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1、选修选修3333第八章第八章气体气体8.2气体的等容变化和等压变化气体的等容变化和等压变化 问问题题：为为了了研研究究气气体体的的性性质质，我我们们需需要要哪哪些状态参量？些状态参量？几何参量几何参量体积热学参量热学参量温度力学参量力学参量压强 问问题题：高高中中阶阶段段，我我们们每每一一次次只只能能研研究究两两个个物物理理量量的的关关系系，为为了了研研究究气气体体状状态态三三个个参参量量的的关系，我们需要采用什么样的物理思想方法呢？关系，我们需要采用什么样的物理思想方法呢？ 控制变量法控制变量法 问问题题：当当我我们们采采用用控控制制变变量量法法研研究究气气体体状状态三个参量的关系时，具体有
2、几种情形？态三个参量的关系时，具体有几种情形？1.1.一定质量的气体，在温度不变时，压强随体一定质量的气体，在温度不变时，压强随体积的变化叫做积的变化叫做等温变化等温变化。2.2.一定质量的气体，在体积不变时，压强随温一定质量的气体，在体积不变时，压强随温度的变化叫做度的变化叫做等容变化等容变化。3.3.一定质量的气体，在压强不变时，体积随温一定质量的气体，在压强不变时，体积随温度的变化叫做度的变化叫做等压变化等压变化。我们的研究对象是什么我们的研究对象是什么? ?实验需要测量的物理量实验需要测量的物理量? ?怎样保证实验过程气体体积不变怎样保证实验过程气体体积不变? ?怎样保证气体质量不变怎
3、样保证气体质量不变? ?要使密封的气体的温度变化，应如何要使密封的气体的温度变化，应如何操作？压强又如何表达操作？压强又如何表达？注射器内一定质量的气体注射器内一定质量的气体. .压强、温度压强、温度将柱塞与将柱塞与注射器的外管固定。注射器的外管固定。柱塞上涂上润滑油密封柱塞上涂上润滑油密封在烧杯中加入冷水或热水，改变温度，压强通在烧杯中加入冷水或热水，改变温度，压强通过压力表测出过压力表测出探究气体等容变化的规律1.1.实验装置实验装置次数次数12345压强压强(103Pa)92.396.599.8104.5109.0温度温度(0C)1.313.423.637.452.0温度温度(K)274
4、.3286.4296.6311.4325.02.2.实验数据实验数据坐标轴选择：坐标轴选择：描点：描点： 横坐标为摄氏温度和热力学温度时的图像都是一条直线，但横坐标为横坐标为摄氏温度和热力学温度时的图像都是一条直线，但横坐标为热力学温度时的直线过坐标原点。说明一定质量的气体，在体积不变的热力学温度时的直线过坐标原点。说明一定质量的气体，在体积不变的条件下，气体的压强与热力学温度成正比。条件下，气体的压强与热力学温度成正比。3.3.作图：作图：以压强为纵坐标，温度为横坐标以压强为纵坐标，温度为横坐标将坐标上的各点用平滑的线连起来，你发现了什么？说明了什么？将坐标上的各点用平滑的线连起来，你发现了
5、什么？说明了什么？p0Tp0t问题：问题：你知道横坐标以摄氏温度表示时，图象在横坐标上的截距为多少你知道横坐标以摄氏温度表示时，图象在横坐标上的截距为多少吗？吗？-2730C一一. .查里定律查里定律 1 1. .内容：内容：一定质量的气体，在体一定质量的气体，在体积不变的情况下，压强积不变的情况下，压强P P与与热力学温热力学温度度T T成正比。成正比。法国法国. .查理查理2.2.公式：公式： P=CTP=CT （C C是是由由气气体体的的质质量量、体体积积和和种种类类共共同同决决定定的的一一个个常量，常量，PV=nRTPV=nRT） （方方程程描描述述的的是是一一定定质质量量的的同同种种
6、气气体体在在等等容容变变化化过过程程中中某某两两个个状状态态的的压压强强与与温温度度的的比比值值相相等等，定定量量计计算算时时一一般般采采用用公公式式，其其中中的的T T指指热热力力学学温温度度，要要注注意意单单位位的的转转换换。定性分析时一般采用公式定性分析时一般采用公式P=CT=nRT / VP=CT=nRT / V） 一、查理定律：一、查理定律：3.3.等容线：等容线： 定定义义：指指一一定定质质量量的的气气体体等等容容变变化化时时描描述述压压强强与与温温度度变化关系的图象。变化关系的图象。 P-tP-t图象是一条没有过原点，但延长线必定经过点图象是一条没有过原点，但延长线必定经过点（-
7、273-2730 0C C，0 0）的直线，；）的直线，；P PT T图象是一条过原点的直线图象是一条过原点的直线。同同一一条条等等容容线线体体积积相相同同，同同种种气气体体的的不不同同等等容容线线比比较较体体积积大大小小采采用用公公式式P=CT=nRT P=CT=nRT / / V V判判定定，等等容容线线斜斜率率越越大大，体体积越小。积越小。p0Tp0t我们的研究对象是什么我们的研究对象是什么? ?实验需要测量的物理量实验需要测量的物理量? ?怎样保证实验过程气体压强不变怎样保证实验过程气体压强不变? ?怎样保证气体质量不变怎样保证气体质量不变? ?要使密封的气体的温度变化，应如何要使密封
8、的气体的温度变化，应如何操作？体积又如何表达操作？体积又如何表达？注射器内一定质量的气体注射器内一定质量的气体. .体积、温度体积、温度用一段水银柱封闭竖直放置且上端开口的用一段水银柱封闭竖直放置且上端开口的玻璃管中的一段气体玻璃管中的一段气体。柱塞上涂上润滑油密封柱塞上涂上润滑油密封在烧杯中加入冷水或热水，改变温度，体积由在烧杯中加入冷水或热水，改变温度，体积由玻璃管外侧标明的体积刻度测出。玻璃管外侧标明的体积刻度测出。探究气体等压变化的规律1.1.实验装置实验装置次数次数12345体积体积(mL)1.681.261.010.840.78温度温度(0C)1.201.602.002.402.6
9、0温度温度(K)1.201.602.002.402.602.2.实验数据实验数据坐标轴选择：坐标轴选择：描点：描点： 横坐标为摄氏温度和热力学温度时的图像都是一条直线，但横坐标为横坐标为摄氏温度和热力学温度时的图像都是一条直线，但横坐标为热力学温度时的直线过坐标原点。说明一定质量的气体，在压强不变的热力学温度时的直线过坐标原点。说明一定质量的气体，在压强不变的条件下，气体的体积与热力学温度成正比。条件下，气体的体积与热力学温度成正比。3.3.作图：作图：以体积为纵坐标，温度为横坐标以体积为纵坐标，温度为横坐标将坐标上的各点用平滑的线连起来，你发现了什么？说明了什么？将坐标上的各点用平滑的线连起
10、来，你发现了什么？说明了什么？V0TV0t问题：问题：你知道横坐标以摄氏温度表示时，图象在横坐标上的截距为多少你知道横坐标以摄氏温度表示时，图象在横坐标上的截距为多少吗？吗？-2730C二二. .盖盖吕萨克定律吕萨克定律 1 1. .内容：内容：一定质量的气体，在压一定质量的气体，在压强不变的情况下，体积强不变的情况下，体积V V与与热力学温热力学温度度T T成正比。成正比。法国法国. .盖盖吕萨克吕萨克2.2.公式：公式： V=CTV=CT （C C是是由由气气体体的的质质量量、压压强强和和种种类类共共同同决决定定的的一一个个常量，常量，PV=nRTPV=nRT） （方方程程描描述述的的是是
11、一一定定质质量量的的同同种种气气体体在在等等压压变变化化过过程程中中某某两两个个状状态态的的体体积积与与温温度度的的比比值值相相等等，定定量量计计算算时时一一般般采采用用公公式式，其其中中的的T T指指热热力力学学温温度度，要要注注意意单单位位的的转转换换。定性分析时一般采用公式定性分析时一般采用公式V=CT=nRT / PV=CT=nRT / P） 3.3.等压线：等压线： 定定义义：指指一一定定质质量量的的气气体体等等压压变变化化时时描描述述体体积积与与温温度度变化关系的图象。变化关系的图象。 V-tV-t图象是一条没有过原点，但延长线必定经过点图象是一条没有过原点，但延长线必定经过点（-
12、273-2730 0C C，0 0）的直线，；）的直线，；V VT T图象是一条过原点的直线图象是一条过原点的直线。同同一一条条等等压压线线压压强强相相同同，同同种种气气体体的的不不同同等等压压线线比比较较压压强强大大小小采采用用公公式式V=CT=nRT V=CT=nRT / / P P判判定定，等等压压线线斜斜率率越越大大，压压强越小。强越小。v0Tv0t二二. .盖盖吕萨克定律吕萨克定律确定研究对象，并判断是否满足相应定律成立确定研究对象，并判断是否满足相应定律成立的条件的条件（等容、等压、等温）（等容、等压、等温）确定始末状态及状态参量确定始末状态及状态参量( (p p1 1、V V1
13、1、T T1 1，p p2 2、V V2 2、T T2 2) )根据相应定律列方程，代入数值求解根据相应定律列方程，代入数值求解( (注意各状注意各状态参量要统一单位，特别是温度要转化为热力学温态参量要统一单位，特别是温度要转化为热力学温度度) )注意分析题目中的隐含条件，必要时还应由力注意分析题目中的隐含条件，必要时还应由力学或几何知识列出辅助方程学或几何知识列出辅助方程有时要检验结果是否符合实际，删去不符合实有时要检验结果是否符合实际，删去不符合实际的结果际的结果三、三、气体三大定律的解题思路：【例题】【例题】一定质量的气体，保持体积不变，温一定质量的气体，保持体积不变，温度从度从11升高
14、到升高到55，压强的增量为，压强的增量为 2.02.010103 3 PaPa，则，则 A A它从它从55升高到升高到1010，压强增量为，压强增量为2.02.010103 3PaPaB B它从它从1515升高到升高到2020，压强增量为，压强增量为2.02.010103 3PaPaC C它在它在00时，压强约为时，压强约为1.41.410105 5PaPa D. D.它从它从55降低到降低到11，压强减量为，压强减量为2.02.010103 3PaPaCD【例题】【例题】密闭在容积不变的容器中的气体，当温度降密闭在容积不变的容器中的气体，当温度降低时（低时（ ）A A、压强减小，密度减小、压
15、强减小，密度减小 B B、压强减小，密度增大、压强减小，密度增大C C、压强不变，密度减小、压强不变，密度减小 D D、压强减小，密度不变、压强减小，密度不变【例题】【例题】下列关于一定质量的气体的等容变化的说法中下列关于一定质量的气体的等容变化的说法中正确的是（正确的是（ ）A A、气体压强的改变量与摄氏温度成正比；、气体压强的改变量与摄氏温度成正比；B B、气体的压强与摄氏温度成正比；、气体的压强与摄氏温度成正比；C C、气体压强的改变量与热力学温度的改变量成正比；、气体压强的改变量与热力学温度的改变量成正比；D D、气体的压强与热力学温度成正比。、气体的压强与热力学温度成正比。DCD【例
16、题】【例题】下列关于盖下列关于盖吕萨克定律的说法中正确的吕萨克定律的说法中正确的是是( ( ) )A.A.对于一定质量的气体对于一定质量的气体, ,在保持压强不变的情况下在保持压强不变的情况下, ,温度每升高温度每升高11时时, ,其体积的增量是原来体积的其体积的增量是原来体积的1/2731/273B.B.对于一定质量的气体对于一定质量的气体. .在保持压强不变的情况下在保持压强不变的情况下, ,温度每升高温度每升高11时时, ,其体积的增量是它在其体积的增量是它在00时体积时体积的的1/2731/273C.C.对于一定质量的气体对于一定质量的气体, ,在保持压强不变的情况下在保持压强不变的情
17、况下, ,其体积与温度成正比其体积与温度成正比D.D.对于一定质量的气体对于一定质量的气体, ,在保持压强不变的情况下在保持压强不变的情况下, ,其体积与热力学温度成正比其体积与热力学温度成正比 BD 【例题】【例题】如图所示，竖直放置，粗细均匀，两端封闭如图所示，竖直放置，粗细均匀，两端封闭的玻璃管中有一段水银，将空气隔成的玻璃管中有一段水银，将空气隔成A A、B B两部分，若两部分，若使管内两部分气体的温度同时升高相同的温度，则管使管内两部分气体的温度同时升高相同的温度，则管内的水银柱将向哪个方向移动（内的水银柱将向哪个方向移动（ ）ABhA.A.向上向上B.B.向下向下 C.C.不动不动
18、D. D. 不能确定不能确定A【例题】【例题】如图所示如图所示, ,密封的密封的U U形管中装有水银形管中装有水银, ,左、左、右两端都封有空气右两端都封有空气, ,两水银面的高度差为两水银面的高度差为h.h.把把U U形形管竖直浸没在热水中管竖直浸没在热水中, ,高度差将高度差将( ( ). ).A.A.增大增大B.B.减小减小 C.C.不变不变D.D.两侧空气柱的长度未知两侧空气柱的长度未知, ,不能确定不能确定A 【例题】【例题】在冬季在冬季, ,剩有半瓶热水的暖水瓶剩有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚经过一个夜晚, ,第二天拔瓶口的软木塞第二天拔瓶口的软木塞时觉得很紧时觉得很紧, ,不易拔
19、出来不易拔出来, ,主要原因是主要原因是( ( ) )A.A.软木塞受潮膨胀软木塞受潮膨胀B.B.瓶口因温度降低而收缩变小瓶口因温度降低而收缩变小C.C.白天气温升高白天气温升高, ,大气压强变大大气压强变大D.D.瓶内气体因温度降低而压强减小瓶内气体因温度降低而压强减小D 【例题】【例题】如图所示，是一定质量的气体从状如图所示，是一定质量的气体从状态态A A经经B B到状态到状态C C的的P PT T图象，由图象可知（图象，由图象可知（ ）A A、V VA AV VB B B B、V VB BV VC C C C、V VB BV VC C D D、V VA AV VC CB【例题】【例题】使
20、一定质量的理想气体按图中箭头所示使一定质量的理想气体按图中箭头所示的顺序变化，图线的顺序变化，图线BCBC是一段以纵、横轴为渐近是一段以纵、横轴为渐近线的双曲线。已知气体在状态线的双曲线。已知气体在状态A A的温度的温度T TA A=300K=300K，求气体在状态，求气体在状态B B、C C、D D的温度各是多少？的温度各是多少？ 明确状态和过程明确状态和过程从从A B 等压增容升温等压增容升温从从B C 等温减压增容等温减压增容从从C D 等压减容降温等压减容降温【例题】【例题】如图所示，是一定质量的气体由状态如图所示，是一定质量的气体由状态经过状态变为状态的经过状态变为状态的图象。已知气
21、体图象。已知气体在状态时的压强是在状态时的压强是. ., ,说出从说出从到过程中压强变化的情形，并根据图象提供的到过程中压强变化的情形，并根据图象提供的信息，计算图中信息，计算图中的温度值。的温度值。200K课堂小课堂小 结结一一. .查里定律查里定律 1 1. .内容：内容：一定质量的气体，在体一定质量的气体，在体积不变的情况下，压强积不变的情况下，压强P P与与热力学温热力学温度度T T成正比。成正比。法国法国. .查理查理2.2.公式：公式： P=CTP=CT （C C是是由由气气体体的的质质量量、体体积积和和种种类类共共同同决决定定的的一一个个常量，常量，PV=nRTPV=nRT） （
22、方方程程描描述述的的是是一一定定质质量量的的同同种种气气体体在在等等容容变变化化过过程程中中某某两两个个状状态态的的压压强强与与温温度度的的比比值值相相等等，定定量量计计算算时时一一般般采采用用公公式式，其其中中的的T T指指热热力力学学温温度度，要要注注意意单单位位的的转转换换。定性分析时一般采用公式定性分析时一般采用公式P=CT=nRT / VP=CT=nRT / V） 课堂小课堂小 结结一、查理定律：一、查理定律：3.3.等容线：等容线： 定定义义：指指一一定定质质量量的的气气体体等等容容变变化化时时描描述述压压强强与与温温度度变化关系的图象。变化关系的图象。 P-tP-t图象是一条没有
23、过原点，但延长线必定经过点图象是一条没有过原点，但延长线必定经过点（-273-2730 0C C，0 0）的直线，；）的直线，；P PT T图象是一条过原点的直线图象是一条过原点的直线。同同一一条条等等容容线线体体积积相相同同，同同种种气气体体的的不不同同等等容容线线比比较较体体积积大大小小采采用用公公式式P=CT=nRT P=CT=nRT / / V V判判定定，等等容容线线斜斜率率越越大大，体体积越小。积越小。p0Tp0t课堂小课堂小 结结二二. .盖盖吕萨克定律吕萨克定律 1 1. .内容：内容：一定质量的气体，在压一定质量的气体，在压强不变的情况下，体积强不变的情况下，体积V V与与热
24、力学温热力学温度度T T成正比。成正比。法国法国. .盖盖吕萨克吕萨克2.2.公式：公式： V=CTV=CT （C C是是由由气气体体的的质质量量、压压强强和和种种类类共共同同决决定定的的一一个个常量，常量，PV=nRTPV=nRT） （方方程程描描述述的的是是一一定定质质量量的的同同种种气气体体在在等等压压变变化化过过程程中中某某两两个个状状态态的的体体积积与与温温度度的的比比值值相相等等，定定量量计计算算时时一一般般采采用用公公式式，其其中中的的T T指指热热力力学学温温度度，要要注注意意单单位位的的转转换换。定性分析时一般采用公式定性分析时一般采用公式V=CT=nRT / PV=CT=n
25、RT / P） 课堂小课堂小 结结3.3.等压线：等压线： 定定义义：指指一一定定质质量量的的气气体体等等压压变变化化时时描描述述体体积积与与温温度度变化关系的图象。变化关系的图象。 V-tV-t图象是一条没有过原点，但延长线必定经过点图象是一条没有过原点，但延长线必定经过点（-273-2730 0C C，0 0）的直线，；）的直线，；V VT T图象是一条过原点的直线图象是一条过原点的直线。同同一一条条等等压压线线压压强强相相同同，同同种种气气体体的的不不同同等等压压线线比比较较压压强强大大小小采采用用公公式式V=CT=nRT V=CT=nRT / / P P判判定定，等等压压线线斜斜率率越
26、越大大，压压强越小。强越小。v0Tv0t二二. .盖盖吕萨克定律吕萨克定律课堂小课堂小 结结确定研究对象，并判断是否满足相应定律成立确定研究对象，并判断是否满足相应定律成立的条件的条件（等容、等压、等温）（等容、等压、等温）确定始末状态及状态参量确定始末状态及状态参量( (p p1 1、V V1 1、T T1 1，p p2 2、V V2 2、T T2 2) )根据相应定律列方程，代入数值求解根据相应定律列方程，代入数值求解( (注意各状注意各状态参量要统一单位，特别是温度要转化为热力学温态参量要统一单位，特别是温度要转化为热力学温度度) )注意分析题目中的隐含条件，必要时还应由力注意分析题目中的隐含条件，必要时还应由力学或几何知识列出辅助方程学或几何知识列出辅助方程有时要检验结果是否符合实际，删去不符合实有时要检验结果是否符合实际，删去不符合实际的结果际的结果三、三、气体三大定律的解题思路：
