8.2气体的等容变化和等压变化

第八章气体2.气体的等容变化和等压变化——查理定律、盖·吕萨克定律由上一节可知气体的压强、体积、温度三个状态参量之间存在一定的关系。本节我们研究另外两种特殊情况：一定质量的气体，在体积不变的条件下其压强与温度变化时的关系及压强不变的条件下其体积和温度的变化关系。气体的等容变化气体在体积不变的状态下，压强随温度的变化叫做等容变化。等容变化解析等容实验视频一定质量的气体，在体积不变的情况下，各种气体的压强与温度之间都有线性关系。查理定律查理定律0Pt/0CAB0PT/KAB273.15气体等容变化图像查理定律由甲可以看出，在等容过程中，压强跟摄氏温度是一次函数关系，不是简单的正比例关系。如果把甲图的AB直线延长至与横轴相交，把交点当做坐标原点，建立新的坐标系，此时压强与温度的关系就是正比例关系了。图乙坐标原点的意义为“气体压强为0时其温度为0”。可以证明，当气体的压强不太大，温度不太低时，坐标原点代表的温度就是热力学温度的零度。所以说，在P-T图线中，一定质量某种气体的等容线是一条通过坐标原点的直线。查理定律查理定律可以表述为：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强P跟热力学温度T成正比。即TPP=CTCTP或C查理定律压强P与热力学温度成正比可以表示为另外形式即2211TPTP或2121TTPP查理定律适用条件：(1)压强不太大，温度不太低；(2)气体的质量和体积都不变。（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．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．小试身手1.由查理定律可知，一定质量的理想气体在体积不变时，它的压强随温度变化关系如图中实线表示。把这个结论进行合理外推，便可得出图中t0＝℃；如果温度能降低到t=0K，那么气体的压强将减小到Pa。－2730t(℃)p(Pa)0t0小试身手2．一定质量的理想气体在等容变化过程中测得，气体在0℃时的压强为P0，10℃时的压强为P10，则气体在11℃时的压强在下述各表达式中正确的是()27301011PPP273100011PPP273101011PPP1011283284PPA.C.D.B.AD气体的等压变化等容变化解析当压强保持不变时,体积和温度之间的变化叫做等压变化。等压实验视频0VT气体等压变化图像盖-吕萨克定律盖-吕萨克定律可以表述为：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积V跟热力学温度T成正比。盖-吕萨克定律盖-吕萨克定律体积与热力学温度成正比可以表示:即V=CT或这里的C和玻意耳定律、查理定律表达式中的C都泛指比例常数，它们并不相等。VCT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适用条件：①压强不太大，温度不太低；②气体的质量和压强都不变。（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．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，V2V1．1.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)小试身手①缸内气体温度降低,压强减小,故活塞下移,重物上升.②分析可知缸内气体作等压变化.设活塞截面积为Scm2,气体初态体积V1=10Scm3,温度T1=373K,末态温度T2=273K，体积设为V2=hScm3(h为活塞到缸底的距离)2121TTVV据可得h=7.4cm则重物上升高度Δh=10－7.3=2.7cm答案本节小结等容变化过程，以及查理定律的内容公式等压变化过程变化，以及盖-吕萨克定律的内容公式例题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.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=1.5×105PaABC高考链接ACD1.（2008年上海）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，右管内的水银柱沿管壁上升h解析h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；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。谢谢，再见！