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1、8.2 气体的等容变化和等压变化,查理定律、盖吕萨克定律,教学目标,1.知道什么是气体的等容变化和等压变化；,2.掌握查理定律和盖 吕萨克定律的内容和表达式；,3.理解等容变化的P-T图象和等压变化的V-T图象的物理意义；,4.会用查理定律和盖 吕萨克定律解决有关问题；,一、气体的等容变化,1等容变化：气体在体积不变的情况下发生的状态变化过程,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,一定质量（m）的气体的总分子数（N）是一定的，体积（V）保持不变时，其单位体积内的分子数（n）也保持不变，当温度（T）升高时，其分子运动的平均速率（v）
2、也增大，则气体压强（p）也增大；反之当温度（T）降低时，气体压强（p）也减小。,3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成正比在直角坐标系中的pT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,（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，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
3、是相同的（5）解题时前后两状态压强、体积的单位要统一.,4.说明:,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,等容过程的pT和pt图象如图所示,描述一定质量的气体作等容变化的过程的图线是下图中哪些()答案：CD,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,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,一定质量的理想气体的总分子数是一定的，要保持压强不变，当温度升高时，全
4、体分子运动的平均速率V会增加，那么单位体积内的分子数一定要减小（否则压强不可能不变），因此气体体积一定增大；反之当温度降低时，同理可推出气体体积一定减小。,3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成正比 在直角坐标系中的VT图象叫做等压线（2）一定质量气体的等压线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,（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
5、降低）相同的温度，增加（或减小）的体积是相同的（5）解题时前后两状态的体积单位要统一,4.说明:,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,等压过程的VT和Vt图象如图所示,如图，一导热性良好的气缸内用活塞封住一定量的气体(不计活塞与缸壁摩擦)，当温度升高时，改变的量有()A活塞高度hB气缸体高度H C气体压强p D弹簧长度L,B,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,等容变化的分比定律
6、,由查理定律 得令表明：一定质量的气体在体积不变的条件下，压强的变化量与热力学温度的变化量成正比。,等压变化的分比定律,例题:某种气体在状态时压强2105Pa,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
7、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,2.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().(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,D,3 一定质量的某种气体自状态A经过状态C变化到状态B，这一过
8、程中V-T图上的表示如图所示，则（）A.在过程AC中，气体的压强不断变大 B.在过程CB中，气体的压强不断变小 C.在状态A时，气体的压强最大 D.在状态B时，气体的压强最大,AD,4.如图所示，一定质量的理想气体的三种升温过程，那么，以下四种解释中，哪些是正确的（）。A.ad 的过程气体体积增加 B.bd 的过程气体体积不变 C.cd 的过程气体体积增加 D.ad 的过程气体体积减小,5.一定质量的气体，压强保持不变，下列过程可以实现的是（）A.温度升高，体积增大 B.温度升高，体积减小 C.温度不变，体积增大 D.温度不变，体积减小,6.如图1所示，容器A和B分别盛有氢气和氧气，用一段水平
9、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2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？,7.如图所示，A气缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体，温度为27，活塞与气缸底部距离为h，活塞截面积为S.气缸中的活塞通过滑轮系统挂一重物，质量为m.若不计一切摩擦，当气体的温度升高10且系统稳定后，求重物m下降的高度,8.图甲所示是一定质量的理想气体由状态A经过状态B变为状态C的VT图象已知气体在状态A时的压强是1.5105P
10、a.(1)说出A到B过程中压强变化的情形，并根据图象提供的信息，计算图中TA的温度值(2)请在图乙坐标系中，作出由状态A经过状态B变为状态C的pT图象，并在图线相应位置上标出字母A、B、C.如果需要计算才能确定有关坐标值，请写出计算过程,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.,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）无法比较两部分气体的压强改变量的大小,B C,14.如图所示，内壁光滑的绝热气
12、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,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（）（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，
13、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；,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：
14、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
15、活塞向右移动。,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,19、（10分）如图所示
16、，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
17、为等压过程：,解：,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L066cm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
18、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=P0=1.0105Pa L3=68+10=78cm T2=T1,气体温度变为,由气态方程,题目,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
19、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：,题目,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
20、工作,为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过3.5 atm，最低胎压不低于1.6 atm，那么,在t20C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）,更多课件:全套09届课件集(143个课件)联系庞老师,解：,由于轮胎容积不变，轮胎内气体做等容变化。,设在T0293K充气后的最小胎压为Pmin，最大胎压为Pmax。依题意，当T1233K时胎压为P11.6atm。根据查理定律,即,解得：Pmin2.01atm,当T2363K是胎压为P23.5atm。根据查理定律,即,解得：Pmax2.83atm,5、温度计是生活、生产中常用的测温装置。右图为一个简单温度计，一根装有一小段有色水柱的细玻璃管穿过橡皮塞插入烧瓶内，封闭一定质量的气体。当外界温度发生变化时，水柱位置将上下变化。已知A、D间的测量范围为2080，A、D间刻度均匀分布。由图可知，A、D及有色水柱下端所示的温度分别是（）A20、80、64 B20、80、68 C80、20、32 D80、20、34,C,解见下页,解：,温度升高，容器内气体的体积增大，A点温度高，可见A、D点温度分别为80、20，,设D点下容器的体积为V0,一小格玻璃管的体积为h。,由查理定律,即,即,解得 t=32,
