高中物理第2章气体定律与人类生活2_3查理定律和盖—吕萨克定律教师用书沪科版选修3-3.pdf

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1、精品教案可编辑23 查理定律和盖吕萨克定律学 习 目 标知 识 脉 络1.知道什么是等容变化和等压变化.2.知道查理定律和盖吕萨克定律的内容及表达式，会用定律解决相关问题(重点、难点)3.知道pT图像、VT图像的物理意义，并会运用其分析、处理等容、等压变化过程(难点)探究等容过程先填空 1等容变化一定质量的气体，在体积不变时，压强和温度的关系2查理定律(1)内容：一定质量的气体，在体积保持不变的条件下，压强与热力学温度成正比(2)公式：pTC或p1T1p2T2.(3)等容变化的图像：pt图像是不过原点的直线，表示p与t不是简单的正比关系，而是一次函数关系；pT图像是过原点的一条直线，斜率表示C

2、.(4)条件：气体的质量一定，体积保持不变再判断 1在体积不变的条件下，压强与热力学温度成正比()2热力学温度Tt273 K，且 Tt.()精品教案可编辑3一定质量的气体，压强与摄氏温度成正比()后思考 如果横轴用摄氏温度，则等容变化的p-t图像是怎样的？【提示】根据Tt273 K，pCTC(t273)当p0 时，t273，故p-t图像为直线，但不通过坐标原点1查理定律的表述(1)p1T1p2T2恒量(C)(2)pTpT(3)pTp0273(p0是指 0 时该气体的压强)所以pp0T273p0t273273p0(1t273)因此查理定律也可表述为：一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度每升高

3、(或降低)1，增加(或减小)的压强等于它的0 时压强的1273.2等容线(1)pt图中的等容线pt图中的等容线是一条延长线通过横坐标273.15 的倾斜直线图 2-3-1中纵轴上的截距p0是气体 0 时的压强图 2-3-1等容线的斜率和气体的体积大小有关，体积越大，斜率越小，在图2-3-2中画一条精品教案可编辑平行于p轴的虚线，分别交等容线于A、B、C、D四点，分别过A、B、C、D四点向p轴作垂线，垂足分别为p1、p2、p3、p4，则p1p2p3p4，那么VAVBVCVD，即V1V2V3V4.图 2-3-2(2)pT图中的等容线pT图中等容线是一条通过原点的倾斜直线斜率kpTC(常数)与气体体

4、积有关，体积越大，斜率越小如图2-3-3所示，四条等容线的关系为：V1V2V3V4.图 2-3-31如图 2-3-4所示为一定质量气体的等容线，下面说法中正确的是()图 2-3-4A直线AB的斜率是p0273B 0 时气体的压强为p0C温度在接近0 K 时气体的压强为零DBA延长线与横轴交点为273 精品教案可编辑E压强p与温度t成正比【解析】在p-t图像上，等容线的延长线与t轴的交点坐标为273，从图中可以看出，0 时气体压强为p0，因此直线AB的斜率为p0273，A、B、D 正确；在接近0 K 时，气体已液化，因此不满足查理定律，压强不为零，C 错误；压强p与温度t的关系是线性关系而不是成

5、正比，E错误【答案】ABD2 用易拉罐盛装碳酸饮料非常卫生和方便，但如果剧烈碰撞或严重受热会导致爆炸我们通常用的可乐易拉罐容积V335 mL.假设在室温(17 )下罐内装有0.9V的饮料，剩余空间充满 CO2气体，气体压强为1 atm.若易拉罐能承受的最大压强为1.2 atm，则保存温度不能超过多少？【解析】本题为一定质量的气体发生等容变化，取CO2气体为研究对象初态：p11 atm，T1(273 17)K 290 K，末态：p21.2 atm，T2待求由查理定律p1p2T1T2得T2T1p2p1290 1.21K348 K.t(348 273)75.【答案】75 利用查理定律解题的一般步骤(

6、1)明确研究对象，并判断是否满足其适用条件(2)确定始末状态参量(p1、T1，p2、T2)(3)根据查理定律列方程求解(注意p1和p2、T1和T2统一单位)精品教案可编辑等压过程与盖吕萨克定律先填空 1等压变化一定质量的气体，在压强不变的情况下，体积和温度的关系2盖吕萨克定律(1)内容：一定质量的气体，在压强保持不变的条件下，体积与热力学温度成正比(2)公式：VTC或V1T1V2T2.(3)等压变化的VT图像：一定质量的气体的等压线是一条过原点的直线，斜率表示C.(4)条件：气体的质量一定，压强保持不变再判断 1一定质量的气体，若体积变大，则温度一定升高.()2一定质量的某种气体，在压强不变时

7、，其V-T图像是过原点的直线()3pVC，pTC，VTC，三个公式中的常数C是同一个数值()后思考 相传三国时期著名的军事家、政治家诸葛亮被司马懿困于平阳，无法派兵出城求救就在此关键时刻，诸葛亮发明了一种可以升空的信号灯孔明灯，并成功进行了信号联络，其后终于顺利脱险，你知道孔明灯为什么能够升空吗？图 2-3-5精品教案可编辑【提示】孔明灯是利用火焰的热量使容器内的气体等压膨胀，使部分气体从孔明灯内溢出，进而使孔明灯内气体的质量减小，当大气对孔明灯的浮力恰好等于孔明灯的重力时，即达到孔明灯升空的临界条件，若继续升温，孔明灯就能升空了1盖吕萨克定律的表述(1)V1T1V2T2恒量(C)(2)VTV

8、T.(3)VTV0273(V0为 0 时气体的体积)VV0T273V0273 t273V0(1t273)2等压线(1)如图 2-3-6所示为Vt图中的等压线，这是一条延长线过273.15 的倾斜直线，纵轴上截距V0表示气体在0 时的体积等压线的斜率大小取决于压强的大小，压强越大，斜率越小图中四条等压线的关系为：p1p2p3p4.图 2-3-6(2)如图 2-3-7所示为VT图中的等压线，这是一条通过原点的倾斜直线，直线斜率kVTC，斜率越大，常量C越大，压强越小在图中给出的四条等压线的关系为：p1p2p3p4.精品教案可编辑图 2-3-73由温度变化引起的液柱移动问题分析方法如图 2-3-8所

9、示，两端封闭粗细均匀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，若使两部分气体同时升高相同的温度，管内水银柱将如何移动？(设原来温度相同)图 2-3-8下面通过几种常用方法对此问题加以分析：(1)假设法应用假设法分析液柱移动问题的基本思路是：当气体的状态参量发生变化而使液体可能发生移动时，先假设其中一个参量(一般设为体积)不变(即假设水银柱不移动)；以此为前提，再运用相关的气体定律(如查理定律)进行分析讨论，看讨论结果是否与假设相符若相符，则原假设成立；若讨论结果与假设相矛盾，说明原假设不成立，从而也就推出了正确的结论分析的关键在于合理选择研究对象，正确进行受

10、力分析，然后通过比较作出判定水银柱原来处于平衡状态，所受合外力为零，即此时两部分气体的压强差pp1p2h，温度升高后，两部分气体的压强都增大，若p1p2，水银柱所受合外力方向向上，应向上移动；若p1p2，水银柱向下移动，若p1p2，水银柱不动所以判断水银柱怎样移动，就是分析其合力方向怎样，即判断两部分气体的压强哪一个增大得多假设水银柱不动，两部分气体都为等容变化，分别对两部分气体应用查理定律：上段：p2p2T2T2，所以p2T2T2p2精品教案可编辑p2p2p2(T2T21)p2T2T2p2同理下段：p1T1T1p1又因为 T2T1，T1T2，p1p2hp2，所以 p1p2，即水银柱上移(2)

11、图像法在同一pT坐标系中画出两段气柱的等容线，如图2-3-9所示，在温度相同时p1p2，上段气柱等容线的斜率较大，当两气柱升高相同的温度T时，其压强的增量p1p2，水银柱上移图 2-3-9(3)极限法由于p2较小，设想p20，上部为真空，升温时p1增大，水银柱上移3对于一定质量的气体，在压强不变时，体积增大到原来的两倍，则正确说法是()【导学号：35500020】A气体的摄氏温度升高到原来的两倍B气体的热力学温度升高到原来的两倍C温度每升高1 K 体积增加是原来的1273D体积的变化量与温度的变化量成正比E气体的体积与热力学温度成正比【解析】由盖吕萨克定律可知A 错误，B 正确；温度每升高1

12、即 1 K，体积增精品教案可编辑加是 0体积的1273，C 错误；由盖吕萨克定律的变形式VTVT可知 D、E 正确【答案】BDE4.如图 2-3-10所示，汽缸A中封闭有一定质量的气体，活塞B与A的接触是光滑且不漏气的，B上放一重物C，B与C的总重为G，大气压为p0.当汽缸内气体温度是20 时，活塞与汽缸底部距离为h1；求当汽缸内气体温度是100 时，活塞与汽缸底部的距离是多少？图 2-3-10【解析】以汽缸内气体为研究对象初状态热力学温度T1(273 20)K 293 K，体积V1h1S；末状态热力学温度T2(273 100)K 373 K 由盖吕萨克定律V1T1V2T2.求得V2T2T1V1T2T1h1S.变化后活塞与汽缸底部的距离为h2V2S373293h1 1.3h1.【答案】1.3h11图像特点：p-1V图像、p-T图像、V-T图像在原点附近都要画成虚线2利用盖吕萨克定律解题的一般步骤(1)确定研究对象，即被封闭气体(2)分析被研究气体在状态变化时是否符合定律成立条件，即是否是质量和压强保持不变(3)分别找出初、末两状态的温度、体积精品教案可编辑(4)根据盖吕萨克定律列方程求解，并对结果进行讨论