8.2气体的等容变化和等压变化

第二节气体的等容变化和等压变化第八章气体可否认为气体的压强随温度的升高而升高,随温度的降低而降低?气体的等容变化1．气体的等容变化：一定质量的某种气体，在体积不变时，压强随温度的变化叫做等容变化。思考：为什么半杯热水凉下来后难以打开？实验目的：研究一定质量的气体在体积保持不变的情况下，它的压强怎样随温度的变化而变化。实验仪器：烧瓶（带软木塞），玻璃管，橡皮连接管，水银压强计，温度计，盛水容器，冰，冷水，（几种不同温度的）热水。实验方法：调节水银压强计的可动管A，使B管水银面始终保持在同一水平面上。改变气体温度，得到多次压强值。实验步骤一：一只烧瓶上连一根玻璃管，用橡皮管把它跟一个水银压强计连在一起，从而在烧瓶内封住一定质量的空气。上下移动压强计，使得其中的两段水银柱的高度在同一水平面上。标记下Ｂ管水银柱的高度。将烧瓶放入纯净冰水混合物中，观察压强计水银柱的高度变化情况。瓶中气温降低(温度为T1），B柱上升，A柱下降。瓶中气体体积减小。A管下降，使Ｂ管中水银柱高度与开始时相同,保证气体体积不变.记录下ＡＢ水银柱的高度差h1，以得出内外气体压强之差。实验步骤二：将烧瓶放入某一温度的热水中（水温可由温度计测出T2），观察压强计中水银柱的高度变化情况。气体温度上升，Ａ柱上升，Ｂ柱下降，瓶内气体体积增大。上提Ａ管，仍然使Ｂ管水银柱的高度与开始时相同，保证气体体积不变。再记录下ＡＢ管水银柱高度之差H2，以得出内外气体压强之差。实验步骤三：1．由水银压强计分别读出多次的压强Ｐ0,Ｐ1，Ｐ２，Ｐ３。2．由温度计所测出相应的摄氏温度ｔ0,t１，t２，t３。3．由以上数据得出气体压强和温度之间的定性关系压强随着温度的升高而增大，随着温度的降低而减小，但压强Ｐ和温度ｔ不是正比关系。实验处理：1、一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度每升高(降低)１℃，气体的压强增大(减小)０℃时压强的1/273。数学表达式为:Pt=P0+（P0/273）t2、将上式变形得：Ｐt／（273＋t）＝Ｐ0／273得公式：Ｐ１／Ｔ１＝Ｐ２／Ｔ２（气体压强与热力学温度成正比。）一、查理定律3．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）．（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．一、查理定律表达式：Ｐ１／Ｔ１＝Ｐ２／Ｔ２或P/T=C（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与摄氏温度的变化t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一．一、查理定律二、实验图象：实验图象可分为P—t图象和P—T图象。但可用下图一同表现出来。想一想：为什么Ｏ点附近用虚线？图中以Ｏ为原点的是Ｐ－Ｔ图象，以Ｏ′为原点的是Ｐ－ｔ图象。三、微观解释:一定质量的气体，在体积不变时，它的单位体积内的分子数不变，当温度升高时，气体分子的平均动能增大，平均速率增大，压强增大，反之，压强减小。四、例题精选：１．封闭在容积不变的容器内装有一定质量的气体，当它的温度为27℃时，其压强为4×104Pa，那么，当它的温度升高到37℃时，它的压强为多大？解：因为气体体积不变，故气体为等容变化。变形可得：Ｐ２＝Ｐ１·（Ｔ２／Ｔ１）＝4×104·310/300＝4.13×104(Pa)答：它的压强为4.13×104Pa.由查理定律可知：Ｐ１／Ｔ１＝Ｐ２／Ｔ２初态：Ｐ1＝4×104Pa，Ｔ1＝t1+273=27+273=300K末态：Ｐ2未知，Ｔ2＝t2+273=37+273=310K１．封闭在容器中的气体，当温度升高时，下面的哪个说法是正确的（）（不计容器的膨胀）Ａ．密度和压强均增大；Ｂ．密度增大，压强减小；Ｃ．密度不变，压强增大；Ｄ．密度增大，压强不变。C2．一个密闭容器里的气体，在０℃时压强8×104Pa,给容器加热,气体的压强为1.0×105Pa时温度升高到多少摄氏度？68.25℃练一练（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P－T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P－T图象，其延长线经过坐标原点，斜率反映体积大小，如图所示．五、等容线（3）一定质量气体的等容线的物理意义．①图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一根等容线上各状态的体积相同②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，V2V1．五、等容线应用①汽车、拖拉机里的内燃机，就是利用气体温度急剧升高后压强增大的原理，推动气缸内的活塞做功．②打足了气的车胎在阳光下曝晒会胀破③水瓶塞子会迸出来．气体的等压变化1．等压过程：一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度的变化叫做等压变化。2．一定质量气体的等压变化：3．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）.（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．V1T1V2T2=VT=C表达式：或：（3）在V/Ｔ=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Vt（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）的体积是相同的．（5）解题时前后两状态的体积单位要统一．（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V－T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V－T图象，其延长线经过坐标原点，斜率反映压强大小，如图所示：4．等压线（3）一定质量气体的等压线的物理意义①图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一根等压线上各状态的压强相同．②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,P2P1．小结：表达式：Ｐ１／Ｔ１＝Ｐ２／Ｔ２或P/T=C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V1T1V2T2=VT=C表达式：或：例题1:某种气体在状态Ａ时压强2×105Pa,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.ABC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=1.5×105PaPBTBPCTC=1.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．压强不变，体积增大，温度降低C说图8.2—62.将质量相同的同种气体A、B分别密封在体积不同的两容器中，保持两部分气体体积不变，A、B两部分气体压强温度的变化曲线如图8.2—6所示，下列法正确的是（）A.A部分气体的体积比B部分小B.A、B直线延长线将相交于t轴上的同一点C.A、B气体温度改变量相同时，压强改变量也相同D.A、B气体温度改变量相同时，A部分气体压强改变量较大ABD3.查理定律的正确说法是一定质量的气体，在体积保持不变的情况下()A.气体的压强跟摄氏温度成正比B.气体温度每升高1℃，增加的压强等于它原来压强的1/273C.气体温度每降低1℃.减小的压强等于它原来压强的1/273D.以上说法都不正确D图8.2—114.如图8.2—11所示，汽缸中封闭着温度为100℃的空气，一重物用绳索经滑轮跟缸中活塞相连接，重物和活塞都处于平衡状态，这时活塞离气缸底的高度为10cm，如果缸内空气变为0℃，重物将上升cm。2.685.一定质量的气体当体积不变而温度由100℃上升到200℃时，其压强()A.增大到原来的两倍B.比原来增加100/273倍C.比原来增加100/373倍D.比原来增加1/2倍C