《气体的等容变化和等压变化(课件)(共56张)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《气体的等容变化和等压变化(课件)(共56张)（54页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、由上一节可知气体的压强、体积、温度三个状态参量之间存在一定的关系。,引入：,通过用手堵住注射器的口感受压缩越来越困难知道在温度不变时压强与体积有一定的关系，并通过实验得出压强与体积之间的等温变化规律,本节我们研究另外两种特殊情况：一定质量的气体，在体积不变的条件下其压强与温度变化时的关系及压强不变的条件下其体积和温度的变化关系。,第八章 气体,第二节 气体的等容变化和 等压变化,查理定律、盖吕萨克定律,带着下面问题仔细阅读课文包括插图、扉页脚批、思考与讨论及课后问题与练习、科学漫步等，思考后回答问题：,1、什么是等容变化？什么是等压变化？ 2、等容变化的规律是谁通过什么方式发现的？规律是什么？
2、 3、热力学温标的建立及零点的物理意义是什么？ 4、查理定律的内容、公式及图像分别是什么？ 5、等压变化的规律用摄氏温度如何来表述？ 6、是从分子动理论的观点解释等容这一宏观变化的微观原因。 7、等压变化的规律是谁通过什么方式发现的？ 8、盖-吕萨克定律的内容、公式及图像分别是什么？ 9、等压变化的规律用摄氏温度如何来表述？ 10、 6、是从分子动理论的观点解释等压这一宏观变化的微观原因。,一、气体的等容变化,1、等容变化：一定质量的气体在体积不变时，压强随温度的变化叫做等容变化。,2查理定律：一定质量的某种气体，当体积不变时，各种气体的压强p与温度之间都有线性关系，如图所示，我们把它叫做查理
3、定律,注：B点纵坐标是0摄氏度的压强，并非大气压。,3热力学温标的建立：,建立背景：由查理定律中压强p与与摄氏温度t的变化关系图甲可以看出，在等容过程中，压强跟摄氏温度是一次函数关系，而不是简单的正比例关系。,如果把该图的AB直线延长至与横轴相交，把交点当做坐标原点，建立新的坐标系（图乙）此时压强与温度的关系就是正比例关系了。图乙坐标原点的意义“气体压强为零时其温度为零”，由此可见，为了使一定质量的气体在体积不变的情况下，压强与体积成正比，只需要建立一种新的温标就可以了。,在现实中通过对大量的“压强不太大（相对标准大气压），温度不太低（相对于室温）”的各种不同气体做等容变化的实验数据可以证明“
4、一定质量的气体压在强不太大，温度不太低时，坐标原点代表的温度就是热力学温度的零度，这就是热力学温度零点的物理意义。由此可见：热力学的零点就规定为气体压强为零的温度。,在建立热力学温标之前，人们已经建立了华氏、摄氏温标，但这些温标都是与测温物质的热学性质有关，当采用不同的测温物质去测量同一温度时会产生一定差异，这种差异是不能克服的。而由热力学温标的建立可知：热力学温度是在摄氏温度的基础上建立起来的，零点的确定与测温物质无关，因此热力学温标是一种更为简便科学的理论的温标，它的零度不可能达到。又叫绝对零度。,4、查理定律的热力学温标描述：查理定律：,（1）查理定律：一定质量的某种气体，在体积不变的情
5、况下，压强p与热力学温度T成正比。,（2）表达式：,注：这里的C和玻意耳定律表达式中的C都泛指比例常数，它们并不相等。这里的C与气体的种类、质量和压强有关。,（3）图像表述等容线,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,图像特点：,在P-T图线中，一定质量某种气体的等容线是一条反向延长线通过坐标原点的直线。,通过控制变量法，做出垂直于温度的等温线，如图所示。根据等温规律知质量相同的同种气体，压强大的体积小，可得 V2V1。进而可得不同体积下的等容线，斜率越大，体积越小，由此可见：等压线的斜率表示体积的倒数。,图线上每一个点表
6、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在同一条等容线上点的体积与该条线上的体积一定不同。,（4）成立条件及适用范围：,成立条件：质量不变，体积不变,适用范围：压强不太大，温度不太低,查理定律是实验定律，由法国科学家查理通过实验发现的 在p/T=C中的C与气体的种类、质量、体积有关 注意：p与热力学温度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 解题时前后两状态压强的单位要相同，温度必须取国际单位制单位开尔文（K）,（5）注意事项：,5、查理定律的摄氏温标描述：,对比查理定
7、律分别以热力学温标和摄氏温标为温度单位的等容线，根据以摄氏温标为温度单位的等容线的特点，描述出查理定律的摄氏温标描述,不同点：摄氏温度的00C时的压强不是0，而热力学温标的0k时的压强为0Pa，这个0Pa可以看作由摄氏0度的压强值降低了273度后而得到的。这样查理定律可叙述为：,摄氏温标描述：,（1）.文字描述：一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度每升高（或降低） 1，增加（或减少）的压强等于它0时压强的1/273,（2）表达式：,其中pt是温度为t时的压强，p0是0 时的压强,（3）图像：,一定质量（m）的气体的总分子数（N）是一定的，体积（V）保持不变时，其单位体积内的分子数（n）也保
8、持不变，当温度（T）升高时，其分子运动的平均速率（v）也增大，则气体压强（p）也增大；反之当温度（T）降低时，气体压强（p）也减小。,7、应用,汽车、拖拉机里的内燃机，就是利用气体温度急剧升高后压强增大的原理，推动气缸内的活塞做功 打足了气的车胎在阳光下曝晒会胀破 水瓶塞子会迸出来,盖-吕萨克,二气体的等压变化,1、等压变化：一定质量的某种气体，在压强保持不变时, 体积随温度的变化叫做等压变化。,2、盖吕萨克定律：,（1）文字描述：一定质量的某种气体,在压强p不变的情况下, 其体积V与热力学温度T成正比.,（2）公式：,V=CT,或,注：这里的C与气体的种类、质量和体积有关。,（3）图像表述等
9、压线,等压线：一定质量的某种气体在等压变化过程中，体积V跟热力学温度T的正比关系VT在直角坐标系中的图象叫做等压线,一定质量气体的等压线的VT图象，是一条反向延长线经过坐标原点的直线，其斜率反映压强大小,通过控制变量法做垂直于横轴的等温线，如图所示，根据等温规律对质量相同的同种气体 体积大的压强小可得p2p1 ，由此可看出不同压强下的等压线，斜率越大，压强越小， 可见：等压线的斜率表示压强的倒数。,图像特点：,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压强相同不在同一条等压线上点的压强与该条线上的压强一定不同。,（4）成立条件及适用范围：,成立条件：质量不变，压强不变,适用范
10、围：压强不太大，温度不太低,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 在 V/=C 中的C与气体的种类、质量、压强有关 注意： V正比于T而不正比于t，但 Vt 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（或减小）的体积是相同的 温度单位必须转化成热力学温度的单位；解题时前后两状态的体积单位要统一,（5）注意事项：,6.盖吕萨克定律也同样有摄氏温标描述,（1）文字：一定质量的气体，在压强不变的情况下，温度每升高（或降低） 1，增加（或减少）的体积等于它0时体积的1/273,一定质量（m）的理想气体的总分子数（N)是一定的，要保持压强（p）不变，当温度（T）升
11、高时，全体分子运动的平均速率V会增加，那么单位体积内的分子数（n）一定要减小（否则压强不可能不变），因此气体体积一定增大；反之当温度降低时，同理可推出气体体积一定减小。,例1、一定质量的氢气在00C时的压强为9 104Pa，保持氢气体积不变，它在300C时的压强多大？,分析：选一定质量的氢气为研究对象，状态变化是气体的等容变化，应用查理定律解题，须特注的是在应用查理定律解题，确定气体变化的初、末状态时要注意将温度的单位转换成热力学温度。,本例提醒特注：在应用查理定律和盖吕萨克定律解题前，确定气体变化的初、末状态时一定要将温度的单位转换成热力学温度。,例题2、某种气体在状态时压强2105Pa,体
12、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.(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.,解(1)气体由状态A 变为状态B 的过程遵从玻意耳定律. 由pAVA= PBVB, 得状态B的压强 PB=105Pa (2)气体由状态B变为状态C的过程遵从查理定律. 由 pc=1.5105Pa,273,0,1. 由查理定律可知，一定质量的理想气体在体积不变时，它的压强随温度变化关系如图中实线表示。把这个结论进行合理外推，便可得出图中t0 ；如果温度能降低到t0，那么气体的压强将减小到 Pa
13、。,2一定质量的理想气体在等容变化过程中测得，气体在0时的压强为P0， 10时的压强为P10，则气体在11时的压强在下述各表达式中正确的是 ( ),A.,C.,D.,B.,A D,1.根据查理定律 ，如果不漏气，压 强应为 ,而氧气实际压 强为 ，说明漏气。,2.（1）根据盖-吕萨克定律 ， 所以， 即体积变化量与温度变化量成正比，刻度是均匀的,2.（2）因为,所以，,这个温度计可以测量的温度t=(25 1.6)0C, 即这个气温计测量范围是23.426.60C,1.（2008年上海） 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）
14、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,封闭在弯管里面气体的压强处处相等，按右边计算为p=p0+ph,按左边计算p=p0+px，两次计算气体压强相等，故左管内外水银面高度差x也为h，A对；弯管上下移动，根据按右边计算压强的方程可知：封闭气体压强不变，再加上温度不变，则体积一定也不变，故B错C对；环境温度升高，封闭气体体积增大，则右管内的水银柱沿管壁上升，D对。,ACD,解析,2.（2008年上海） 汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故，太低又会
15、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）,解析,由于轮胎容积不变，轮胎内气体做等容变化。,设在T0293K充气后的最小胎压为Pmin，最大胎压为Pmax。依题意，当T1233K时胎压为 P11.6atm。根据查理定律,解得：Pmin2.01atm,当T2363K是胎压为P23.5atm。根据查理定律,解得：Pmax2.83atm,3.（2008年上海） 温度计是生活、生产中常用的测温装置。右图为一个简单温度计，一根装有一小段有色水柱的细玻璃管穿过橡皮塞插入烧瓶内，封闭一定质量的气体。当外界温度发生变化时，水柱位置将上下变化。已知A、D间的测量范围为2080，A、D间刻度均匀分布。由图可知，A、D及有色水柱下端所示的温度分别是 （ ） A20、80、64 B20、80、68 C80、20、32 D80、20、34,C,解析,温度升高，容器内气体的体积增大， A点温度高， 可见A、D点温度分别为80、20，,设D点下容器的体积为V0, 一小格玻璃管的体积为h。,由查理定律,解得 t=32,5.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
