高中物理新课标版8.2《气体的等容变化和等压变化》分解

1、新课标人教版课件系列,高中物理 选修3-3,8.2气体的等容变化和等压变化,一、玻意耳定律,1、内容: 一定质量某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比。,2、公式： pV=常数 或p1V1=p2V2,3.条件: 一定质量气体且温度不变,4、适用范围： 温度不太低，压强不太大,复习回顾,二.等温变化图象 1、特点: (1)等温线是双曲线的一支。,(2)温度越高,其等温线离原点越远.,2、图象意义:,(1)物理意义:反映压强随体积的变化关系,(2)点意义:每一组数据-反映某一状态,8.2 气体的等容变化和等压变化,查理定律、盖吕萨克定律,阅读课文,回答以下问题:,1、什么是气体的等容变

2、化过程?,2、气体的等容变化遵循什么规律?,3、什么是气体的等压变化过程?,4、气体的等压变化遵循什么规律?,一、气体的等容变化,1等容过程：气体在体积不变的情况下发生的状态变化过程叫做等容过程,2查理定律：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成正比（ p T ） ,可写成 或,或一定质量的气体，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,（1）查理定律是实验定律，由法国科学家查理通过实验发现的 （2）适用条件：气体质量一定，体积不变. （3）在p/T=C中的C与气体的种类、质量、体积有关 注意：p与热力学温度T成正比，

3、不与摄氏温度成正比，但压强的变化p与摄氏温度t的变化成正比 （4）一定质量的气体在等容时，升高（或降低）相同的温度，所增加（或减小）的压强是相同的 （5）解题时前后两状态压强的单位要统一.,3.说明:,4等容线 （1）等容线：一定质量的某种气体在等容变化过程中，压强p跟热力学温度T的正比关系pT在直角坐标系中的图象叫做等容线 （2）一定质量气体的等容线pT图象，其延长线经过坐标原点，斜率反映体积大小，如图所示,5等容线的物理意义 （）图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一条等容线上各状态的体积相同 （）不同体积下的等容线，斜率越大，体积越小（同一温度下，压强大的体积小）如图所示，V2V1,

4、二、气体的等压变化,1等压过程：气体在压强不变的情况下发生的状态变化过程叫做等压过程,2盖吕萨克定律：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积V与热力学温度成正比（ V T ）.,可写成 或,或一定质量的气体，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,（1）盖吕萨克定律是实验定律，由法国科学家盖吕萨克通过实验发现的 （2）适用条件：气体质量一定，压强不变 （3）在 V/=C 中的C与气体的种类、质量、压强有关 注意： V正比于T而不正比于t，但 Vt （4）一定质量的气体发生等压变化时，升高（或降低）相同的温度，增加（或减小）的体积是相同

5、的 （5）解题时前后两状态的体积单位要统一,3.说明:,4等压线 （1）等压线：一定质量的某种气体在等压变化过程中，体积V与热力学温度T的正比关系在VT直角坐标系中的图象叫做等压线 （2）一定质量气体的等压线的VT图象，其延长线经过坐标原点，斜率反映压强大小，如图所示,5等压线的物理意义 （）图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一条等压线上各状态的压强相同 （）不同压强下的等压线，斜率越大，压强越小（同一温度下，体积大的压强小）如图所示21 ,小结：,一定质量的气体在等容变化时，遵守查理定律 一定质量的气体在等压变化时，遵守盖吕萨克定律,可写成或,可写成或,例题:某种气体在状态时压强210

6、5Pa,体积为1m3,温度为200K,(1)它在等温过程中由状态A变为状态B,状态B 的体积为2m3,求状态B 的压强. (2)随后,又由状态B 在等容过程中变为状态C ,状态C 的温度为300K,求状态C 的压强.,解(1)气体由状态A 变为状态B 的过程遵从玻意耳定律. 由pAVA= PBVB, PB=105Pa (2)气体由状态B变为状态C的过程遵从查理定律. 由 pc=1.5105Pa,随堂练习,练习1、密闭在容积不变的容器中的气体，当温度降低时： A、压强减小，密度减小; B、压强减小，密度增大； C、压强不变，密度减小； D、压强减小，密度不变,练习2、下列关于一定质量的气体的等容

7、变化的说法中正确的是： A、气体压强的改变量与摄氏温度成正比； B、气体的压强与摄氏温度成正比； C、气体压强的改变量与热力学温度的改变量成正比； D、气体的压强与热力学温度成正比。,D,CD,3.在冬季,剩有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚,第二天拔瓶口的软木塞时觉得很紧,不易拔出来,主要原因是 (D ). (A)软木塞受潮膨涨 (B)瓶口因温度降低而收缩变小 (C)白天气温升高,大气压强变大 (D)瓶内气体因温度降低而压强减小,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,实际应用,1.上海市南汇区08年第二次模拟考试,1

8、A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.上海市黄浦区08年1月期终测评卷15,15一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,A D,3.上海嘉定区2007学年上学期调研5,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 . T1T2,5、如图所示，A端封闭有气体的U形玻璃管倒插入水银槽

9、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：（ ）,A D,4.08年深圳市第一次调研考试12,12对于一定质量的理想气体，可能发生的过程是 ( ) 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,C,5.08年福建省毕业班质量检查 17,17如图所示，导热性能良好的气缸开口向下，缸内用一活塞封闭一定质量的气体，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

10、缓慢过程，在这一过程中气缸内 ( ) 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击的次数减少,B,6.扬州市07-08学年度第一学期期末调研试卷12（2）,12.（2）在图所示的气缸中封闭着温度为100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10 cm,如果缸内空气变为0, 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),气体初态体积V1=10S cm3, 温度T1=373 K,则重物上升高度h=107.4=2.6 cm,解:,可得

11、h =7.4 cm,据,末态温度T2=273 K， 体积设为V2=hScm3 (h为活塞到缸底的距离),分析可知缸内气体作等压变化. 设活塞截面积为S cm2,缸内气体温度降低, 压强减小, 故活塞下移, 重物上升.,7.上海市徐汇区07年第一学期期末试卷10,10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

12、两部分气体的压强 改变量的大小,B C,8.08年北京市海淀区一模试卷14,14. 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,10.2008年高考物理上海卷 13,13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

13、（ ） （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,A C D,解见下页,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；,11.上海市南汇区08年第二次模拟考试21,21（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

14、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17C，B气体的温度是27C，活塞静止。现缓慢加热汽缸内气体， 使A、B两部分气体的温度都升高10C，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等，温度每升高1C，压强就增加原来的1/273，因此温度都升高10C，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。,在体积不变的情况下，一定质量的理想气体温度每升高1C，压强就增

15、加0C时压强的1/273，而现在A、B的温度不同而压强相等，说明0C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。,设想先保持A、B的体积不变, 当温度分别升高10C时,对A有,同理，对B有,由于pApB，,所以pApB 故活塞向右移动。,12.上海虹口区07学年度第一学期期终教学检测20,20、如图所示，气缸内封闭有一定质量的理想气体，当时温度为0，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 汽缸上部体积为 ，并且汽缸口有个卡环可以卡住活塞，使之只能在汽缸内运

16、动， 所有摩擦不计。现在使气缸内的 气体加热至273，求气缸内气 体压强又为多少？,解：,(1)由受力平衡可知：,(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T1 ， 有,所以,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,代入可得,13.上海嘉定区2007学年上学期调研19,19、（10分）如图所示，上端开口的光滑圆柱形气缸竖直放置，截面积为40cm2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。开始时活塞搁在a、b上，缸内气体的压强为p0（p0=1.0105 Pa为大

17、气压强），温度为300K。现缓慢加热汽缸内气体，当温度为330K，活塞恰好离开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,更多课件: 全套09届课件集(143个课件) 联系庞老师,设物体A的体积为V，气体的状态参量为：,气体从状态1到状态2为等容过程：,代入数据得,代入数据得 m=4kg,气体从状态2到状态3为等压过程：,解：,14.上海市静安区07-08学年第一学期期末检测20,20、（12分）一根两端开口、粗细均匀的长直玻璃管横截面积为S210-3m2，竖直插入水面足够宽广的水中。管中有一个质量为m0.4kg的密闭活塞，封闭一段长度为L066

18、cm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P01.0105Pa， 水的密度1.0103kg/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F6.0N， 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

19、=P0=1.0105Pa L3=68+10=78cm T2=T1,气体温度变为,由气态方程,题目,15.盐城市07/08学年度第一次调研考试12.2,12-2.（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：