【高中物理】高中物理人教版选修3-3教案-《气体的等容变化和等压变化》.doc
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1、 气体的等容变化和等压变化目标导航1、 知道什么是等容变化,什么是等压变化。2、 掌握查理定律,盖吕萨克定律的内容和公式表达。3、 理解p-T图上等容变化的图线及物理意义。4、 理解V-T图上等压变化的图线及物理意义。5、 会用查理定律、盖吕萨克定律解决有关问题。诱思导学 1、概念:(1)等容变化:气体在体积不变的情况下发生的状态变化叫等容变化。 (2)等压变化:气体在压强不变的情况下发生的状态变化叫等压变化。2、查理定律:(1)内容:一定质量的某种气体,在体积不变的情况下,压强与热力学温度成正比。(2)公式:=C 或 =点拨: 查理定律是实验定律,由法国科学家查理发现成立条件:气体质量一定,
2、体积不变一定质量的气体在等容变化时,升高(或降低)相同的温度增加(或减小)的压强是相同的,即=解题时,压强的单位要统一C与气体的种类、质量和体积有关3、盖吕萨克定律:(1)内容:一定质量的某种气体,在压强不变的情况下,体积与热力学温度成正比。(2)公式:=或=C点拨:盖吕萨克定律是通过实验发现的成立条件:气体质量一定,压强不变一定质量的气体在等压变化时,升高(或降低)相同的温度增加(或减小)的体积是相同的C与气体的种类、质量和压强有关4、等容线:(1)等容线:一定质量的气体在等容变化过程中,压强P与热力学温度T成正比关系,在pT直角坐标系中的图象叫等容线(2)一定质量的气体的pT图线其延长线过
3、原点,斜率反映体积的大小点拨:等容线的物理意义: 图象上每一点表示气体一个确定的状态。同一等容线上,各气体的体积相同 不同体积下的等温线,斜率越大,体积越小(见图8.21)5、等压线:(1)定义:一定质量的气体在等压变化过程中,体积V与热力学温度T成正比关系,在VT直角坐标系中的图象叫等压线(2)一定质量的气体的VT图线其延长线过原点点拨:等压线的物理意义: 图象上每一点表示气体一个确定的状态。同一等压线上,各气体的压强相同不同压强下的等压线,斜率越大,压强越小(见图8.22)探究 1、 查理定律的另一种表达式; 设温度为0时,一定质量的气体压强为p0,此时T=273K;当温度为t时,气体压强
4、为p,则有 p0/273=p/(273+t) 即p= p0(1+t/273)同样对盖吕萨克定律:V= V0(1+t/273)典型探究例1一定质量的气体在0时压强为p0,在27时压强为p,则当气体从27升高到28时,增加的压强为A.1/273 p0 B.1/273p C.1/300p0 D.1/300p【解析】本题只要灵活应用查理定律的各种表达式即可求得。 根据p/T=C可得pt=p0(1+t/273),所以p=p0(1+27/273),p=p0(1+28/273),p=pp=1/273 p0 根据p1/T1=p2/T2得p1/(273+27)=p/(273+28)从而p=301/300pp=p
5、p=1/300p故正确答案为A、D例2、如图8.23所示,两端封闭的粗细均匀的、竖直放置的玻璃管内有一长为h的水银柱,将管内气体分为两部分,已知l2=2l1,开始两部分气体温度相同,若使两部分气体同时升高相同的温度,管内水银柱将如何运动?【解析】判断两容器间液柱移动方向常用“假设法” 先假设水银柱不移动,即假设两端空气柱体积不变,用查理定律分别对上、下两部分气体列式,求得两气柱升高温度前后压强的增量p1和p2.若p1=p2,则水银柱不移动;若p1p2,则水银住上移由p1=p1,p2=p2,以及p1p2可得p1p2,所以水银柱上移。例3.容积为2L的烧瓶,在压强为1.0105Pa时,用塞子塞住,
6、此时温度为27,当把它加热到127时,塞子被打开了,稍过一会儿,重新把盖子塞好,停止加热并使它逐渐降温到27,求:(1) 塞子打开前的最大压强(2) 27时剩余空气的压强【解析】塞子打开前,瓶内气体的状态变化为等容变化。塞子打开后,瓶内有部分气体会逸出,此后应选择瓶中剩余气体为研究对象,再利用查理定律求解。(1)塞子打开前:选瓶中气体为研究对象, 初态:p1=1.0105Pa,T1=273+27=300K 末态:p2=?,T2=273+127=400K 由查理定律可得:p2=T2/T1 p1=400/300 1.0105 Pa1.33105Pa(3) 塞子塞紧后,选瓶中剩余气体为研究对象。初态
7、:p1=1.0105Pa,T1=400K末态:p2=? T2=300K由查理定律可得:p2=T2/T1p1=300/400 1.01050.75105Pa例4. 一定质量的理想气体的Pt图象,如图8.24所示,在状态A到状态B的过程中,体积:A.一定不变 B.一定减小 C.一定增加 D.不能判定怎样变化【解析】正确答案是D。很多同学错选C。原因是他们“死记”等容线通过原点,因此连接OA、OB得两条等容线,斜率大而V小,故VA8.15106Pa 所以已漏气。2、 解析:选管内气体为研究对象,L为油柱离管口的距离, 初状态:V1=360+2=362cm3 T1=298K 末状态:V2=360+L0
8、.2 T2=? 由盖吕萨克定律,V1/T1=V2/T2 T2= V2 T1/V1=298(360+L0.2)/36 T=T2-T1=2980.2(L-10)/362=2980.2L/362 T与L成正比,刻度均匀。 当L=0时 T=298360/362=296.4K 当L=20时 T=298364/362=299.6K测量范围为;23.426.63、解析:(1)AB过程中为等压变化,压强不变:0.4/TA=0.6/300 TA=200K=-730C (2)BC过程中为等容变化,pB/TB=pC/TC , pC=2105Pa 图略 。多维链接1、解释下列现象:(1)、炎热的夏天,打了气的自行车胎
9、,在日光爆晒下,有时会胀破。解释这个现象。 解析:自行车胎在炎热的夏天被日光爆晒,车胎里气体的温度上升,车胎里的气在打足了之后已不能再大。由查理定律,气体压强与热力学温度成正比,气体的压强将增大。当压强达到车胎能承受的最大压强时,温度再高车胎就会胀破。(2)、乒乓球挤瘪后,放在热水里泡一会,有时会重新鼓起来。解释这个现象。解析:挤瘪的乒乓球放在热水里泡时,乒乓球内空气温度升高,在一极短的时间内可认为体积不变,由查理定律,球内空气的压强增大,当球内压强达到一定值时,乒乓球就会鼓起一点,温度再高,会再鼓起一点,一会乒乓球就会重新鼓起来。2、判断两容器间液柱移动方向的问题。问题 如图8.212所示,
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