8.2气体的等容变化和等压变化 学案(含答案)
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1、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 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 (2)表达式:pCT 或p1 T1 p2 T2.推论式: p T p T (3)适用条件:气体的质量和体积不变 (4)图象:如图 1 所示 图 1 pT 图象中的等容线是一条过原点的倾斜直线 pt 图象
2、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 (2)表达式:VCT 或V1 T1 V2 T2.推论式: V T V 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 2 VT 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,但反向延长线交 t 轴
3、于273.15 . 无论是 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 即学即用 1判断下列说法的正误 (1)一定质量的某种气体,在压强不变时,若温度升高,则体积减小( ) (2)“拔火罐”时,火罐冷却,罐内气体的压强小于大气的压强,火罐就被“吸”在皮肤 上( ) (3)一定质量的气体,等容变化时,气体的压强和温度不一定成正比( ) (4)查理定律的数学表达式p TC,其中 C 是一常量,C 是一个与气体的质量、压强、温度、 体积均无关的恒量( ) (5)无论是盖吕萨克定律的 Vt 图象还是 VT 图象,其斜率都能表示气体压强的大小, 斜率越大,压强越大(
4、) 2(1)气体做等容变化,温度为 200 K 时的压强为 0.8 atm,压强增大到 2 atm 时的温度为 K. (2)一定质量的气体,在压强不变时,温度为 200 K,体积为 V0,当温度升高 100 K 时,体 积变为原来的 倍 答案 (1)500 (2)3 2 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
5、,把车胎胀破 知识深化 1查理定律及推论 表示一定质量的某种气体从初状态(p、T)开始发生等容变化,其压强的变化量 p 与温度的 变化量 T 成正比 特别提醒 一定质量的某种气体在体积不变的情况下,压强 p 跟热力学温度 T 成正比,而 不是与摄氏温度成正比 2pT 图象和 pt 图象 (1)pT 图象:一定质量的某种气体,在等容变化过程中,气体的压强 p 和热力学温度 T 的 图线是延长线过原点的倾斜直线,如图 3 甲所示,且 V1V2,即体积越大,斜率越小 图 3 (2)pt 图象:一定质量的某种气体,在等容变化过程中,压强 p 与摄氏温度 t 是一次函数关 系,不是简单的正比例关系,如图
6、乙所示,等容线是一条延长线通过横轴上273.15 的倾 斜直线,且斜率越大,体积越小图象纵轴的截距 p0是气体在 0 时的压强 例 1 气体温度计结构如图 4 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 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 4 答案 364 K(或 91 ) 解
7、析 设恒温槽的温度为 T2,由题意知 T1273 K A 内气体发生等容变化,根据查理定律得p1 T1 p2 T2 p1p0ph1 p2p0ph2 联立式,代入数据得 T2364 K(或 91 ) 应用查理定律解题的一般步骤 1确定研究对象,即被封闭的气体 2分析被研究气体在状态变化时是否符合定律的适用条件:质量一定,体积不变 3确定初、末两个状态的温度、压强 4根据查理定律列式求解 5求解结果并分析、检验 二、气体的等压变化 导学探究 (1)如图 5 所示,用水银柱封闭了一定量的气体当给封闭气体加热时能看到什 么现象? 图 5 (2)一定质量的气体,在压强不变时,体积和温度有什么关系? 答案
8、 (1)水银柱向上移动 (2)体积和热力学温度成正比 知识深化 1盖吕萨克定律及推论 表示一定质量的某种气体从初状态(V、T)开始发生等压变化,其体积的变化量 V 与温度的 变化量 T 成正比 2VT 图象和 Vt 图象 (1)VT 图象:一定质量的某种气体,在等压变化过程中,气体的体积 V 随热力学温度 T 变 化的图线是延长线过原点的倾斜直线,如图 6 甲所示,且 p1p2,即压强越大,斜率越小 图 6 (2)Vt 图象:一定质量的某种气体,在等压变化过程中,体积 V 与摄氏温度 t 是一次函数 关系,不是简单的正比例关系,如图乙所示,等压线是一条延长线通过横轴上273.15 的 倾斜直线
9、,且斜率越大,压强越小,图象纵轴的截距 V0是气体在 0 时的体积 特别提醒 一定质量的气体,在压强不变时,其体积与热力学温度成正比,而不是与摄氏温 度成正比 例 2 如图 7 所示,绝热的汽缸内封有一定质量的气体,缸体质量 M200 kg,厚度不计的 活塞质量 m10 kg,活塞横截面积 S100 cm2.活塞与汽缸壁无摩擦且不漏气此时,缸内 气体的温度为 27 , 活塞位于汽缸正中间, 整个装置都静止 已知大气压恒为 p01.0105 Pa,重力加速度为 g10 m/s2.求: 图 7 (1)缸内气体的压强 p1; (2)缸内气体的温度升高到多少时,活塞恰好会静止在汽缸缸口 AB 处 答案
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