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1、第八章 气体,第2节 气体的等容变 化和等压变化,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.,在等容变化中，气体的压强与温度可能存在着什么关系？,一、等容变化,查理是法国物理学家.1746年11月12日诞生于法国卢瓦雷的贝奥京西.,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l，压力就增加它在0时候压力的1273.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（1766一1844）的实验完全证实.,查理（Jacq
2、ues-Alexandre-Csar Charles，1746l823）,1.查理生平介绍,一、等容变化,2.实验视频,视频演示,视频演示,一、等容变化,甲,乙,气体等容变化图像,3.等容变化的图象,一、等容变化,(1)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pT在直角坐标系中的图象叫做等容线,3.等容变化的图象等容线,(2)一定质量气体的等容线pT图象，其延长线经过坐标原点，斜率反映体积大小,一、等容变化,(3)一定质量气体的等容线的物理意义,3.等容变化的图象等容线,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,不同体积下的等容线
3、，斜率越大，体积越小（同一温度下，压 强大的体积小）如图所示，V2V1,一、等容变化,p=CT,或,2、公式表述：,1、文字表述：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.,或,压强p与热力学温度T成正比可以表示为另外形式,4.查理定律,一、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,5. 查理定律的说明,（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
4、度T成正比,不与摄氏温度成正比，但压强的变化p与摄氏温度t的变化成正比,一、等容变化,高压锅内的食物易熟,6.应用,一、等容变化,打足了气的车胎在阳光下曝晒会胀破,6.应用,一、等容变化,1. 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40C-90C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3.5 atm，最低胎压不低于1.6 atm，那么, 在t20C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）,等容变化,查理定律,t 40C时，即T=233K时的胎压等于1.6atm,t90C时，即T=363K时的胎压等于3.5
5、atm,pmin=2.01atm pmax2.83atm,例题,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.,在等压变化中，气体的体积与温度可能存在着什么关系？,二、等压变化,盖吕萨克（UosephLollis Gaylussac，17781850年）法国化学家、物理学家.,1.盖吕萨克生平介绍,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
6、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”.,二、等压变化,2.实验视频,二、等压变化,气体等压变化图像,3.等压变化的图象,二、等压变化,（1）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VT直角坐标系中的图象.,3.等压变化的图象等压线,（2）一定质量气体的等压线的VT图象，其延长线经过坐标原点，斜率反映压强大小,二、等压变化,（3）一定质量气体的等压线的物理意义,3.等压变化的图象等压线,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
7、压强相同,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 ,二、等压变化,V=CT,或,2、公式表述：,1、文字表述：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积V与热力学温度T成正比.,或,体积V与热力学温度T成正比可以表示为另外形式,4.盖吕萨克定律,二、等压变化,5.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/=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，但 Vt,（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
8、（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一,二、等压变化,ACD,2. 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h B.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,p0+gh,p,x,p,p0+gx,p0+gx= p0+gh,封闭气体温度和压强不变，体积不变,体积增大，则右管内的水银柱沿管壁上升,例题,小结：,一定质量的气体在等容变化时，遵守查理定律,可写成或,可写成或,一定质量的
9、气体在等压变化时，遵守盖吕萨克定律,练一练,1.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10 cm,如果缸内空气变为0, 问: 重物是上升还是下降？ 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),温度降低,压强减小, 故活塞下移, 重物上升.,利用等容变化,等压变化,得h =7.4 cm,重物上升高度h=107.4=2.6 cm,练一练,2.某种气体在状态A时压强2105Pa,体积为1m3,温度为200K, (1)它在等温过程中由状态A变为状态B,状态B 的体积为2m3,求状态B 的压强.
10、 (2)随后,又由状态B 在等容过程中变为状态C ,状态C 的温度为300K,求状态C 的压强.,玻意耳定律,pAVA= pBVB,pB=105Pa,查理定律,pC=1.5105Pa,练一练,3. 如图，水平放置的汽缸内壁光滑，一个不导热的活塞将汽缸内的气体分为A、B两部分，两部分气体可以分别通过放在其中的电热丝加热.开始时，A气体的体积是B的一半，A气体的温度是17C，B气体的温度是27C，活塞静止.现缓慢加热汽缸内气体， 使A、B两部分气体的温度都升高10C，在此过程中活塞向哪个方向移动？,设想先保持A、B的体积不变,对A有,对B有,活塞向右移动。,查理定律,pApB,练一练,4.如图所示，气缸内封闭有一定质量的理想气体，当时温度为0，大气压为1atm(设其值为105Pa)、气缸横截面积为500cm2，活塞重为5000N。则： (1)气缸内气体压强为多少？ (2)如果开始时内部被封闭气体的总体积为 汽缸上部体积为 ，并且汽缸口有个卡环可以卡住活塞，使之只能在汽缸内运动，所有摩擦不计.现在使气缸内的气体加热至273，求气缸内气体压强又为多少？,G,p0S,pS/cos30,2105Pa,活塞运动到卡环处之前做等压变化,继续升温，做等体积变化,
