8.2气体的等容变化和等压变化

第八章气体第2节气体的等容变化和等压变化等容变化：一定质量的某种气体，在体积不变时，压强随温度的变化.猜想在等容变化中，气体的压强与温度可能存在着什么关系？一、等容变化查理是法国物理学家.1746年11月12日诞生于法国卢瓦雷的贝奥京西.大约在1787年，查理着手研究气体的膨胀性质，发现在压力一定的时候,气体体积的改变和温度的改变成正比.他进一步发现，对于一定质量的气体，当体积不变的时候，温度每升高l℃，压力就增加它在0℃时候压力的1／273.查理还用它作根据，推算出气体在恒定压力下的膨胀速率是个常数.这个预言后来由盖·吕萨克和道尔顿（1766一1844）的实验完全证实.查理（Jacques-Alexandre-CésarCharles，1746－l823）1.查理生平介绍一、等容变化2.实验视频视频演示视频演示一、等容变化0Pt/0CAB0PT/KAB273.15气体等容变化图像3.等容变化的图象一、等容变化(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．3.等容变化的图象——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．一、等容变化(3)一定质量气体的等容线的物理意义．3.等容变化的图象——等容线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，V2V1．一、等容变化p=CTpCT或2、公式表述：1、文字表述：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.1212ppTT或压强p与热力学温度T成正比可以表示为另外形式1122pTpT4.查理定律一、等容变化（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．5.查理定律的说明（3）在p/T=C中的C与气体的种类、质量、体积有关．（2）适用条件：气体质量一定，体积不变．（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．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．一、等容变化高压锅内的食物易熟6.应用一、等容变化打足了气的车胎在阳光下曝晒会胀破6.应用一、等容变化1.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3.5atm，最低胎压不低于1.6atm，那么,在t＝20C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）等容变化查理定律1212ppTTt＝－40C时，即T=233K时的胎压等于1.6atmt＝90C时，即T=363K时的胎压等于3.5atmmin1.6233(27320)pKKmax3.5363(27320)pKKpmin=2.01atmpmax＝2.83atm等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度的变化.猜想在等压变化中，气体的体积与温度可能存在着什么关系？二、等压变化盖·吕萨克（UosephLollisGay—lussac，1778—1850年）法国化学家、物理学家.1.盖·吕萨克生平介绍盖·吕萨克1778年9月6日生于圣·莱昂特.1800年毕业于巴黎理工学校.1850年5月9日，病逝于巴黎，享年72岁.1802年，盖·吕萨克发现气体热膨胀定律(即盖·吕萨克定律)压强不变时，一定质量气体的体积跟热力学温度成正比.即V1/T1=V2/T2=……=C恒量.其实查理早就发现压强与温度的关系，只是当时未发表，也未被人注意.直到盖-吕萨克重新提出后，才受到重视.早年都称“查理定律”，但为表彰盖-吕萨克的贡献而称为“查理-盖吕萨克定律”.二、等压变化2.实验视频二、等压变化0VT气体等压变化图像3.等压变化的图象二、等压变化（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.3.等压变化的图象——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．二、等压变化（3）一定质量气体的等压线的物理意义3.等压变化的图象——等压线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p2p1．二、等压变化V=CTVCT或2、公式表述：1、文字表述：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T成正比.1212VVTT或体积V与热力学温度T成正比可以表示为另外形式1122VTVT4.盖—吕萨克定律二、等压变化5.盖—吕萨克定律说明（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．（3）在V/Ｔ=C中的C与气体的种类、质量、压强有关．（2）适用条件：气体质量一定，压强不变．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）的体积是相同的．（5）解题时前后两状态的体积单位要统一．二、等压变化ACD2.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hB.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hp0+ρghpxpp0+ρgxp0+ρgx=p0+ρgh封闭气体温度和压强不变，体积不变体积增大，则右管内的水银柱沿管壁上升VCT小结：一定质量的气体在等容变化时，遵守查理定律．1212VVTTVCT可写成或1212ppTTpCT可写成或一定质量的气体在等压变化时，遵守盖·吕萨克定律练一练1.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10cm,如果缸内空气变为0℃,问:①重物是上升还是下降？②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)温度降低压强减小,故活塞下移,重物上升.pCT利用等容变化等压变化1212VVTT得h=7.4cm重物上升高度Δh=10－7.4=2.6cm练一练2.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玻意耳定律pAVA=pBVBpB=105Pa查理定律pC=1.5×105PaccBBTpTp练一练3.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17ºC，B气体的温度是27ºC，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10ºC，在此过程中活塞向哪个方向移动？AB设想先保持A、B的体积不变对A有AAAAAppTTp290300对B有BBBBBppTTp300310活塞向右移动。查理定律1212ppTTpA＝pB练一练4.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？,V054051V30°051VGp0SpS/cos30°0cos30cos30SppSG2×105Pa活塞运动到卡环处之前做等压变化010054VTVT0145TT继续升温，做等体积变化2211pTpTPa102358511122.ppTTp