气体的等容变化和等压变化 课件

8.2气体的等容变化和等压变化一、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,_____随_____的变化。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_____。压强温度正比(2)表达式：①_____或_____(C是比例常数)。②__________或__________(p1、T1和p2、T2分别表示1、2两个不同状态下的压强和热力学温度)。(3)图像：p=CT(4)适用条件：气体的_____一定，_____不变。(5)查理定律是_____定律，是由法国科学家查理发现的。质量体积实验二、气体的等压变化1.等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，_____随_____的变化。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，其体积V与热力学温度T成正比。(2)表达式：①_____或_____(C是比例常数)。②__________或__________(V1、T1和V2、T2分别表示1、2两个不同状态下的体积和热力学温度)。体积温度V=CT(3)图像:(4)适用条件:气体_____一定,_____不变。(5)盖—吕萨克定律是通过_____发现的。质量压强实验1.判一判(1)在质量和体积不变的情况下，气体的压强与摄氏温度成正比。()(2)一定质量的气体在压强不太大，温度不太低时，无论是p-T图像还是V-T图像，都是一条过坐标原点的直线。()(3)气体在做等容变化时，温度升高1℃，增大的压强是原来压强的()(4)pV=C、三个公式中的常数C是同一个值。()提示：(1)×。在质量和体积不变的情况下，气体的压强与热力学温度成正比。(2)√。在压强不太大，温度不太低时，等容线和等压线都是过原点的直线。(3)×。气体在做等容变化时，温度升高1℃，增大的压强是0℃时压强的(4)×。pV=C中的C与气体的质量、温度及气体种类有关，中的C与质量、体积及气体种类有关，中的C与质量、压强及气体种类有关，所以三个C不是同一个值。2.想一想某登山运动员在一次攀登珠穆朗玛峰的过程中，在接近山顶时他裸露在手腕上的防水手表的表盘玻璃突然爆裂了，而手表没有受到任何撞击，你知道其中的原因吗？提示：手表表壳可以看成一个密闭容器，出厂时封闭着一定质量的气体，登山过程中气体发生等容变化，因为高山山顶附近的压强比山脚处小很多，内外压力差超过表盘玻璃的承受限度，便会发生爆裂。

主题一探究气体的等容变化1.在等容过程中,试回答下列问题:(1)气体的压强p与摄氏温度t是不是成正比例关系?(2)写出摄氏温标下查理定律的数学表达式。(3)在摄氏温标下应该怎样表述查理定律。提示：(1)如图所示，在等容过程中，气体的压强p与摄氏温度t是一次函数关系，但不是简单的正比例关系。(2)把图中直线AB延长，与横轴的交点坐标为(-273.15℃,0)，所以在摄氏温标下查理定律的表达式为pt=(1+)p0,式中p0是气体在0℃时的压强。(3)在摄氏温标下查理定律应该表述为：一定质量的某种气体，在体积不变时，温度每升高(或降低)1℃，增大(或减小)的压强等于它在0℃时压强的2.尝试根据等容线说明为什么绝对零度是低温的极限，只能接近，不能达到。提示：在p-T坐标系中，等容线是一条延长线通过原点的倾斜直线，事实上，在温度很低时，查理定律已不适用了。由查理定律外推得出的结果表明，绝对零度时，气体压强为零，说明分子将停止运动，这是不可能的，所以，绝对零度是低温的极限，只能接近，不能达到。正因为如此，在p-T坐标系中画等容线时，原点附近一小段应画成虚线，表示它仅是外推的结果。3.如图为不同体积的气体的p-T图像和p-t图像，从图像来分析，等容线的斜率大小与气体体积的大小之间有怎样的对应关系？提示：从图像可以看出，无论是p-T图像还是p-t图像，都是等容线的斜率越大，体积越小，因此，V1＞V2。【知识点睛】查理定律的另一种表示一定质量的某种气体从初状态(p、T)开始发生等容变化，其压强的变化量Δp与温度的变化量ΔT之间的关系为：

Δp=【规律方法】利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成立条件,即是否是质量和体积保持不变。(3)确定初、末两个状态的温度、压强。(4)按查理定律公式列式求解,并对结果进行讨论。【典例1】如图甲所示,容器A和B分别盛有氢气和氧气,用一段水平细玻璃管连通,管内有一段水银柱将两种气体隔开。当氢气的温度为0℃、氧气温度为20℃时,水银柱保持静止。判断下列情况下,水银柱将怎样移动?(1)两气体均升高20℃；(2)氢气升高10℃,氧气升高20℃；(3)若初状态如图乙所示且气体初温相同,则当两气体均降低10℃时,水银柱怎样移动？【解题探究】(1)由查理定律得：即Δp＝________。(2)对于图甲，氢气和氧气的初压强相同，设为p。当温度变化时，先假设水银柱不动。根据温度变化后两部分气体压强的变化_____________________。判断水银柱的移动情况【解析】(1)ΔpA＝>0，ΔpB＝>0因为ΔpA>ΔpB，故水银柱向B容器一方移动。(2)ΔpA＝>0，ΔpB＝>0因为ΔpA<ΔpB，故水银柱向A容器一方移动。(3)ΔpA＝pA<0，ΔpB＝pB<0因为pA>pB，故|ΔpA|>|ΔpB|，水银柱向A容器一方(向下)移动。答案：(1)向B移动(2)向A移动(3)向A(下)移动【变式训练】有人设计了一种测温装置,其结构如图所示,玻璃泡A内封有一定量的气体,与A相连的B管插在水槽中,管内水银面的高度x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玻璃泡的体积相比可忽略不计。在1标准大气压下对B管进行温度刻度(1标准大气压相当于76cmHg的压强,等于101kPa)。已知当温度t1=27℃时,管内水银面高度x1=16cm,此高度即为27℃的刻度线,问t=0℃的刻度线在何处。【解析】选玻璃泡A内的气体为研究对象,由于B管的体积可略去不计,所以在温度变化时,A内气体经历的是一个等容变化过程。玻璃泡A内气体的初状态:T1=300K,p1=(76-16)cmHg=60cmHg末状态:T0=273K,p=?由查理定律：P=×60cmHg=54.6cmHg所以t=0℃时水银面高度,即刻度线的位置是x0=(76-54.6)cm=21.4cm。答案：21.4cm主题二探究气体的等压变化1.一定质量的气体发生等压变化过程中,试回答下列问题:(1)气体的体积V与摄氏温度t是不是正比例关系?(2)写出摄氏温标下盖—吕萨克定律的数学表达式。(3)在摄氏温标下应该怎样表述盖—吕萨克定律。提示：(1)在等压过程中，气体的体积V与摄氏温度t是一次函数关系，但不是简单的正比例关系。(2)在摄氏温标下盖—吕萨克定律的表达式为V=式中V0是气体在0℃时的体积。(3)在摄氏温标下盖—吕萨克定律应该表述为：一定质量的某种气体，在压强不变时，温度每升高(或降低)1℃，增大(或减小)的体积等于它在0℃时体积的2.如图为不同压强的气体的V-T图像和V-t图像,从图像来分析,等压线的斜率大小与气体压强大小之间有怎样的对应关系?提示：从图像可以看出,无论是V-T图像还是V-t图像,都是等压线的斜率越大,压强越小,因此,p1>p2。【知识点睛】(1)盖—吕萨克定律的另一种表示:一定质量的某种气体从初状态(V、T)开始发生等压变化，其体积的变化量ΔV与温度的变化量ΔT之间的关系为：ΔV=(2)图像特点:p-图像、p-T图像、V-T图像在原点附近都要画成虚线。【规律方法】利用盖—吕萨克定律解题的一般步骤(1)确定研究对象，即被封闭气体。(2)分析被研究气体在状态变化时是否符合定律成立条件,即是否是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,并对结果进行讨论。【典例2】如图所示,一圆柱形容器竖直放置,通过活塞封闭着摄氏温度为t的理想气体。活塞的质量为m,横截面积为S,与容器底部相距h。现通过电热丝给气体加热一段时间,结果活塞缓慢上升了h,已知大气压强为p0,重力加速度为g,不计器壁向外散失的热量及活塞与器壁间的摩擦,求:(1)气体的压强;(2)这段时间内气体的温度升高了多少?【解题探究】(1)根据力的平衡pS=______。(2)活塞缓慢上升的过程中被封闭的气体做_________。p0S+mg等压变化【解析】(1)以活塞为研究对象,受力分析得:pS=p0S+mg解得气体的压强为p＝p0＋(2)以被封闭气体为研究对象,气体经历等压变化,初状态:V1=hST1=273+t末状态:V2=2hST2=273+t′由盖—吕萨克定律得：解得：t′＝273＋2tΔt＝t′－t＝273+t。答案：(1)p0+(2)273+t【变式训练】