2.3 查理定律

2.3气体的压强与温度的关系----查理定律气体的体积与温度的关系----盖-吕萨克定律思考：1、气体体积不变时，其压强与温度有什么关系？你的依据什么？2、为什么夏天自行车车胎的气不能打得太足？3、为什么热水瓶倒出一些水后盖上瓶塞，过一段时间后很难取出瓶塞？1.在体积不变的条件下,气体的压强与温度的关系1）等容变化:气体在体积保持不变的情况下发生的状态变化，叫做等容变化。2）实验探究：实验温度(°C)0275787100压强(105Pa)0.911.001.101.201.24温度(°C)0275787100压强(105Pa)0.911.001.101.201.241.00100tPp0)2731(0tppt一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度每升高（或降低）1℃，增加（或减小）的压强等于它在0℃时压强的1/273。0273ppt273tpptt温度T(k)273300330360373压强(105Pa)0.911.001.101.201.24温度t(°C)0275787100压强(105Pa)0.911.001.101.201.24CTpCTp一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，它的压强跟热力学温度成正比。这个规律叫做查理定律。用数学公式来表示：1212ppTT（1）查理定律TpTp查理定律的微观解释（2）等容图线等容过程的p－T图象是一条倾斜的直线，叫做等容线。等容线的延长线通过坐标原点，这时的温度为OK。pT0V1V2P=CTV1V2质量相等时，斜率小的体积大。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℃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：对一定质量的气体因为气体体积不变，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)STS某登山爱好者在攀登珠穆朗峰的过程中，发现他携带的手表表面玻璃发生了爆裂。这种手表是密封的，出厂时给出的参数为：27℃时表内气体压强为1×105Pa；在内外压强差超过6×104Pa时，手表表面玻璃可能爆裂。已知当时手表处的气温为－13℃，则手表表面玻璃爆裂时表内气体压强的大小为Pa；已知外界大气压强随高度变化而变化，高度每上升12m，大气压强降低133Pa，设海平面大气压为1×105Pa，则登山运动员此时的海拔高度约为m。1、用玻意耳定律和查理定律推导出一定质量的气体在压强保持不变的条件下，气体体积和温度之间的关系？作业用玻意耳定律和查理定律推导出一定质量的气体在压强保持不变的条件下，气体体积和温度之间的关系？2211TpTp2112VpVp2211TVTV例题：如果家用热水瓶中的热水没有灌满而被盖紧瓶塞，而且瓶塞的密封程度又很好的话，经过一段时间后再打开瓶塞时可能会比较困难。设灌开水时水温为970C，再次想打开瓶塞时水温为570C，瓶口的横截面积为S=10cm2，大气压为标准值（取P0=105Pa），试估算再次打开瓶塞时手指至少要用多大的向上作用力?分析：被封闭在瓶内的空气为研究对象（不考虑水汽的影响），用查理定律，求出末压强，根据内外压力差求出打开瓶塞所须向上的力。解：P/P0=T/T0，T0=370K，T=330K，代入数据可得：P=0.89×105,手向上作用力为F，则F+PS=P0S，F=PS-P0S=(105-0.89×105)×10×10-4=11N。P0SFPS例题：高压锅的锅盖密封良好，盖上有一个排气孔，上面倒扣一个限压阀，利用其重力将排气孔压住。加热后，当锅内气压达到一定程度时，气体就会把限压阀顶起来，使高压气排出，这样就使锅内能保持一个较高的稳定的压强。设限压阀的质量为m=0.1kg,横截面直径为D=2cm，排气孔直径为d=0.3cm，大气压为标准值（取P0=105Pa），则锅内气压最大可达多少Pa？若压强每增加3.6kPa，水的沸点相应升高10C，那么高压锅内的水温最高能达到多高？解答：高压气刚好把限压阀顶起时，由图知P=P0+mg/S,其中S是排气孔的横截面积（不是限压阀的横截面积，因为只有排气孔面积内的内外气压不同），得P=2.4×105Pa。每增加3.6kPa沸点升高10C，现在压强比标准大气压增加1.4×105Pa，所以沸点升高1.4×105÷（3.6×103）=390C，因此锅内水温最高可达1390C。分析：由刚好把限压阀顶起时的受力图可求当时锅内的压强P，再由压强差求沸点。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5000C时的压强不超过一个大气压，则在200C的室温下充气，电灯泡内气体压强至多能充到多少？P2=0.38P1=0.38(atm)某住宅四楼一居民家厨房发生管道煤气泄漏爆炸事故，爆炸时厨房温度从常温迅速升高到1800℃，请估算此时产生的气体压强约为多少个大气压？（提示：将煤气看作理想气体，在爆炸瞬间近似看做是一等容过程）7atm在室温下两端封闭的均匀的玻璃管水平放置，管内空气被一段水银柱隔开成为左右两部分，左边空气柱长为右边空气柱长度的2倍，如图8-40所示，现将玻璃管投入80℃的热水中，仍保持其水平，那么（）A.水银柱向左移动；B.水银柱向右移动C.水银柱不动；D.不能确定假设水银柱不动则A、B气体将作等容变化ΔP=(ΔT*P)/T因为PA=PB，TA=TB，ΔTA=ΔTB所以ΔPA=ΔPB即水银柱保持不动，选C如果，玻璃管竖直放置则水银如何移动？若A、B两部分气体的温度不同则又如何？3.盖·吕萨克定律一定质量的气体在压强不变时，它的体积与热力学温度成正比。2211TVTVCTV盖·吕萨克定律表明，体积是热力学温度的正比例函数，它的V－T图象是一条倾斜的直线，叫做等压线．延长等容线可以看到，当V=0时，等容线的延长线通过坐标原点，这时的温度为OK等压线(isobar)VT0p1p2V/T=Cp1p2斜率越大表示气体的压强越小烧瓶（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。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。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。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。实验步骤三：2.热力学温度与摄氏温度的关系T=273+tΔT=Δt0K（-273℃）是低温的极限