3、公式：包立常量T2Ti4、查理定律的微观解释：一定质量（m1的气体的总分子数（N）是一定的，体积（V）保持不变时，其单

2、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，则气体压弓虽（p）也增大；反之当温度（T）降低时，气体压强（p）也减小。这与查理定律的结论一致。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.2、盖吕萨克定律：一定质量的气体，在压强不变的情况下，温度每升高（或降低）1C,增加（或减少）的体积等于它0c时体积的1/273.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.3、公式："V1常量T2T14、盖吕萨克定律的微观解释:一定质量（m1的理想气体的总分子数（n是一定的，要保

3、持压强（p）不变，当温度（T）升高时，全体分子运动白平均速率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三、气态方程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。P2V2p1V1nRT2Tin为气体的摩尔数，R为普适气体恒量P P（P a）063.上海市南汇区2008年第二次模拟考试1A.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to=C；如果温度能降低到t0,那么气体的压强将减小到P答：一273

4、、0025.上海黄浦区08年1月期终测评15.一定质量的理想气体在等容变化过程中测得，气体在0 c时的压强为Po,10c时的压强为Pi。，则气体在21c时的压强在下述各表达式中正确的是（AD）A.P11P0273P11P010R273CP11P0P10273.P11284283P10033.上海嘉定区2007学年上学期高三调研5、如图所示，A端封闭有气体的 U形玻璃M管倒插入水银槽中，当温度为时，管中水银面处在M处，温度为T2时，管中水银面处在N处，且MN位于同一高度，若大气压强不变，则：（AD）A. 两次管中气体压强相等B. Ti时管中气体压强小于F时管中气体压强C. Ti<T2D.

5、Ti>T2年深圳市高三年级第一次调研考试12.对于一定质量的理想气体，可能发生的过程是（C）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，温度降低年福建省毕业班质量检查17.如图所示，导热性能良好的气缸开口向下，缸内用一活塞封闭定质量的气体，活塞在气缸内可以自由滑动且不漏气，其下方用细绳吊着一重物，系统处于平衡状态。现将细绳剪断，从剪断细绳到系统达到新的平衡状态的过程可视为一缓慢过程,在这一过程中气缸内（B）A.气体从外界吸热B.单位体积的气体分子数变大C.气体分子平均速率变大D.单位时间单位面积器壁上受到气体分子撞

6、击的次数减少030.扬州市07-08学年度第一学期期末调研试卷12.（2）（6分）在图所示的气缸中封闭着温度为100c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0C,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）解：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Vi=10Scm3,温度Ti=373K,末态温度Ta=273K,体积设为V=hScm3（h为活塞到缸底的距离）珀ViTi据可得h=7.4cmV2T2则重物上升高

7、度Ah=10=2.6cmA024.上海市徐汇区07年第一学期期末试卷10.如图所示，一竖直放置的气缸由两个C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Ab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（BC）（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年北京市海淀区一模试卷14.如图所示，内壁光滑的绝热气缸竖直立于地面上，绝热活塞将图（甲）图（乙）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

8、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（D）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年高考物理上海卷13.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(ACD)(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，

9、故左管内外水银面高度差也为h,B错C对；环境温度升高，封A对；弯管上下移动，封闭气体温度和压强不变，体积不变,闭气体体积增大，则右管内的水银柱沿管壁上升，D对。063.上海市南汇区2008年第二次模拟考试21.(10分)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17oC,B气体的温度是27oC,活塞静止。现缓慢加热汽缸内气体，使AB两部分气体的温度都升高10oC,在此过程中活塞向哪个方向移动?某同学是这样解答的：先设法保持A、B气体的体积不变，由于两部分气体原来的压强相

10、等，温度每升高1oC,压强就增加原来的1/273,因此温度都升高10oC,两边的压强还相等，故活塞不移动。你认为该同学的思路是否正确？如果认为正确，请列出公式加以说明；如果认为不正确,请指出错误之处，并确定活塞的移动方向。解：该同学思路不正确。(2分)在体积不变的情况下，一定质量的理想气体温度每升高1oC,压强就增加0oC时压强的1/273,而现在AB的温度不同而压强相等，说明0oC时它们的压强不相等，因此升高相同的温度后，最后的压强不等。(3分)设想先保持A B的体积不变，当温度分别升高10oC时，对A有Pat7（1 分）TaPaTa t;Pa300Pa （1分）290同理,对B有pBTbT

11、Bp310Pb300（1分）由于PB, 300290310300（1分）所以PA' >pB故活塞向右移动。（1分）按其他思路求解，也按相应步骤给分。032.上海虹口区2007学年度第一学期期终教学检测20、（10分）如图所示，气缸内封闭有定质量的理想气体，当时温度为0C,大气压为1atm（设其值为105Pa）、气缸横截面积为500cm2,活塞重为5000N。则：（1）气缸内气体压强为多少？（2）如果开始时内部被封闭气体的总体积为4 八二，_ ，1-V0,汽缸上部体积为-V0 ,并且汽缸口有个卡环可以卡住活5塞，使之只能在汽缸内运动,所有摩擦不计。现在使气缸内的气体加热至气缸内气体

12、压强又为多少?求解：（1）由受力平衡可知:P1P01.010550004500 102.0105 Pa（2）缸内气体先做等压变化，活塞将运动到卡环处就不再运动，设此时温度为t0 4 5V0T1V。所以5T1-T04接下来继续升温，气缸内气体将做等体积变化，设所求压强为P2,故有P1 P2代入可得T285rP2 PiPi 3.2 10 PaT15033.上海嘉定区2007学年上学期高三调研 19、（10分）如图所示，上2端开口的光滑圆柱形气缸竖直放置，截面积为40cm的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在气缸内。在气缸内距缸底60cm处设有a、b两限制装置，使活塞只能向上滑动。开始时

13、活塞搁在a、b上，缸内气体的压强为 P0 （p0=xi05 Pa为大气压强），温度为300K。现缓慢加热汽缸内气体，当温度为330K,活塞恰女?离开 a、b;当温度为360K时，活塞上升了4cm。求：（1）活塞的质量。（2）物体A的体积。解：设物体A的体积为AV,气体的状态参量为：工300Kp11.0105PaV16040AV（1分）T2330KP2（1.0105mg4）Pa（2分）V?V4010T3360Kp3p2V36440AV（1分）气体从状态1到状态2为等容过程：旦E2（2分）T1T2代入数据得m=4kg（1分）气体从状态2到状态3为等压过程：V2Vl（2分）T2T3代入数据得AN64

14、0cm3（1分）031.上海市静安区07-08学年第一学期期末检测20、（12分）一根两端开口、粗细均匀的长直玻璃管横截面积为S=2X10-3n2,竖直插入水面足够宽广的水中。管中有一个质量为mr0.4kg的密闭活塞，封闭一段长度为L°=66cm的气体，气体温度T°=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=Xl05Pa,水的密度p=x103kg/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=,则这时管内外水面高度差为多少？

15、管内气柱长1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，此时气体的温度二二二是多少？解：(12分)(1)当活塞静止时,PP。mg / -1.0S1050.4 10101.02 105(Pa) (2 分)(2)当F=时,有:mg FP2 P0S1.01050.4 10 6.02 10 39.9104(Pa) (2 分)P2P0gh管内外液面的高度差P0P2_51.0109.91041.0103100.1(m)(2分)由玻意耳定律RL1S=PL2s空气柱长度L2P2L1P11.021059.91046668(cm)(2分)(3)F3=P0=x105PaL3=68+10=78

16、cmT2=T1(2分)由气态方程P2L2T2P3L3T3气体温度变为_51.01059.91047868300347.6(K)(2分)027.盐城市07/08学年度第一次调研考试12-2.(本题供使用选修33教材的考生作答)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R。若活塞固定，密封气体温度升高1C,需吸收的热量为Qi;若活塞不固定，且可无摩擦滑动，仍使密封气体温度升高1C,需吸收的热量为Q2。(1)Qi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1C,活塞上升的高度ho解：设

17、密闭气体温度升高1C,内能的增量为U则有 U=Q U=Q+W对活塞用动能定理得：W+Wk气一Gh=0W气=PShW=W解得：C2=Al+(RS+Gh.QvQ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得：h01PoSG年高考物理上海卷20A.(10分)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40C-90C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atm,最低胎压不低于atm,那么，在t=20C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，轮胎内气体做等容变化。设在T)=293K充气后的最小胎压为FU,最大胎压为P-x。依题意，当T=233K时胎压为P=O根据查理定律且Pmin即1.6PminTiT0'233293解得：Pmm=当T2=363K是胎压为P2=。根据查理定律P2Pmax即3.5PmaxT2T0363293解得：Pmax=封闭一定质量的A D间的测量A、D及有色水柱下年高考上海理综卷5、温度计是生活、生产