气体压强和温度的关系课件.ppt

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1、欧姆龙贸易（上海）有限公司气体的压强与温度的关系气体的压强与温度的关系实验研究实验研究: :1.1.实验装置实验装置2.2.实验条件实验条件: :气体质量气体质量, ,体积一定体积一定, ,大气压强已知大气压强已知3.3.实验目的实验目的: :研究气体压强与温度的关系研究气体压强与温度的关系4.4.实验方法实验方法: :控制变量法控制变量法欧姆龙贸易（上海）有限公司实验过程实验过程: :如图所示，容器中装有一定质量的气体，它与压强计相连，压强计中如图所示，容器中装有一定质量的气体，它与压强计相连，压强计中B B管水银面与管水银面与A A管水银面管水银面D D处一样高，初始容器处一样高，初始容器

2、C C置于冰水混合物中置于冰水混合物中, ,温度温度为为00。现将容器。现将容器C C浸入温度为浸入温度为tt的温水中，并通过调整压强计的的温水中，并通过调整压强计的B B管管的高度后，使的高度后，使A A管水银面仍在管水银面仍在D D处。处。欧姆龙贸易（上海）有限公司查理定律查理定律: : 一定质量的气体，在体积保持不变的情况下，温度每升高一定质量的气体，在体积保持不变的情况下，温度每升高或降低或降低11，( (增加或减小）的压强等于它在增加或减小）的压强等于它在00时压强的时压强的1 1273273。000273ttppp实验结论实验结论: :00的压强的压强p p0 0 ，而不是指大气压

3、强；而不是指大气压强；tt的压强的压强p pt t ；t t是从是从00升到最终的温度变化。升到最终的温度变化。 欧姆龙贸易（上海）有限公司实验结论 一定质量气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比这个结论叫查理定律欧姆龙贸易（上海）有限公司 法国科学家贾奎斯亚历山大凯萨查理，法国科学家贾奎斯亚历山大凯萨查理， 17461746年年1111月月1212日生日生于于法法国，年轻时广泛学习多种科学。国，年轻时广泛学习多种科学。 1783 1783年，年，3737岁的查理意识到热气球的使用可能产岁的查理意识到热气球的使用可能产生巨大的影响，因此在气球灌入氢，他认为氢比空气生巨大的影响，因此在

4、气球灌入氢，他认为氢比空气轻，可以更有效的使气球上升。同年轻，可以更有效的使气球上升。同年8 8月月2727日，查理把日，查理把他的氢气球释放升空，这是人类第一次以氢气球成功他的氢气球释放升空，这是人类第一次以氢气球成功的完成了无载人的飞行。其后数年间，这种灌氢的气的完成了无载人的飞行。其后数年间，这种灌氢的气球在法国大行其道，被称为查理气球。同年球在法国大行其道，被称为查理气球。同年1111月，月，查理乘坐热气球飞越巴黎，这是氢气球首次成功的载查理乘坐热气球飞越巴黎，这是氢气球首次成功的载人飞行。人飞行。 1823 1823 年年4 4月月7 7日，日，查理逝世于巴黎，享年查理逝世于巴黎，享

5、年7777岁。岁。他以物理学家、化学家、数学家、发明家留名科学史。他以物理学家、化学家、数学家、发明家留名科学史。 历史回眸之一欧姆龙贸易（上海）有限公司 17871787年，查理研究气体性质时，他量度氧、年，查理研究气体性质时，他量度氧、氮、氢、二氧化碳以及空气等气体在氮、氢、二氧化碳以及空气等气体在00与与100100变化的情形，发现每种气体当体积维持一变化的情形，发现每种气体当体积维持一定时，一定量的气体，其温度每升降定时，一定量的气体，其温度每升降1 1摄氏度，摄氏度，其压强会增减其在其压强会增减其在0 0摄氏度时压强的摄氏度时压强的 1 1273273，这就是著名的查理定律。这就是著

6、名的查理定律。 历史回眸之二查理定律发现和热力学温标的诞生欧姆龙贸易（上海）有限公司p pt t p p0 0（1 1t t273273） 欧姆龙贸易（上海）有限公司 例例1:1:在密闭容器中有一定质量的理想气体，不计容器在密闭容器中有一定质量的理想气体，不计容器体积的变化。当容器内气体的温度由体积的变化。当容器内气体的温度由300300K K升高升高3030K K时，时，增加的压强增加的压强p p1 1是是300300K K时压强的时压强的_，当气体，当气体的温度由的温度由600600K K升高升高3030K K时增加的压强时增加的压强p p2 2_p p1 1（选填选填“”“”“”或或“=

7、”“=”）。）。 欧姆龙贸易（上海）有限公司热力学温标（绝对温标）热力学温标（绝对温标）由图象移轴后得：由图象移轴后得：T Tt t273273由公式变换后得：由公式变换后得：T Tt t273273T Tt t欧姆龙贸易（上海）有限公司查理定律的简化表示：查理定律的简化表示：m m、V V一定时，一定时，p p与与热力学热力学温度成正比。温度成正比。即：即：pTpT，欧姆龙贸易（上海）有限公司例例2.2.如图所示，某水银气压计的玻璃管顶端高如图所示，某水银气压计的玻璃管顶端高出槽中水银面出槽中水银面1 1m m，由于上部混入少量空气，使由于上部混入少量空气，使其读数不准。当气温为其读数不准。

8、当气温为2727时，标准气压计读时，标准气压计读数为数为7676cmHgcmHg，而该气压计的示数为而该气压计的示数为7070cmHgcmHg。求：求：当气温为当气温为-3-3，该气压计的示数为，该气压计的示数为7070cmHgcmHg时，时，标准气压计的读数。标准气压计的读数。欧姆龙贸易（上海）有限公司例例3:3:水平放置的玻璃管，中间有一段水银将管中的气水平放置的玻璃管，中间有一段水银将管中的气体分成体分成A, BA, B两部分。两部分。若若A A、B B初始温度相同，当温度都升高（或降低）相同初始温度相同，当温度都升高（或降低）相同时，水银柱移动的方向如何时，水银柱移动的方向如何？121

9、2pppTTT推论推论: :欧姆龙贸易（上海）有限公司例例4:4:竖直放置的玻璃管，中间有一段水银将管中的气体分成两部分。竖直放置的玻璃管，中间有一段水银将管中的气体分成两部分。若若A A、B B初始温度相同，当温度都升高（或降低）相同时，水银柱移动的初始温度相同，当温度都升高（或降低）相同时，水银柱移动的方向如何？方向如何？ 欧姆龙贸易（上海）有限公司例例5 5 如图所示，如图所示，A A、B B为两只固定于地面的气缸，它为两只固定于地面的气缸，它们的活塞用轻质硬杆相连，活塞之间与大气相通，们的活塞用轻质硬杆相连，活塞之间与大气相通，活塞处于静止状态。两缸内气体初始温度相同。现活塞处于静止状

10、态。两缸内气体初始温度相同。现使两气缸内气体升高相同的温度，则活塞的移动方使两气缸内气体升高相同的温度，则活塞的移动方向为向为_。欧姆龙贸易（上海）有限公司 历史上，在发现查理定律时，尚未建立热力学历史上，在发现查理定律时，尚未建立热力学温标，因此在查理定律的原始表述中采用的是摄温标，因此在查理定律的原始表述中采用的是摄氏温标，获得的氏温标，获得的p-t图像如右图所示：图像如右图所示：（1）请根据图像及坐标写出该图像的函数表达式：）请根据图像及坐标写出该图像的函数表达式：_；（2）现将上述一定量的气体（可视为理想气体）现将上述一定量的气体（可视为理想气体）在在0时缓慢地压缩为原来时缓慢地压缩为

11、原来 体积的体积的45 ，然后保持这一，然后保持这一 体积不变，改变温度，体积不变，改变温度， 又获得一条等容线，试又获得一条等容线，试 在上图中画出该等容线。在上图中画出该等容线。欧姆龙贸易（上海）有限公司如图所示，水平放置的汽缸内壁光滑，活塞厚度如图所示，水平放置的汽缸内壁光滑，活塞厚度不计，在不计，在A、B两处设有限制装置，使活塞只能在两处设有限制装置，使活塞只能在A、B之间运动，之间运动，B左面汽缸的容积为左面汽缸的容积为V0，A、B之间的之间的容积为容积为0.1V0。开始时活塞在。开始时活塞在B处，缸内气体的压强处，缸内气体的压强为为0.9P0( (P0为大气压强为大气压强) )，温

12、度为，温度为297K，现缓慢加热，现缓慢加热汽缸内气体，直至汽缸内气体，直至399.3K。求：。求：( (1) )活塞刚离开活塞刚离开B处时的温度处时的温度TB；( (2) )缸内气体最后的压强缸内气体最后的压强P；( (3) )在下图中画出整个过程的在下图中画出整个过程的 P-V图线。图线。欧姆龙贸易（上海）有限公司欧姆龙贸易（上海）有限公司 如图所示，一端封闭、粗细均匀的薄壁玻璃管开如图所示，一端封闭、粗细均匀的薄壁玻璃管开口向下竖直插在装有水银的水银槽内，管内封闭有一口向下竖直插在装有水银的水银槽内，管内封闭有一定质量的空气，水银槽的截而积上下相同，是玻璃管定质量的空气，水银槽的截而积上

13、下相同，是玻璃管截面积的截面积的5倍，开始时管内空气柱长度为倍，开始时管内空气柱长度为6cm，管内外，管内外水银面高度差为水银面高度差为50cm。将玻璃管沿竖直方向缓慢上。将玻璃管沿竖直方向缓慢上移移( (管口未离开槽中水银管口未离开槽中水银) )，使管内外水银而高度差变成，使管内外水银而高度差变成60cm。( (大气压强相当于大气压强相当于75cmHg) )求：求：( (1) )此时管内空气柱的长度；此时管内空气柱的长度；( (2) )水银槽内水银面下降的高度水银槽内水银面下降的高度；0.02m0.02m欧姆龙贸易（上海）有限公司欧姆龙贸易（上海）有限公司如图所示，一定量气体放在体积为如图所

14、示，一定量气体放在体积为V0的容器中，的容器中，室温为室温为T0=300K有一光滑导热活塞有一光滑导热活塞C( (不不占体积占体积) )将将容容器分成器分成A、B两室，两室，B室的体积是室的体积是A室的两倍，室的两倍，A室容室容器上连接有一器上连接有一U形管形管( (U形管内气体的体积忽略不计形管内气体的体积忽略不计) )，两边水银柱高度差为两边水银柱高度差为76cm，右室容器中连接有一阀，右室容器中连接有一阀门门K，可与大气相通。，可与大气相通。( (外界外界大气压等于大气压等于76cm汞柱汞柱) )求：求：( (1) )将阀门将阀门K打开后，打开后，A室的体积变成多少？室的体积变成多少？(

15、 (2) )打开阀门打开阀门K后将容器内的气体从后将容器内的气体从300K分别分别加热到加热到400K和和540K，U形管内形管内两边水银面的两边水银面的高度差各为多少？高度差各为多少？欧姆龙贸易（上海）有限公司欧姆龙贸易（上海）有限公司U型管右管内径为左管的两倍，外界大气压型管右管内径为左管的两倍，外界大气压强强P0=75cmHg。左端封闭，封有长为。左端封闭，封有长为30cm的气的气柱，左右两管水银面高度差为柱，左右两管水银面高度差为37.5cm，左管封，左管封闭端下闭端下60cm处有一小塞子处有一小塞子D，若将小塞子，若将小塞子D拔去拔去( (空气能进入，但水银不会流出空气能进入，但水银

16、不会流出) )，会在左管内，会在左管内产生一段新的空气柱。那么，产生一段新的空气柱。那么，( (1) )此时左管封闭端的气柱长度变为多少？此时左管封闭端的气柱长度变为多少？( (2) )新新产生的气柱长为多少？产生的气柱长为多少？ 30 60 37.5 D 欧姆龙贸易（上海）有限公司解：（1）空气进入后将左端水银柱隔为两段，上段水银柱长为30 cm，取左端原有封闭气体为研究对象，则P1=P0-gh1=37.5cmHg，P2=P0-gh2=45 cmHg，L1=30 cm由查理定律P1L1S=P2L2S 得L2=25cm空气柱进入后，设下段水银面下移x cm，则有得x=6 cm，因上段水银柱上移5 cm，故产生的气柱总长为11 cm