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气体的等压变化和等容变化一、气体的等压变化猜想：在等压变化中，气体的体积与温度可能存在着什么关系？1.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。一、气体的等压变化1.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。盖-吕萨克（Gay-Lussac，1778—1850年）法国化学家、物理学家。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”。一、气体的等压变化1.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。一、气体的等压变化1.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。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，其体积𝑉与热力学温度𝑇成正比。3.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。其延长线经过坐标原点，斜率反映压强大小。𝑽=𝑪𝑻𝑽𝑻=𝑪或一、气体的等压变化一定质量气体的等压线的物理意义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。𝑝2𝑝1一、气体的等压变化1.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。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，其体积𝑉与热力学温度𝑇成正比。𝑽=𝑪𝑻𝑽𝑻=𝑪或体积𝑉与热力学温度𝑇成正比可以表示为另外形式：𝑽𝟏𝑻𝟏=𝑽𝟐𝑻𝟐或𝑽𝟏𝑽𝟐=𝑻𝟏𝑻𝟐一、气体的等压变化盖-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。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。例题1：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ACDh二、气体的等容变化猜想：在等容变化中，气体的压强与温度可能存在着什么关系？1.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。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1℃，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（1766-1844）的实验完全证实。查理（Charles，1746－l823）二、气体的等容变化1.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。二、气体的等容变化1.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。二、气体的等容变化1.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。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=𝑪𝑻𝒑𝑻=𝑪或二、气体的等容变化1.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。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=𝑪𝑻𝒑𝑻=𝑪或3.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。其延长线经过坐标原点，斜率反映体积大小。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。𝑉2𝑉1二、气体的等容变化压强𝑝与热力学温度𝑇成正比可以表示为另外形式：𝒑𝟏𝑻𝟏=𝒑𝟐𝑻𝟐或𝒑𝟏𝒑𝟐=𝑻𝟏𝑻𝟐1.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。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=𝑪𝑻𝒑𝑻=𝑪或二、气体的等容变化查理定律说明二、气体的等容变化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。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。例题2：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-40℃~90℃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＝20℃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）。公式：𝒑𝑽=𝑪𝟏2.査理定律：1.玻意耳定律：3.盖-吕萨克定律：这些定律都是在压强不太大、温度不太低的条件下总结出来的。气体实验定律公式：𝒑𝑻=𝑪𝟐公式：𝑽𝑻=𝑪𝟑三、理想气体1.理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体。在温度不低于零下几十摄氏度、压强不超过大气压的几倍时，把实际气体当成理想气体来处理，误差很小。2.理想气体的特点（1）理想气体是不存在的，是一种理想模型。（2）在温度不太低，压强不太大时实际气体都可看成是理想气体。（4）从能量上说：理想气体的微观本质是忽略了分子力，没有分子势能，理想气体的内能只有分子动能。（3）从微观上说：分子间以及分子和器壁间，除碰撞外无其他作用力，分子本身没有体积，即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间。三、理想气体1.理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体。2.理想气体的特点（1）理想气体是不存在的，是一种理想模型。（2）在温度不太低，压强不太大时实际气体都可看成是理想气体。（4）从能量上说：理想气体的微观本质是忽略了分子力，没有分子势能，理想气体的内能只有分子动能。（3）从微观上说：分子间以及分子和器壁间，除碰撞外无其他作用力，分子本身没有体积，即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间。一定质量的理想气体的内能仅由温度决定，与气体的体积无关。一定质量的理想气体，由初状态（𝑝1、𝑉1、𝑇1）变化到末状态（𝑝2、𝑉2、𝑇2）时，两个状态的状态参量之间的关系为：方程具有普遍性三、理想气体𝒑𝟏𝑽𝟏𝑻𝟏=𝒑𝟐𝑽𝟐𝑻𝟐当温度T保持不变当体积V保持不变当压强p保持不变𝒑𝑽=𝑪（𝑻）𝒑𝑻=𝑪（𝑽）𝑽𝑻=𝑪（𝒑）𝒑𝑽𝑻=𝑪或例题3：关于理想气体的性质，下列说法中正确的是（）A．理想气体是一种假想的物理模型，实际并不存在B．理想气体的存在是一种人为规定，它是一种严格遵守气体实验定律的气体C．一定质量的理想气体，内能增大，其温度一定升高D．氦是液化温度最低的气体，任何情况下均可视为理想气体ABC例题4：如图所示，一定质量的某种理想气体从A到B经历了一个等温过程，从B到C经历了一个等容过程。分别用pA、VA、TA和pB、VB、TB以及pC、VC、TC表示气体在A、B、C三个状态的状态参量，那么A、C状态的状态参量间有何关系呢？𝑝𝑉𝐴𝐵𝐶𝑂例题5：一定质量的理想气体，处于某一状态，经过下列哪个过程后会回到原来的温度（）A．先保持压强不变而使它的体积膨胀，接着保持体积不变而减小压强B．先保持压强不变而使它的体积减小，接着保持体积不变而减小压强C．先保持体积不变而增大压强，接着保持压强不变而使它的体积膨胀D．先保持体积不变而减小压强，接着保持压强不变而使它的体积膨胀AD四、气体实验定律的微观解释1.玻意耳定律的微观解释：一定质量的某种理想气体，温度保持不变，体积减小时，分子的数密度增大，单位时间内、单位面积上碰撞器壁的分子数就多，气体的压强增大。2.盖-吕萨克定律的微观解释：一定质量的某种理想气体，温度升高时，只有气体的体积同时增大，使分子的数密度减小，才能保持压强不变。3.查理定律的微观解释：一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的数密度保持不变。在这种情况下，温度升高时，气体的压强增大。1．一定质量的气体，体积保持不变，下列过程可以实现的是（）A．温度升高，压强增大B．温度升高，压强减小C．温度不变，压强增大D．温度不变，压强减小A2．图表示0.2mol的某种气体的压强与温度的关系图象，图中p0为标准大气压，问气体在B状态时的体积多大？5.6L3．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）重物上升2.6cm4．对于一定质量的理想气体，下列状态变化中可能的是（）A．使气体体积增加而同时温度降低B．使气体温度升高，体积不变、压强减小C．使气体温度不变，而压强、体积同时增大D．使气体温度升高，压强减小，体积减小A