1、-1- 人教版選修人教版選修3333之之8 8、2 2氣體的等容變化和等壓變化氣體的等容變化和等壓變化 -2- 2氣體的等容變化和等壓變化 自主預習探究學習隨堂檢測 首頁 首頁 -3- 2氣體的等容變化和等壓變化 自主預習探究學習隨堂檢測 首頁 自主預習 一、氣體的等容變化 1.等容變化:一定質量的氣體,在體積不變時,壓強隨溫度的變化叫 做等容變化。 2.查理定律:(1)內容:一定質量的某種氣體,在體積不變的情況下, 壓強p與熱力學溫度T成正比。 二、氣體的等壓變化 1.氣體的等壓變化:一定質量的某種氣體,在壓強不變時,體積隨溫 度的變化叫等壓變化。 2.蓋呂薩克定律: (1)內容:一定質量的

2、某種氣體,在壓強不變的情況下,其體積V與 熱力學溫度成正比。 -4- 2氣體的等容變化和等壓變化 自主預習探究學習隨堂檢測 首頁 自主預習 自我檢測 1.判斷正誤,對的畫“”,錯的畫“”。 (1)氣體的溫度升高,氣體的體積一定增大。() 解析:氣體的溫度升高,氣體壓強未知的情況下,其體積不一定增大。 答案: (2)一定質量的氣體,壓強與溫度成正比。() 解析:一定質量的某種氣體,在體積不變時,其壓強與熱力學溫度成正 比。 答案: (3)一定質量的某種氣體,在壓強不變時,其V-T圖象是過原點的直線。 () 解析:根據蓋呂薩克定律知V與T成正比,其圖象是過原點的直線。 答案: -5- 2氣體的等容

3、變化和等壓變化 自主預習探究學習隨堂檢測 首頁 自主預習 2.探究討論。 (1)在p-T圖象和V-T圖象中,靠近原點的部分為什么要用虛線表示? 答案:絕對零度不可達到,原點代表的溫度是絕對零度。 (2)冬季,剩有半瓶熱水的暖水瓶經過一個夜晚后,第二天拔瓶口 的軟木塞時覺得很緊,不易拔出來,這是為什么呢? 答案:冬季氣溫較低,瓶中的氣體在體積不變時,因溫度降低而使 壓強減小,瓶內氣壓小于瓶外氣壓,所以拔起來就感到很吃力。 (3)炎熱的夏天,給汽車輪胎充氣時,一般都不會充得太足(如圖所 示);給自行車輪胎打氣時,也不能打得太足。這是什么原因呢? 答案:輪胎體積一定,由查理定律知,氣體壓強與熱力學溫

4、度成正 比,當輪胎打足氣后,溫度升高車胎內壓強增大,車胎易脹破。 -6- 2氣體的等容變化和等壓變化 自主預習探究學習隨堂檢測 首頁 探究學習 探究一探究二 氣體的等容變化氣體的等容變化 問題探究問題探究 某登山運動員在一次攀登珠穆朗瑪峰的過程中,在接近山頂時他 裸露在手腕上的防水手表的表盤玻璃突然爆裂了,而手表沒有受到 任何撞擊。 (1)表盤沒爆裂之前,內部氣體的體積是否變化? (2)攀登珠穆朗瑪峰的時候,隨著高度的增加,溫度怎樣變化?壓強 怎樣變化? (3)你認為表盤是向內爆裂還是向外爆裂的?理論依據是什么? -7- 2氣體的等容變化和等壓變化 自主預習探究學習隨堂檢測 首頁 探究學習 探

5、究一探究二 要點提示(1)手表表殼可以看成一個密閉容器,出廠時封閉著一定 質量的氣體,登山過程中氣體體積基本上沒有發生變化,可認為是 等容過程。 (2)因為高山山頂附近的溫度低很多,壓強比山腳處小很多。 (3)向外爆裂。內外壓力差超過表盤玻璃的承受限度,便會發生爆 裂。 -8- 2氣體的等容變化和等壓變化 自主預習探究學習隨堂檢測 首頁 探究學習 探究一探究二 知識歸納知識歸納 1.查理定律的兩種表述 (1)熱力學溫標下的表述: 一定質量的某種氣體,在體積不變的情況下,壓強p與熱力學溫度 T成正比,即pT。其表達式為 寫成等式的形式 就是p=CT。 -9- 2氣體的等容變化和等壓變化 自主預習

6、探究學習隨堂檢測 首頁 探究學習 探究一探究二 (在以后計算中,如沒特別說明,0 對應的熱力學溫度一般取273 K) 2.查理定律的適用條件 (1)氣體質量一定,體積不變。 (2)(實際)氣體的壓強不太大(小于幾個標準大氣壓),溫度不太低(不 低于零下幾十攝氏度)。 -10- 2氣體的等容變化和等壓變化 自主預習探究學習隨堂檢測 首頁 探究學習 探究一探究二 3.利用查理定律解題的一般步驟 (1)確定研究對象,即被封閉的氣體。 (2)分析被研究氣體在狀態變化時是否符合定律成立的條件,即是 否是質量和體積保持不變。 (3)確定初、末兩個狀態的溫度、壓強。 (4)按查理定律公式列式求解,并對結果進

7、行討論。 4.查理定律的重要推論 一定質量的某種氣體從初狀態(p、T)開始發生等容變化,其壓強 的變化量p與溫度的變化量T之間的關系為 -11- 2氣體的等容變化和等壓變化 自主預習探究學習隨堂檢測 首頁 探究學習 探究一探究二 5.等容過程的p-T圖象和p-t圖象 (1)p-T圖象:一定質量的某種氣體,在等容過程中,氣體的壓強p和 熱力學溫度T的關系圖線是過原點的傾斜直線,如圖所示,且V1V2, 即體積越大,斜率越小。 -12- 2氣體的等容變化和等壓變化 自主預習探究學習隨堂檢測 首頁 探究學習 探究一探究二 (2)p-t圖象:一定質量的某種氣體,在等容過程中,壓強p與攝氏溫 度t是一次函

8、數關系,不是簡單的正比例關系,如圖所示,等容線是一 條延長線通過橫軸-273.15 的點的傾斜直線,且斜率越大,體積越 小。圖象縱軸的截距p0是氣體在0 時的壓強。 等容線在p-T圖象中是一條經過原點的直線,而在p-t圖象中不過 原點,其延長線與橫軸的交點為-273.15 。 -13- 2氣體的等容變化和等壓變化 自主預習探究學習隨堂檢測 首頁 探究學習 探究一探究二 典例剖析典例剖析 【例題1】 氣體溫度計結構如圖所示。玻璃測溫泡A內充有氣體,通過細玻 璃管B和水銀壓強計相連。開始時A處于冰水混合物中,左管C中水 銀面在O點處,右管D中水銀面高出O點h1=14 cm,后將A放入待測恒 溫槽中

9、,上下移動D,使C中水銀面仍在O點處,此時測得D中水銀面 高出O點h2=44 cm。求恒溫槽內的溫度(已知外界大氣壓相當于76 cm高水銀柱產生的壓強。 -14- 2氣體的等容變化和等壓變化 自主預習探究學習隨堂檢測 首頁 探究學習 探究一探究二 【思考問題】 (1)A中氣體的體積發生變化了嗎? 提示兩次C中水銀面都在O點處,因此A中氣體的體積不變。 (2)A中氣體的壓強發生變化了嗎? 提示D中水銀液面相對于O點發生了變化,因此A中氣體壓強也發 生了變化。 解析:設恒溫槽的溫度為T2,由題意知T1=273 K。 又知p1=p0+ph1,p2=p0+ph2, 則T2=364 K(或91 )。 答

10、案:364 K(或91 ) -15- 2氣體的等容變化和等壓變化 自主預習探究學習隨堂檢測 首頁 探究學習 探究一探究二 -16- 2氣體的等容變化和等壓變化 自主預習探究學習隨堂檢測 首頁 探究學習 探究一探究二 變式訓練變式訓練1電燈泡內充有氦氬混合氣體,如果要使電燈泡內的混 合氣體在500 時的壓強不超過一個大氣壓,則在20 的室溫下充 氣,電燈泡內氣體壓強至多能充到多大? 解析:由于電燈泡容積不變,故氣體為等容變化,設500 時壓強 為p1,t2=20 時的壓強為p2。 由題意可知:T1=(500+273)K=773 K p1=1 atmT2=(20+273)K=293 Kp2=? 答

11、案:0.38 atm -17- 2氣體的等容變化和等壓變化 自主預習探究學習隨堂檢測 首頁 隨堂檢測 12345 1. 對于一定質量的氣體,在體積不變時,壓強增大到原來的2倍,則氣 體溫度的變化情況是 () A.氣體的攝氏溫度升高到原來的2倍 B.氣體的熱力學溫度升高到原來的2倍 C.氣體的攝氏溫度降為原來的一半 D.氣體的熱力學溫度降為原來的一半 解析:一定質量的氣體體積不變時,壓強與熱力學溫度成正比,即 答案:B -18- 2氣體的等容變化和等壓變化 自主預習探究學習隨堂檢測 首頁 隨堂檢測 12345 2. 圖中描述一定質量的氣體做等容變化的圖線是() 解析:由查理定律知,一定質量的氣體

12、,在體積不變時,其壓強和熱力 學溫度成正比,選項C正確,選項A、B錯誤;在p-t圖象中,直線與橫軸 的交點表示熱力學溫度的零度,選項D正確。 答案:CD -19- 2氣體的等容變化和等壓變化 自主預習探究學習隨堂檢測 首頁 隨堂檢測 12345 3. 圖示為0.3 mol的某種氣體的壓強和溫度關系的p-t圖線。p0表示 標準大氣壓,則在狀態B時氣體的體積為() A.5.6 L B.3.2 L C.1.2 L D.8.4 L 解析:此氣體在0 時,壓強為標準大氣壓,所以它的體積應為 22.40.3 L=6.72 L,根據圖線所示,從0 到A狀態的127 ,氣體是 等容變化,則A狀態的體積為6.7

13、2 L。從A狀態到B狀態的等壓變 化,A狀態的溫度為127 K+273 K=400 K,B狀態的溫度為227 K+273 K=500 K,根據蓋呂薩克定律 =8.4 L,D項正確。 答案:D -20- 2氣體的等容變化和等壓變化 自主預習探究學習隨堂檢測 首頁 隨堂檢測 12345 4. 一定質量的某種氣體自狀態A經狀態C變化到狀態B,這一過程如 圖所示,則() A.在過程AC中,氣體的壓強不斷變大 B.在過程CB中,氣體的壓強不斷變小 C.在狀態A時,氣體的壓強最大 D.在狀態B時,氣體的壓強最大 解析:氣體在過程AC中發生等溫變化,由pV=C(恒量)可知,體積減小, 壓強增大,故選項A正確

14、。在CB變化過程中,氣體的體積不發生變 化,即為等容變化,由 (恒量)可知,溫度升高,壓強增大,故選項B 錯誤。綜上所述,在ACB過程中氣體的壓強始終增大,所以氣體在狀 態B時的壓強最大,故選項C錯誤,選項D正確。 答案:AD -21- 2氣體的等容變化和等壓變化 自主預習探究學習隨堂檢測 首頁 隨堂檢測 12345 5.如圖所示,質量M=10 kg的透熱汽缸內用面積S=100 cm2 的活塞 封有一定質量的理想氣體,活塞與汽缸壁無摩擦且不漏氣。現將彈 簧一端固定在天花板上,另一端與活塞相連將汽缸懸起,當活塞位 于汽缸正中間時,整個裝置都處于靜止狀態,此時缸內氣體的溫度 為27 。已知大氣壓恒為p0=1.0105 Pa,重力加速度g取10 m/s2, 忽略汽缸和活塞的厚度。求: (1)缸內氣體的壓強p1