发布时间 : 星期一 文章人教版2020高中物理 第八章 气体 课时2 气体的等容变化和等压变化学案 新人教版选修3-3更新完毕开始阅读3b8acfe3af51f01dc281e53a580216fc710a5377
学案2 气体的等容变化和等压变化
[目标定位] 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p－T图象与V－T图象的物理意义．
一、气体的等容变化 [问题设计]
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 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． [要点提炼]
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(填“正比”或“反比”)． (2)表达式：p＝CT或＝.
(3)适用条件：气体的质量和体积不变．
3．等容线：p－T图象和p－t图象分别如图1甲、乙所示．
p1p2
T1T2
图1
4．从上图可以看出：p－T图象(或p－t图象)为一次函数图象，由此我们可以得出一个重要推论：一定质量的气体，从初状态(p、T)开始发生等容变化，其压强的变化量Δp与热力Δpp学温度的变化量ΔT之间的关系为：＝.
ΔTT[延伸思考] 图1中斜率的不同能够说明什么问题？ 答案 斜率与体积成反比，斜率越大，体积越小． 二、气体的等压变化 [要点提炼]
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．
1
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． (2)表达式：V＝CT或＝.
(3)适用条件：气体的质量和压强不变．
3．等压线：V－T图象和V－t图象分别如图2甲、乙所示．
V1V2T1T2
图2
4．从上图可以看出：V－T图象(或V－t图象)为一次函数图象，由此我们可以得出一个重要推论：一定质量的气体从初状态(V、T)开始发生等压变化，其体积的变化量ΔV与热力学ΔVV温度的变化量ΔT之间的关系为＝.
ΔTT[延伸思考] 图2中斜率的不同能够说明什么问题？ 答案 斜率与压强成反比，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h1＝14 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h2＝44 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3
解析 设恒温槽的温度为T2，由题意知T1＝273 K
A内气体发生等容变化，根据查理定律得 p1p2
＝① T1T2
p1＝p0＋ph1② p2＝p0＋ph2③
2
联立①②③式，代入数据得
T2＝364 K(或91 ℃)．
答案 364 K(或91 ℃) 二、盖—吕萨克定律的应用
例2 如图4所示，一端开口的钢制圆筒，在开口端上面放
一活塞．活塞与筒壁间的摩擦及活塞的重力不计，现将其开口端向下，竖直缓慢地放入7 ℃的水中，在筒底与水面相平时，恰好静止在水中，这时筒内气柱长为14 cm，当水温升高到27 ℃时，钢筒露出水面的高度为多少？(筒的厚度不计)
图4
答案 1 cm
解析 设筒底露出水面的高度为h.
当t1＝7 ℃时，H1＝14 cm气柱，当t2＝27 ℃时，H2＝(14＋h) cm，由等压变化规律1414＋h得＝，解得h＝1 cm，也就是钢筒露出水面的高度为1 cm. 280300
三、p－T图象与V－T图象的应用
例3 图5甲是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的V－T图象，已知气体在状态A时的压强是1.5×10 Pa.
5
H1SH2S＝，T1T2
图5
(1)根据图象提供的信息，计算图中TA的值．
(2)请在图乙坐标系中，作出由状态A经过状态B变为状态C的p－T图象，并在图线相应位置上标出字母A、B、C，如果需要计算才能确定有关坐标值，请写出计算过程． 解析 (1)根据盖—吕萨克定律可得＝
VAVBTATBVA0.4
所以TA＝TB＝×300 K＝200 K.
VB0.6
3
(2)根据查理定律得＝
pBpCTBTCTC40044
pC＝pB＝pB＝pB＝×1.5×105 Pa＝2.0×105 Pa
TB30033
则可画出由状态A→B→C的p－T图象如图所示． 答案 (1)200 K (2)见解析图
针对训练 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6
A．ab过程中不断增加 B．bc过程中保持不变 C．cd过程中不断增加 D．da过程中保持不变 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Va＝Ve，因为Vd Vd 1．(查理定律的应用)一定质量的气体，在体积不变的条件下，温度由0 ℃升高到10 ℃时，其压强的增量为Δp1，当它由100 ℃升高到110 ℃时，所增压强为Δp2，则Δp1与Δp2之比是( ) A．10∶1 B．373∶273 C．1∶1 D．383∶283 答案 C 4