高一物理：气体的压强、体积与温度的关系

一.气体的状态参量气体的体积、压强、温度气体知识复习1.气体分子所能达到的空间范围称为气体的体积，用字母V来表示。国际单位是m3（立方米）2.气体温度描述气体的冷热程度是气体分子平均动能的标志热力学温度和摄氏温度的关系T=273+t3.容器壁单位面积上所受的气体压力叫气体的压强公式:P=F/S国际单位：Pa（帕斯卡）标准大气压强：相当于76厘米汞柱产生的压强P0=ρgh=13.6×103×9.8×0.76=1.013×105Pa而1.0×105Pa相当于75厘米汞柱产生的压强气体压强的微观本质是由于气体内大量分子做无规则运动过程中，对容器壁频繁撞击的结果。二.气体的压强与体积的关系1.玻意耳定律:一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积成反比。公式:P1V1=P2V2适用条件：压强不太大（与大气压相比）温度不太低（与室温相比）。2.气体的等温变化图象（1）等温图象的特点：等温线是双曲线，温度越高，其等温线离原点越远。（2）在P－1/V图象中为一条过原点的直线.斜率大的温度高.第六章气体定律C.气体的压强与温度的关系体积与温度的关系思考：气体体积不变时，其压强与温度有什么关系？为什么夏天自行车车胎的气不能打得太足？1.在体积不变时,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：DIS实验实验装置实验过程：改变水的温度，测得若干组气体温度和压强的数据。下表是用这个装置测得的若干组一定质量气体的温度、压强的数据，每组数据表示气体处于相应的某一状态．处理这些数据就可以确定气体的压强跟温度之间的定量关系。－273℃)2731(0tppt2.热力学温度与摄氏温度的关系T=273+tΔT=Δt0K（-273℃）是低温的极限在国际单位制中，用热力学温标表示的温度，叫做热力学温度．用符号T表示．它的单位是开尔文，简称开，符号是K。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，就是p=CT或p/T=CC的大小决定于气体的体积、质量和气体种类1787年法国科学家查理（1746—1823）通过实验研究，发现所有气体都遵从以下规律：（1）查理定律表达式设一定质量的某种气体，由压强p1、温度T1的某一状态，经过等容变化，变到压强p2、温度T2的另一状态，则有CTp2211TpTpTpTp)2731(0tpptP0为00C时的压强pt为t0C时的压强一定质量的气体，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。点击:查理定律的微观解释一定质量的气体，在体积不变的情况下，单位体积内所含有的分子数是不变的。当温度升高时，分子的运动加剧，分子的平均速率增大。因而，不仅单位时间内分子撞击器壁的次数增多，而且每次撞击器壁的冲力也增大，所以气体的压强增大。温度降低时，情况恰好相反。（2）等容图线（isochore）查理定律表明，压强是热力学温度的正比例函数，它的p－T图象是一条倾斜的直线，叫做等容线．延长等容线可以看到，当p=0时，等容线的延长线通过坐标原点，这时的温度为OK．pT0V1V2P/T=CV1V2斜率越大表示气体的体积越小例题精选：在容积不变的容器内封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)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,当气体压强为1.0×105Pa时,则温度升高到多少摄氏度？68.25℃练一练例题：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，当经过一段时间后再拉出瓶塞时会比较困难。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，外界大气压为P0=105Pa，试估算再次打开瓶塞时至少要用多大的向上拉力?（不计重力）分析：以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。解答：把瓶塞近似看作圆柱体，其受力图。手指向上作用力为F，则F+PS=P0S，P/P0=T/T0，其中T0=370K，T=330K，得出P再代入数据可得：F=11N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。拓展实验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：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练习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？自主活动怎样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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