《（江苏专版）2018版高中物理 第八章 气体 2 气体的等容变化和等压变化学案 新人教版选修3-3》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（江苏专版）2018版高中物理 第八章 气体 2 气体的等容变化和等压变化学案 新人教版选修3-3（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、12 2 气体的等容变化和等压变化气体的等容变化和等压变化学习目标 1.掌握查理定律和盖吕萨克定律的内容、表达式及适用条件.2.会用气体变化规律解决实际问题.3.理解pT图象与VT图象的物理意义一、气体的等容变化导学探究 (1)为什么拧上盖的水杯(内盛半杯热水)放置一段时间后很难打开杯盖？(2)打足气的自行车在烈日下曝晒，常常会爆胎，原因是什么？答案 (1)放置一段时间后，杯内的空气温度降低，压强减小，外界的大气压强大于杯内空气压强，所以杯盖很难打开(2)车胎在烈日下曝晒，胎内的气体温度升高，气体的压强增大，把车胎胀破知识梳理1等容变化：一定质量的某种气体，在体积不变时，压强随温度的变化叫做等
2、容变化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p与热力学温度T成正比(2)表达式：pCT或.推论式： .p1 T1p2 T2p Tp T(3)适用条件：气体的质量和体积不变(4)图象：如图 1 所示2图 1pT图象中的等容线是一条过原点的倾斜直线pt图象中的等容线不过原点，但反向延长线交t轴于273.15 .无论是pT图象还是pt图象，其斜率都能判断气体体积的大小，斜率越大，体积越小二、气体的等压变化1等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度的变化叫做等压变化2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，其体积V与热力学温度T成正比(
3、2)表达式：VCT或.推论式： .V1 T1V2 T2V TV T(3)适用条件：气体的质量和压强不变(4)图象：如图 2 所示图 2VT图象中的等压线是一条过原点的倾斜直线Vt图象中的等压线不过原点，反向延长线交t轴于273.15 .无论VT图象还是Vt图象，其斜率都能判断气体压强的大小，斜率越大，压强越小.一、查理定律的应用例 1 气体温度计结构如图 3 所示，玻璃测温泡A内充有气体，通过细玻璃管B和水银压强计相连开始时A处于冰水混合物中，左管C中水银面在O点处，右管D中水银面高出O点h114 cm，后将A放入待测恒温槽中，上下移动D，使C中水银面仍在O点处，测得D中水银面高出O点h244
4、 cm.求恒温槽的温度(已知外界大气压为 1 个标准大气压，1 个标准大气压相当于 76 cmHg)图 33答案 364 K(或 91 )解析 设恒温槽的温度为T2，由题意知T1273 KA内气体发生等容变化，根据查理定律得p1 T1p2 T2p1p0ph1p2p0ph2联立式，代入数据得T2364 K(或 91 )明确研究对象，找准初、末状态，正确确定初、末状态的压强和温度，是运用查理定律的关键二、盖吕萨克定律的应用例 2 如图 4 所示，把一个小烧瓶和一根弯成直角的均匀玻璃管用橡皮塞连成如图所示的装置在玻璃管内引入一小段油柱，将一定质量的空气密封在容器内，被封空气的压强跟大气压强相等如果不
5、计大气压强的变化，利用此装置可以研究烧瓶内空气的体积随温度变化的关系已知 1 mol 任何气体的压强p01105 Pa，温度t00 时，体积约为V022.4 L瓶内空气的平均摩尔质量M29 g/mol，体积V12.24 L，温度为t125 .试求：图 4(1)瓶内空气在标准状态下的体积；(2)估算瓶内空气的质量答案 (1)2.05 L (2)2.65 g解析 (1)气体做等压变化，由盖吕萨克定律：，其中T0273 K，T1(27325) K298 KV1 T1V2 T0代入数据得V22.05 L(2)瓶内空气的质量mM2.65 g.V2 V0判断出气体的压强不变是运用盖吕萨克定律的关键4三、p
6、T图象与VT图象的比较图象纵坐标压强p体积V不同点斜率意义斜率越大，体积越小，V4V3V2V1斜率越大，压强越小，p4p3p2p1相同点(1)都是一条通过原点的倾斜直线(2)都是斜率越大，气体的另外一个状态参量越小(填“大”或“小”)例 3 图 5 所示是一定质量的气体从状态A经B到状态C的VT图象，由图象可知( )图 5ApApBBpCTA，所以pBpA.故 D 选项正确例 4 一定质量的气体的状态经历了如图 6 所示的ab、bc、cd、da四个过程，其中bc的延长线通过原点，cd垂直于ab且与水平轴平行，da与bc平行，则气体体积在( )图 6Aab过程中不断增加Bbc过程中保持不变Ccd
7、过程中不断增加Dda过程中保持不变5答案 AB解析 首先，因为bc的延长线通过原点，所以bc是等容线，即气体体积在bc过程中保持不变，B 正确；ab是等温线，压强减小则体积增大，A 正确；cd是等压线，温度降低则体积减小，C 错误；如图所示，连接aO交cd于e，则ae是等容线，即VaVe，因为VdVC答案 AC解析 由题图和查理定律可知VAVB，故 A 正确；由B到C，温度不变，压强减小，说明体积增大，故 C 正确8. 如图 3 所示，a、b、c分别是一定质量的气体的三个状态点，设a、b、c状态的气体体积分别为Va、Vb、Vc，则下列关系中正确的是( )图 3AVaVbVcBVaVbVcCVa
8、VbVcDVaVbVc答案 C9. 如图 4 所示，一向右开口的汽缸放置在水平地面上，活塞可无摩擦移动且不漏气，汽缸中间位置有小挡板初始时，外界大气压为p0，活塞紧压小挡板，现缓慢升高缸内气体温度，则如图所示的pT图象能正确反映缸内气体压强变化情况的是( )图 4答案 B解析 初始时刻，活塞紧压小挡板，说明汽缸中的气体压强小于外界大气压强；在缓慢升高汽缸内气体温度时，气体先做等容变化，温度升高，压强增大，当压强等于大气压时活塞离开小挡板，气体做等压变化，温度升高，体积增大，A、D 错误；在pT图象中，等容线为过原点的直线，所以 C 错误，B 正确10. 一定质量的某种气体自状态A经状态C变化到
9、状态B，这一过程在VT图上如图 5 所10示，则( )图 5A在过程AC中，气体的压强不断变大B在过程CB中，气体的压强不断变小C在状态A时，气体的压强最大D在状态B时，气体的压强最大答案 AD解析 气体的AC变化过程是等温变化，由pVC可知，体积减小，压强增大，故 A 正确在CB变化过程中，气体的体积不发生变化，即为等容变化，由 C可知，温度升高，p T压强增大，故 B 错误综上所述，在ACB过程中气体的压强始终增大，所以气体在状态B时的压强最大，故 C 错误，D 正确题组四 综合应用11如图 6 所示，一足够高圆柱形容器竖直放置，通过活塞封闭着摄氏温度为t的理想气体活塞的质量为m，横截面积
10、为S，与容器底部相距h.现通过电热丝给气体加热一段时间，结果活塞缓慢上升了h，已知大气压强为p0，重力加速度为g，不计器壁向外散失的热量及活塞与器壁间的摩擦，求：图 6(1)气体的压强；(2)这段时间内气体的温度升高了多少度？答案 见解析解析 (1)对活塞受力分析，如图所示pSp0Smg11则pp0mg S(2)气体做等压变化初状态：V1hS，T1273t末状态：V22hS，T2？由得T22(273t)V1 T1V2 T2故 tT2T1273t.12. 一圆柱形汽缸，质量M为 10 kg，总高度L为 40 cm，内有一厚度不计的活塞，质量m为 5 kg，截面积S为 50 cm2，活塞与汽缸壁间
11、摩擦不计，且不漏气当外界大气压强p0为 1105 Pa，温度t0为 7 时，如果用绳子系住活塞将汽缸悬挂起来，如图 7 所示，汽缸内气体柱的高L1为 35 cm，g取 10 m/s2.求：图 7(1)此时汽缸内气体的压强；(2)当温度升高到多少摄氏度时，活塞将与汽缸分离答案 (1)8104 Pa (2)47 解析 (1)以汽缸为研究对象，受力分析，根据平衡条件有p0SpSMg，解得pp08104 Pa.Mg S(2)由于汽缸内气体的压强不变，温度升高，体积增大，根据盖吕萨克定律有，当V1 T1V2 T2活塞将与汽缸分离时，气柱的总高度为 40 cm，代入数据得，解得35 cmS2737K40 cmS273t Kt47 .13一定质量的理想气体从状态A变化到状态B再变化到状态C，其状态变化过程的pV图象如图 8 所示已知该气体在状态A时的温度为 27 .则该气体在状态B、C时的温度分别为多少摄氏度？12图 8答案 173 27 解析 由题图可知：AB为等容变化，由查理定律得：pA TApB TB代入数据得：TB100 K又：T273t由联立得：tB173 BC为等压变化，由盖吕萨克定律得VB TBVC TC代入数据得：TC300 K由联立得：tC27 .
