气体的等容变化和等压变化课件

第八章气体8.2气体的等容变化和等压变化高中物理·选修3-3·人教版•[目标定位]1.了解一定质量的某种气体的等容变化与等压变化．2.知道查理定律与盖—吕萨克定律的表达式及适用条件．3.理解p－T图象与V－T图象的物理意义．4.会运用气体变化规律解决实际问题．•一、气体的等容变化•1．等容变化：一定质量的某种气体在______不变时______随温度的变化规律．•2．查理定律•(1)内容：__________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________．••(2)表达式：________或__________或__________.•预习导学体积压强一定质量正比p＝CTp1T1＝p2T2p1p2＝T1T2•(3)图象•_________的气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成______，在p－T图上等容线为过_________________.如图8－2－1甲．在p－t图上等容线不过原点，但反向延长交t轴于____________.如图乙．•预习导学一定质量正比原点的倾斜直线－273.15℃图8－2－1•二、气体的等压变化•1．等压变化：一定质量的某种气体，在________不变的情况下，_______随温度的变化规律．•2．盖—吕萨克定律•(1)内容：__________的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成__________．•(2)表达式：__________或__________.•预习导学压强体积一定质量正比V＝CTV1T1＝V2T2•(3)图象：__________的气体，在压强不变的条件下，体积与热力学温度成正比，在V－T图上等压线为一条延长线通过_______的倾斜直线，如图8－2－2所示．•图8－2－2•预习导学一定质量原点•课堂讲义一、气体的等容变化与查理定律1．查理定律的表述(1)p1T1＝p2T2＝C(恒量)(2)pT＝ΔpΔT•课堂讲义2．p－T图中的等容线(1)p­T图中等容线是一条通过原点的倾斜直线．(2)斜率k＝pT＝C(常数)与气体体积有关，体积越大，斜率越小．如图8－2－3所示，四条等容线的关系为：V1V2V3V4.图8－2－3•【例1】电灯泡内充有氦氩混合气体，如果要使电灯泡内的混合气体在500℃时的压强不超过一个大气压，则在20℃的室温下充气，电灯泡内气体压强至多能充到多大？•答案0.38atm•课堂讲义•课堂讲义解析由于电灯泡容积不变，故气体为等容变化，设500℃时压强为p1，t2＝20℃时的压强为p2.由题意可知：T1＝(500＋273)K＝773Kp1＝1atmT2＝(20＋273)K＝293Kp2＝？由查理定律：p1T1＝p2T2，所以p2＝p1T1T2＝1773×293atm＝0.38atm.•课堂讲义二、等压变化与盖—吕萨克定律1．盖—吕萨克定律的表述(1)V1T1＝V2T2＝C(恒量)(2)VT＝ΔVΔT•课堂讲义2．V­T图中的等压线如图8－2－4所示为V­T图中的等压线，这是一条通过原点的倾斜直线，直线斜率k＝VT＝C，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：p1p2p3p4.图8－2－4•【例2】一容器中装有某种气体，且容器上有一小孔跟外界大气相通，原来容器内气体的温度为27℃，如果把它加热到127℃，从容器中逸出的空气质量是原来质量的多少倍？•课堂讲义答案14倍•课堂讲义解析设逸出的气体被一个无形的膜所密闭，以容器中原来的气体为研究对象，初态V1＝V，T1＝300K；末态V2＝V＋ΔV，T2＝400K，由盖—吕萨克定律V1T1＝V2T2，得VT1＝V＋ΔVT2，代入数据得ΔV＝V3，又因为m＝ρV，故Δmm＝ΔVV＋ΔV＝V343V＝14.•借题发挥此题从容器中逸出空气来看是一个变质量问题，为转化为等压变化问题，从而把逸出的空气看成气体的膨胀，因小孔跟外界大气相通，所以压强不变．因此符合盖—吕萨克定律．•课堂讲义•课堂讲义三、假设法在判断液柱(或活塞)的移动问题的应用此类问题的特点是：当气体的状态参量p、V、T都发生变化时，直接判断液柱或活塞的移动方向比较困难，通常先进行气体状态的假设，然后应用查理定律可以简单地求解．其一般思路为(1)假设液柱或活塞不发生移动，两部分气体均做等容变化．(2)对两部分气体分别应用查理定律的分比形式Δp＝pTΔT，求出每部分气体压强的变化量Δp，并加以比较．•【例3】(2014·临沂统考)如图8－2－5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l2＝2l1.若使两部分气体同时升高相同的温度，管内水银柱将如何运动？(设原来温度相同)•答案水银柱上移•课堂讲义图8－2－5•解析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Δp＝p1－p2＝h.温度升高后，两部分气体的压强都增大，若Δp1Δp2，水银柱所受合外力方向向上，应向上移动，若Δp1Δp2，水银柱向下移动，若Δp1＝Δp2，水银柱不动．所以判断水银柱怎样移动，就是分析其合力方向，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，两部分气体都做等容变化，分别对两部分气体应用查理定律：•课堂讲义•课堂讲义上段：p2T2＝p2′T2′，所以p2′＝T2′T2p2，Δp2＝p2′－p2＝(T2′T2－1)p2＝ΔT2T2p2；同理下段：Δp1＝ΔT1T1p1.又因为ΔT2＝ΔT1，T1＝T2，p1＝p2＋hp2，所以Δp1Δp2，即水银柱上移．•借题发挥同一问题可从不同角度考虑，用不同方法求解，培养同学们的发散思维能力．此类问题中，如果是气体温度降低，则ΔT为负值，Δp亦为负值，表示气体压强减小，那么降温后水银柱应该向压强减小得多的一方移动．•课堂讲义•针对训练如图所示，四支两端封闭、粗细均匀的玻璃管内的空气被一段水银柱隔开，按图中标明的条件，当玻璃管水平放置时，水银柱处于静止状态．如果管内两端的空气都升高相同的温度，则水银柱向左移动的是()•答案CD•课堂讲义•课堂讲义解析假设升温后，水银柱不动，则压强要增加，由查理定律，压强的增加量Δp＝pΔTT，而各管原压强p相同，所以Δp∝1T，即T高，Δp小，也就可以确定水银柱应向温度高的方向移动，故C、D项正确．