8-2气体的等容变化和等压变化

一、玻意耳定律1、内容:一定质量某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比。2、公式：pV=常数或p1V1=p2V23.条件:一定质量气体且温度不变4、适用范围：温度不太低，压强不太大复习回顾二.等温变化图象1、特点:(1)等温线是双曲线的一支。(2)温度越高,其等温线离原点越远.2、图象意义:(1)物理意义:反映压强随体积的变化关系(2)点意义:每一组数据---反映某一状态8.2气体的等容变化和等压变化——查理定律、盖·吕萨克定律阅读课文,回答以下问题:1、什么是气体的等容变化过程?2、气体的等容变化遵循什么规律?3、什么是气体的等压变化过程?4、气体的等压变化遵循什么规律?一、气体的等容变化1．等容过程：气体在体积不变的情况下发生的状态变化过程叫做等容过程．2．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）适用条件：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一.3.说明:4．等容线（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．（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．5．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，同一条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．•描述一定质量的气体作等容变化的过程的图线是下图中哪些()•答案：CD等容过程的p－T和p－t图象如图所示．二、气体的等压变化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．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）适用条件：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一．3.说明: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．5．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，同一条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．•等压过程的V－T和V－t图象如图所示．•如图，一导热性良好的气缸内用活塞封住一定量的气体(不计活塞与缸壁摩擦)，当温度升高时，改变的量有•()•A．活塞高度hB．气缸体高度H•C．气体压强pD．弹簧长度L•答案：B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．2211TVTVCTV可写成或2211TpTpCTp可写成或等容变化的分比定律112112TT-TPP-PTTTTPPTP-PP1212得，2211TpTp由查理定律得令表明：一定质量的气体在体积不变的条件下，压强的变化量与热力学温度的变化量成正比。等压变化的分比定律温度的变化量成正比。体积的变化量与热力学压强不变化的条件下，即：一定质量的气体在得令得吕萨克定律由盖TTVVTTTVVVTTTVVVTVTV12121121122211,.例题: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=1.5×105PaccBBTpTpABC随堂练习练习1、密闭在容积不变的容器中的气体，当温度降低时：A、压强减小，密度减小;B、压强减小，密度增大；C、压强不变，密度减小；D、压强减小，密度不变练习2、下列关于一定质量的气体的等容变化的说法中正确的是：A、气体压强的改变量与摄氏温度成正比；B、气体的压强与摄氏温度成正比；C、气体压强的改变量与热力学温度的改变量成正比；D、气体的压强与热力学温度成正比。DCD2.在冬季,剩有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚,第二天拔瓶口的软木塞时觉得很紧,不易拔出来,主要原因是(D).(A)软木塞受潮膨涨(B)瓶口因温度降低而收缩变小(C)白天气温升高,大气压强变大(D)瓶内气体因温度降低而压强减小3.一定质量的空气，270C时的体积为1.0×10-2m3，在压强不变的情况下，温度升高1000C时体积是多大？4一定质量的某种气体自状态A经过状态C变化到状态B，这一过程中V-T图上的表示如图所示，则（）•A.在过程AC中，气体的压强不断变大•B.在过程CB中，气体的压强不断变小•C.在状态A时，气体的压强最大•D.在状态B时，气体的压强最大5.如图所示，一定质量的理想气体的三种升温过程，那么，以下四种解释中，哪些是正确的（）。A.a-d的过程气体体积增加B.bd的过程气体体积不变C.c-d的过程气体体积增加D.a-d的过程气体体积减小6.一定质量的气体，压强保持不变，下列过程可以实现的是（）•A.温度升高，体积增大•B.温度升，高体积减小C.温度不变，体积增大D.温度不变，体积减小•如图1所示，容器A和B分别盛有氢气和氧气，用一段水平细玻璃管连通，管内有一段水银柱将两种气体隔开．当氢气的温度为0℃、氧气温度为20℃时，水银柱保持静止．判断下列情况下，水银柱将怎样移动？•(1)两气体均升高20℃；•(2)氢气升高10℃，氧气升高20℃；•(3)若初状态如图2所示且气体初温相同，则当两气体均降低10℃时，水银柱怎样移动？解析：由查理定律p1T1＝p2T2得：p1T1＝p2T2＝p1－p2T1－T2＝ΔpΔT，即Δp＝ΔTT1p1.对于图1，氢气和氧气的初压强相同，设为p.当温度变化时，先假设水银柱不动．(1)ΔpA＝20273p0，ΔpB＝20293p0因ΔpAΔpB，故水银柱向B容器一方移动．(2)ΔpA＝10273p0，ΔpB＝20293p0因ΔpAΔpB，故水银柱向A容器一方移动．(3)ΔpA＝－10TpA0，ΔpB＝－10TpB0因pApB，故|ΔpA||ΔpB|水银柱向A容器一方(向下)移动．•答案：(1)向B移动(2)向A移动(3)向A(下)移动点评：①判断液柱的移动往往采用假设法，即要知怎么动，先假设它不动，然后由查理定律判断分析．②一定质量的气体，从初状态(p、T)开始，经过一个等容变化过程，其压强的变化量Δp与温度的变化量ΔT的关系为：Δp＝ΔTTp，这是查理定律的变化式．•灯泡内充有氮氩混合气体，如果要使灯泡内的混合气体在500℃时的压强不超过1atm，在20℃下充气，灯泡内气体的压强至多能充到多少？•答案：0.38atm•解析：以灯泡内气体为研究对象，温度升高时体积不变，初状态为20℃，末状态温度为500℃，压强为1atm.应用查理定律即可求出初状态的压强．则以灯泡内气体为研究对象．由查理定律可得p1T1＝p2T2，可求得p1＝T1T2p2把T1＝(273＋20)K＝293K，T2＝(273＋500)K＝773K和p2＝1atm代入得p1＝293773×1atm＝0.38atm.•体积为V＝100cm3的空心球带有一根有刻度的均匀长管，管上共有N＝101个刻度，设长管与球连接处为第一个刻度，以后顺序往上排列，相邻两刻度间管的体积为0.2cm3，水银液滴将球内空气与大气隔开，如图所示．当温度t＝5℃时，水银液滴在刻度为N＝21的地方．那么在此大气压下，能否用它测量温度？说明理由，若能，求其测量范围．(不计热膨胀)．•解析：首先应明确气体做等压变化，符合盖·吕萨克定律条件，根据该定律及其推论由体积变化进而求温度的变化．•因为管口和大气相通，所以球内气体的体积随温度的升高而膨胀，气体是等压变化，根据盖·吕萨克定律：V1T1＝V2T2＝ΔVΔT＝恒量．•温度的增加与体积的增加成正比，所以可以用来测量温度．•测量温度的范围应该为气体的体积从V1＝100cm3等压变化到V2＝100cm3＋100×0.2cm3＝120cm3，这个范围所对应的气体温度T1～T2之间，根据题意当T0＝273K＋5K＝278K时，气体的体积•V0＝(100＋20×0.2)cm3＝104cm3.根据盖·吕萨克定律：V0T0＝V1T1所以T1＝V1T0V0＝100×278104K＝267.3KV0T0＝V2T2所以T2＝V2T0V0＝120×278104K＝320.8k又267.3K＝－5.7℃，320．8K＝47.8℃能测量温度的范围是－5.7℃～47.8℃.•答案：能；测量温度的范围是－5.7℃～47.8℃.•点评：本题易出错在：①错将体积用刻度数乘以0.2cm3，漏掉了空心球的体积．•②错把摄氏温度当成热力学温度．•③计算时应采用热力学温度．•(2010·哈尔滨市模拟)如图所示，A气缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体，温度为27℃，活塞与气缸底部距离为h，活塞截面积为S.气缸中的活塞通过滑轮系统挂一重物，质量为m.若不计一切摩擦，当气体的温度升高10℃且系统稳定后，求重物m下降的高度．答案：130h解析：初末状态，物块静止，可知绳中拉力大小相等，分析活塞可知，气体发生等压变化．由盖·吕萨克定律知：V1T1＝V2T2＝ΔVΔT，V1＝Sh，ΔV＝SΔhT1＝300K，解得Δh＝hT1ΔT＝130h.•图甲所示是一定质量的理想气体由状态A经过状态B变为状态C的V－T图象．已知气体在状态A时的压强是1.5×105Pa.•(1)说出A到B过程中压强变化的情形，并根据图象提供的信息，计算图中TA的温度值．•(2)请在图乙坐标系中，作出由状态A经过状态B变为状态C的p－T图象，并在图线相应位置上标出字母A、B、C.如果需要计算才能确定有关坐标值，请写出计算过程．解析：(1)由图甲可以看出，A与B的连线的延长线过原点O，所以从A到B是一个等压变化，即pA＝pB.根据盖·吕萨克定律可得VA/TA＝VB/TB，所以TA＝VATBVB＝0.4×3000.6K＝200K.(2)由图甲可以看出，从B到C是一个等容变化，根据查理定律得pB/TB＝pC/TC.所以pC＝TCpBTB＝400×1.5×105300Pa＝2.0×105Pa.则可画出由状态A经B到C的p－T图象如图所示．•答案：(1)200K(2)如图所示．•点评：在不同的图象中，只能表达两个状态参量的关系，第三个参量可通过状态方程或气体实验定律求得．•如图为0.2mol的某种理想气体压强和温度关系图线，p0为标准大气压，则在状态B时，气体体积为多少？•答案：5.6L解析：由图可知理想气体在C点为标准大气压下，又知气体的物质的量为0.2mol，故气体体积Vc＝0.2mol×22.4L/mol＝4.48L.气体从C→A为等容变化，故VC＝VA＝4.48L，而从A→B为等压变化，由盖·吕萨克定律知：VATA＝VBTB，所以4.48400＝VB227＋