气体的等容变化与等压变化1

气体的等容变化查理定律Back一．定义:质量一定的气体,在体积不变的情况下所发生的变化过程.气体的等容变化二．思考：为什么隔夜的水杯(半杯水)难以打开？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?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。实验目的：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。实验仪器：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。实验方法：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。实验步骤一：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。实验步骤三：一．由水银压强计分别读出多次的压强Ｐ0,Ｐ1，Ｐ２，Ｐ３。二．由温度计所测出相应的摄氏温度ｔ0,t１，t２，t３。三．由以上数据得出气体压强和温度之间的定性关系实验处理：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。(I)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:查理定律（Ｐt－Ｐ0）/ｔ＝Ｐ0／273℃(II)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。）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。图中以Ｏ为原点的是Ｐ－Ｔ图象，以Ｏ`为原点的是Ｐ－ｔ图象。Ｏ`：坐标(273,0)。Po：0℃时气体的压强大小。θ：tgθ=P0/2730℃时压强的１／273。想一想：为什么Ｏ点附近用虚线？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）．2211TpTpCTp可写成或（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）成立条件：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）的压强是相同的．（5）解题时前后两状态压强的单位要统一．4．等容线（l）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．（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．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。本节介绍一定质量的气体在压强不太大，温度不太低的情况下，保持体积不变时，气体压强随温度的变化关系：（Ⅱ）一定质量的气体，在体积不变的情况下，它的压强跟热力学温度成正比。数学表达式：小结通过实验得出变化规律－－－查理定律：（Ⅰ）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1/273数学表达式：(Pt－P0)/t＝P0/273℃P1/T1=P2/T2（T为热力学温度）二、等压过程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．2．一定质量气体的等压变化．演示：•如图所示，改变瓶中气体温度，上下移动A管使U型管中两水银面保持在同一水平位置（即使瓶中的气体压强保持等于外界大气压强不变）可得到，气体温度升高，体积增大；气体温度降低，体积减小．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）.2211TVTVCTV可写成或（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）成立条件：气体质量一定，压强不变．（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一．4．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．（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：•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．１．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3．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。初态：Ｐ１＝4×104Pa，Ｔ１＝t1+273=27+273=300K。末态：Ｐ２未知，Ｔ２＝t2+273=37+273=310K。由查理定律可知：Ｐ１／Ｔ１＝Ｐ２／Ｔ２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。