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1、气体的等容变化和等压变化 1 掌握查理定律及其应用 理解P T图象的意义2 掌握盖 吕萨克定律及其应用 理解V T图象的意义 学习目标 3 等容过程的p T和p t图象如图所示 气体的等容变化 1 内容 一定质量的气体 在体积不变的情况下 它的压强P与热力学温度T成正比 2 公式 P T C P T P1 T1 P2 T2 判断哪条等容线表示的是体积大 V1 V2 体积越大 斜率越小 体积越小 斜率越大 一定质量的气体的P T图线其延长线过原点 查理定律 图象说明 等容变化的p T图象是延长线过原点的倾斜直线 如图甲所示 且V1 V2 即体积越大 斜率越小 等容变化的p t图象是延长线过横轴
2、273 15 的倾斜直线 如图乙所示 且斜率越大 体积越小 图象纵轴的截距p0为气体在0 时的压强 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 例1一定质量的气体 保持体积不变 温度从1 升高到5 压强的增量为2 0 103Pa 则 A 它从5 升高到10 压强增量为2 0 103PaB 它从15 升高到20 压强增量为2 0 103PaC 它在0 时 压强约为1 4 105Pa C 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
3、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成正比 D 气体的压强与热力学温度成正比 D D 3 等压过程的V T和V t图象如图所示 气体的等压变化 1 内容 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 2 公式 V T C V1 T1 V2 T2 3 图象 盖 吕萨克定律 一定质量的气体的V T图线其延长线过原点 不同压强下的等压线 斜率越大 压强越小 图象说明 等压过程的V T图象是延长线过原点的倾斜直线 如图甲所示 且p1 p2 即压强越大 斜率越小 等压过程的V t图象是一条延长线过横
4、轴 273 15 的倾斜直线 如图乙所示 且斜率越大 压强越小 图象纵轴截距V0是气体在0 时的体积 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HC 气体压强pD 弹簧长度L答案 B 例2 如图甲所示 是一定质量的气体由状态 经过状态 变为状态 的 图象 已知气体在状态 时的压强是 1 说出从 到 过程中压强变化的情形 并根据图象提供的信息 计算 的温度值 2 请在图乙坐标系中 作出由状态 经过状态 变为状态 的 图象 并在图线相应位置上标出字母 如果需要计算才能确定有关坐标值 请写出计算过程 练习 使一定质量的
5、理想气体按图中箭头所示的顺序变化 图线BC是一段以纵 横轴为渐近线的双曲线 1 已知气体在状态A的温度TA 300K 求气体在状态B C D的温度各是多少 2 将上述状态变化过程在图乙中画出 图中要标明A B C D四点 并且要画箭头表示变化的方向 说明每段图线各表示什么过程 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 答
6、案 1 向B移动 2 向A移动 3 向A 下 移动 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 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
7、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 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 答案 能 测量温度的范
8、围是 5 7 47 8 点评 本题易出错在 错将体积用刻度数乘以0 2cm3 漏掉了空心球的体积 错把摄氏温度当成热力学温度 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 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
9、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 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 利用图 验证玻意耳 的实验装置来验证查理定律 1 为了完成这个实验 除了图中给出的器材外 还需要气压计 托盘天平 热水 凉水和 2 必须进行的实验步骤有 用托盘天平称出活塞和框架的质量M 用气压计读出实验室中的大气
10、压强p0 按图安装器材 在框架两侧挂上钩码 使注射器的下半部分位于量杯之中 往量杯中加入适量的凉水 使注射器内的空气柱位于水面之下 过几分钟后 记下钩码的质量和活塞下表面的位置 同时 在量杯中加些热水 过几分钟后在框架两侧加挂适当质量的钩码 使 记下钩码的质量 同时 把步骤 重复4次 3 可用作图法来验证查理定律是否成立 该图线的横坐标所代表的物理量及其单位是 纵坐标所代表的物理量及其单位是 使管中封闭气体中呈现另一状态 但要保证体积不变 即保持活塞下表面恢复到步骤1的位置 同时再测出水温 3 查理定律是等容变化 研究压强和温度的关系 使两坐标轴作为这两个变量的数轴即可 压强的单位是帕斯卡 符
11、号是Pa 温度的单位是开尔文 符号是K 答案 1 温度计 2 用温度计测出水温 气体体积不变 测出水温 3 气体温度 开尔文 气体压强 帕斯卡 1697年法国物理学家帕平发明了高压锅 高压锅与普通铝锅不同 锅盖通过几个牙齿似的锅齿与锅体镶嵌旋紧 加上锅盖与锅体之间有橡皮制的密封圈 所以锅盖与锅体之间不会漏气 在锅盖中间有一排气孔 上面再套上类似砝码的限压阀 将排气孔堵住 当加热高压锅 锅内气体压强增加到一定程度时 气体就把限压阀顶起来 这时蒸气就从排气孔向外排出 由于高压锅内的压强大 温度高 食物容易煮烂 若已知排气孔的直径为0 3cm 外界大气压为1 0 105Pa 温度为20 要使高压锅内的温度达到120 则限压阀的质量应为多少 答案 0 024kg解析 选锅内气体为研究对象 则初状态 T1 293K p1 1 0 105Pa末状态 T2 393K由查理定律得
