4.1 第2课时 查理定律和盖·吕萨克定律理想气体状态方程 学案（2020年鲁科版高中物理选修3-3）

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1、第第 2 课时课时 查理定律和盖查理定律和盖 吕萨克定律吕萨克定律 理想气体状态方程理想气体状态方程 目标定位 1.知道查理定律与盖 吕萨克定律的表达式及适用条件.2.理解 pT 图象与 VT 图象的物理意义.3.会利用理想气体状态方程解决问题. 一、查理定律 1.内容：一定质量的气体，在体积保持不变的条件下，压强与热力学温度成正比. 2.公式：p TC 或 p1 T1 p2 T2. 3.条件：气体的质量一定，体积保持不变. 4.注意： (1)式中的温度为热力学温度 T，单位符号是 K. (2)热力学温度 T 与摄氏温度 t 之间的关系 Tt273_K. 二、盖 吕萨克定律 1.内容：一定质量

2、的气体，在压强保持不变的条件下，体积与热力学温度成正比. 2.公式：V TC 或 V1 T1 V2 T2. 3.条件：气体的质量一定，压强保持不变. 三、理想气体状态方程 1.三个参量都变化时的关系：pV T C 或p1V1 T1 p2V2 T2 . 2.实验定律的成立条件： (1)气体的质量一定(选填“一定”或“变化”). (2)压强不太大(选填“不太大”或“不太小”)、温度不太低(选填“不太高”或 “不太低”). 一、查理定律 1.查理定律的表达式 (1)p1 T1 p2 T2C(恒量) (2)p T p T 2.pT 图中的等容线 图 1 (1)pT 图中等容线是一条通过原点的倾斜直线.

3、 (2)斜率 kp TC(C 为常数)，体积越大，斜率越小.如图 1 所示，四条等容线的关 系为：V1V2V3V4. 【例 1】 用易拉罐盛装碳酸饮料非常卫生和方便，但如果剧烈碰撞或严重受热 会导致爆炸.我们通常用的可乐易拉罐容积 V335 mL.假设在室温(17 )下罐内 装有 0.9V 的饮料，剩余空间充满 CO2气体，气体压强为 1 atm.若易拉罐能承受 的最大压强为 1.2 atm.则保存温度不能超过多少？ 答案 75 解析 本题为一定质量的气体发生等容变化， 以 CO2气体为研究对象. 初态：p11 atm，T1(27317) K290 K， 末态：p21.2 atm，T2待求.

4、由查理定律p1 p2 T1 T2得 T2 T1p2 p1 2901.2 1 K348 K. t(348273) 75 . 【例 2】 一定质量的某种气体的状态经历了如图 2 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 2 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 如图所示，连接 Oa，Od，则 Oa，Ob，Od 为等容线，且斜率越大，表示 气体体积越小，因此 VbVcVaVd.故选项 A、B 正确，C、

5、D 错误. 二、盖 吕萨克定律 1.盖 吕萨克定律的表达式 (1)V1 T1 V2 T2C(恒量) (2)V T V T 2.VT 图中的等压线 如图 3 所示为 VT 图中的等压线，这是一条通过原点的倾斜直线，直线斜率 kV TC，斜率越大，常量 C 越大，压强越小.在图中给出的四条等压线的关系 为：p1p2p3p4. 图 3 【例 3】 如图 4 所示，一端封闭的均匀玻璃管，开口向上竖直放置，管中有两 段水银柱封闭了两段空气柱，开始时 V12V2.现将玻璃管缓慢地均匀加热，下列 说法中正确的是( ) 图 4 A.加热过程中，始终有 V12V2 B.加热后 V12V2 C.加热后 V1V2

6、C.V1V2 D.无法确定 答案 A 解析 由盖 吕萨克定律V1 T1 V2 T2可得 V1 T1 V T， 即 V T T1 V1， 所以 V1 5 278V1， V2 5 283V2(V1、 V2 分别是气体在 5 和 10 时的体积)， 而 V1 278 V2 283， 所以 V1 V2，A 正确. 理想气体状态方程的应用 3.内径均匀的 L 形直角细玻璃管，一端封闭，一端开口竖直向上，用水银柱将一 定质量空气封存在封闭端内，空气柱长 4 cm，水银柱高 58 cm，进入封闭端长 2 cm，如图 5 所示，温度是 87 ，大气压强为 75 cmHg，求： 图 5 (1)在图示位置空气柱的压强 p1. (2)在图示位置，要使空气柱的长度变为 3 cm，温度必须降低到多少度？ 答案 (1)133 cmHg (2)5 解析 (1)p1p0ph(7558) cmHg133 cmHg. (2)对空气柱：初态：p1133 cmHg，V14S， T1(27387) K360 K. 末态：p2p0ph(7557)cmHg132 cmHg， V23S. 由p1V1 T1 p2V2 T2 代入数值，解得 T2268 K5 .