等容等壓變化課件

1、氣體的等容變化氣體的等容變化和等壓變化和等壓變化1、等容變化：當體積（、等容變化：當體積（v）保持不變時）保持不變時, 壓強（壓強（p）和溫度（和溫度（t）之間的關系。）之間的關系。一、氣體的等容變化：一、氣體的等容變化：一定質量（一定質量（m）的氣體的總分子數(shù)（）的氣體的總分子數(shù)（n）是一定的，）是一定的，體積（體積（v）保持不變時，其單位體積內的分子數(shù)（）保持不變時，其單位體積內的分子數(shù)（n）也保持不變，當溫度（也保持不變，當溫度（t）升高時，其分子運動的平）升高時，其分子運動的平均速率（均速率（v）也增大，則氣體壓強（）也增大，則氣體壓強（p）也增大；反之）也增大；反之當溫度（當溫度（t

2、）降低時，氣體壓強（）降低時，氣體壓強（p）也減小。）也減小。常常量量 1122tptp2、查理定律：、查理定律：一定質量的某種氣體一定質量的某種氣體,在體積保持不變的情況下在體積保持不變的情況下, 壓強壓強p與熱力學溫度與熱力學溫度t成正比成正比.3、公式：、公式：4、查理定律的微觀解釋：、查理定律的微觀解釋：常常量量 1122tvtv二、氣體的等壓變化：二、氣體的等壓變化：1、等壓變化：當壓強（、等壓變化：當壓強（ p ）保持不變時）保持不變時, 體積（體積（ v ）和溫度（和溫度（ t ）之間的關系）之間的關系.3、公式：、公式：一定質量的某種氣體一定質量的某種氣體,在壓強在壓強p保持不

3、變的情況下保持不變的情況下, 體積體積v與熱力學溫度與熱力學溫度t成正比成正比.2、蓋、蓋呂薩克定律：呂薩克定律：4、蓋、蓋呂薩克定律的微觀解釋：呂薩克定律的微觀解釋：一定質量（一定質量（m）的理想氣體的總分子數(shù)（）的理想氣體的總分子數(shù)（n）是一定）是一定的，要保持壓強（的，要保持壓強（p）不變，當溫度（）不變，當溫度（t）升高時，）升高時，全體分子運動的平均速率全體分子運動的平均速率v會增加，那么單位體積內會增加，那么單位體積內的分子數(shù)（的分子數(shù)（n）一定要減?。ǚ駝t壓強不可能不變），）一定要減?。ǚ駝t壓強不可能不變），因此氣體體積（因此氣體體積（v）一定增大；反之當溫度降低時，）一定增大；

4、反之當溫度降低時，同理可推出氣體體積一定減小同理可推出氣體體積一定減小1由查理定律可知，一定質量的理想氣體在體由查理定律可知，一定質量的理想氣體在體積不變時，它的壓強隨溫度變化關系如圖中實線積不變時，它的壓強隨溫度變化關系如圖中實線表示。把這個結論進行合理外推，便可得出圖中表示。把這個結論進行合理外推，便可得出圖中t0 ；如果溫度能降低到；如果溫度能降低到t0，那么氣體，那么氣體的壓強將減小到的壓強將減小到 pa。t()p(pa)0t02730a . 兩次管中氣體壓強相等兩次管中氣體壓強相等b . t1時管中氣體壓強小于時管中氣體壓強小于t2時管中氣體壓強時管中氣體壓強c . t1t22、如圖

5、所示，、如圖所示，a端封閉有氣體的端封閉有氣體的u形玻璃管倒插入形玻璃管倒插入水銀槽中，當溫度為水銀槽中，當溫度為t1時，管中水銀面處在時，管中水銀面處在m處，處，溫度為溫度為t2時，管中水銀面處在時，管中水銀面處在n處，且處，且m、n位于位于同一高度，若大氣壓強不變，則：（同一高度，若大氣壓強不變，則：（ ）mna a d3如圖所示，導熱性能良好的氣缸開口向下，缸內用如圖所示，導熱性能良好的氣缸開口向下，缸內用一活塞封閉一定質量的氣體，活塞在氣缸內可以自由一活塞封閉一定質量的氣體，活塞在氣缸內可以自由滑動且不漏氣，其下方用細繩吊著一重物，系統(tǒng)處于滑動且不漏氣，其下方用細繩吊著一重物，系統(tǒng)處于

6、平衡狀態(tài)?，F(xiàn)將細繩剪斷，從剪斷細繩到系統(tǒng)達到新平衡狀態(tài)?，F(xiàn)將細繩剪斷，從剪斷細繩到系統(tǒng)達到新的平衡狀態(tài)的過程可視為一緩慢過程，在這一過程中的平衡狀態(tài)的過程可視為一緩慢過程，在這一過程中氣缸內氣缸內 ( )a氣體從外界吸熱氣體從外界吸熱b單位體積的氣體分子數(shù)變大單位體積的氣體分子數(shù)變大c氣體分子平均速率變大氣體分子平均速率變大d單位時間單位面積器壁上受到氣體分子撞擊的次單位時間單位面積器壁上受到氣體分子撞擊的次數(shù)減少數(shù)減少b4.在圖所示的氣缸中封閉著溫度為在圖所示的氣缸中封閉著溫度為100的空氣的空氣, 一一重物用繩索經(jīng)滑輪與缸中活塞相連接重物用繩索經(jīng)滑輪與缸中活塞相連接, 重物和活塞重物和活塞

7、均處于平衡狀態(tài)均處于平衡狀態(tài), 這時活塞離缸底的高度為這時活塞離缸底的高度為10 cm,如如果缸內空氣變?yōu)楣變瓤諝庾優(yōu)?, 問問:重物是上升還是下降？重物是上升還是下降？這時重物將從原處移動多少厘米這時重物將從原處移動多少厘米?(設活塞與氣缸壁間無摩擦設活塞與氣缸壁間無摩擦) 氣體初態(tài)體積氣體初態(tài)體積v1=10s cm3, 溫度溫度t1=373 k, 2121ttvv 則重物上升高度則重物上升高度h=107.4=2.6 cm解解:可得可得h =7.4 cm據(jù)據(jù)末態(tài)溫度末態(tài)溫度t2=273 k， 體積設為體積設為v2=hscm3 (h為活塞到缸底的距離為活塞到缸底的距離)分析可知缸內氣體作等壓

8、變化分析可知缸內氣體作等壓變化. 設活塞截面積為設活塞截面積為s cm2,缸內氣體溫度降低缸內氣體溫度降低, 壓強減小壓強減小, 故活塞下移故活塞下移, 重物上升重物上升.10如圖所示，一豎直放置的氣缸由兩個截面積不同如圖所示，一豎直放置的氣缸由兩個截面積不同的圓柱構成，各有一個活塞且用細桿相連，上、下分的圓柱構成，各有一個活塞且用細桿相連，上、下分別封有兩部分氣體別封有兩部分氣體a和和b，兩活塞之間是真空，原來活，兩活塞之間是真空，原來活塞恰好靜止，兩部分氣體的溫度相同，現(xiàn)在將兩部分塞恰好靜止，兩部分氣體的溫度相同，現(xiàn)在將兩部分氣體同時緩慢升高相同溫度，則（氣體同時緩慢升高相同溫度，則（ ）

9、（a）兩活塞將靜止不動）兩活塞將靜止不動（b）兩活塞將一起向上移動）兩活塞將一起向上移動（c）a氣體的壓強改變量比氣體的壓強改變量比b氣體氣體的壓強改變量大的壓強改變量大（d）無法比較兩部分氣體的壓強）無法比較兩部分氣體的壓強改變量的大小改變量的大小cbb c14. 如圖所示，內壁光滑的絕熱氣缸豎直立于地面如圖所示，內壁光滑的絕熱氣缸豎直立于地面上，絕熱活塞將一定質量的氣體封閉在氣缸中，活上，絕熱活塞將一定質量的氣體封閉在氣缸中，活塞靜止時處于塞靜止時處于a位置?，F(xiàn)將一重物輕輕地放在活塞位置。現(xiàn)將一重物輕輕地放在活塞上，活塞最終靜止在上，活塞最終靜止在b位置。若除分子之間相互碰位置。若除分子之

10、間相互碰撞以外的作用力可忽略不計，則活塞在撞以外的作用力可忽略不計，則活塞在b位置時與位置時與活塞在活塞在a位置時相比較位置時相比較 （ ） a氣體的溫度可能相同氣體的溫度可能相同 b氣體的內能可能相同氣體的內能可能相同 c單位體積內的氣體分子數(shù)不變單位體積內的氣體分子數(shù)不變 d單位時間內氣體分子撞擊單位面積氣缸壁的次單位時間內氣體分子撞擊單位面積氣缸壁的次數(shù)一定增多數(shù)一定增多圖（甲）圖（甲）a圖（乙）圖（乙）bd13如圖所示如圖所示, 兩端開口的彎管兩端開口的彎管, 左管插入水銀槽中左管插入水銀槽中,右管有一段高為右管有一段高為h的水銀柱，中間封有一段空氣，則的水銀柱，中間封有一段空氣，則

11、（ ）（a）彎管左管內外水銀面的高度差為）彎管左管內外水銀面的高度差為h（b）若把彎管向上移動少許）若把彎管向上移動少許, 則管內氣體體積增大則管內氣體體積增大（c）若把彎管向下移動少許，）若把彎管向下移動少許，右管內的水銀柱沿管壁上升右管內的水銀柱沿管壁上升（d）若環(huán)境溫度升高，右管內）若環(huán)境溫度升高，右管內的水銀柱沿管壁上升的水銀柱沿管壁上升a c dh解見下頁解見下頁環(huán)境溫度升高，封閉氣體體積增大，環(huán)境溫度升高，封閉氣體體積增大，則右管內的水銀柱沿管壁上升，則右管內的水銀柱沿管壁上升，d對。對。解析：解析：封閉氣體的壓強等于大氣壓與水銀柱產生壓強之差，封閉氣體的壓強等于大氣壓與水銀柱產生

12、壓強之差，故左管內外水銀面高度差也為故左管內外水銀面高度差也為h，a對；對；彎管上下移動，封閉氣體溫度和壓強不變，體積不變，彎管上下移動，封閉氣體溫度和壓強不變，體積不變，b錯錯c對；對；h21（10分）如圖，水平放置的汽缸內壁光滑，一個分）如圖，水平放置的汽缸內壁光滑，一個不導熱的活塞將汽缸內的氣體分為不導熱的活塞將汽缸內的氣體分為a、b兩部分，兩部兩部分，兩部分氣體可以分別通過放在其中的電熱絲加熱。開始時，分氣體可以分別通過放在其中的電熱絲加熱。開始時，a氣體的體積是氣體的體積是b的一半，的一半，a氣體的溫度是氣體的溫度是17c，b氣氣體的溫度是體的溫度是27c，活塞靜止?，F(xiàn)緩慢加熱汽缸內

13、氣體，活塞靜止?，F(xiàn)緩慢加熱汽缸內氣體， 使使a、b兩部分氣體的溫度都升高兩部分氣體的溫度都升高10c，在此過程中活，在此過程中活塞向哪個方向移動？塞向哪個方向移動？ 某同學是這樣解答的：先設法保持某同學是這樣解答的：先設法保持a、b氣體的體積氣體的體積不變，由于兩部分氣體原來的壓強相等，溫度每升高不變，由于兩部分氣體原來的壓強相等，溫度每升高1c，壓強就增加原來的，壓強就增加原來的1/273，因此溫度都升高，因此溫度都升高10c，兩邊的壓強還相等，故活塞不移動。兩邊的壓強還相等，故活塞不移動。 你認為該同學的思路是否正確？如果認為正確，請你認為該同學的思路是否正確？如果認為正確，請列出公式加以

14、說明；如果認為不列出公式加以說明；如果認為不正確，請指出錯誤之處，并確定正確，請指出錯誤之處，并確定活塞的移動方向?；钊囊苿臃较颉b解：解： 該同學思路不正確。該同學思路不正確。在體積不變的情況下，一定質量的理想氣體溫度每升在體積不變的情況下，一定質量的理想氣體溫度每升高高1c，壓強就增加，壓強就增加0c時壓強的時壓強的1/273，而現(xiàn)在，而現(xiàn)在a、b的溫度不同而壓強相等，說明的溫度不同而壓強相等，說明0c時它們的壓強不相時它們的壓強不相等，因此升高相同的溫度后，最后的壓強不等。等，因此升高相同的溫度后，最后的壓強不等。設想先保持設想先保持a、b的體積不變的體積不變, 當溫度分別升高當溫度

15、分別升高10c時時, 對對a有有aaaatptp aaaaappttp290300 同理，對同理，對b有有bbbbbppttp300310 由于由于papb，300310290300 所以所以papb 故活塞向右移動。故活塞向右移動。20、如圖所示，氣缸內封閉有一定質量的理想氣體，、如圖所示，氣缸內封閉有一定質量的理想氣體，當時溫度為當時溫度為0，大氣壓為，大氣壓為1atm(設其值為設其值為105pa)、氣、氣缸橫截面積為缸橫截面積為500cm2，活塞重為，活塞重為5000n。則：。則：（1）氣缸內氣體壓強為多少？）氣缸內氣體壓強為多少？（2）如果開始時內部被封閉氣體的總體積為）如果開始時內部

16、被封閉氣體的總體積為 汽缸上部體積為汽缸上部體積為 ，并且汽缸口有個卡環(huán)可以卡住，并且汽缸口有個卡環(huán)可以卡住活塞，使之只能在汽缸內運動，活塞，使之只能在汽缸內運動，所有摩擦不計?，F(xiàn)在使氣缸內的所有摩擦不計?，F(xiàn)在使氣缸內的氣體加熱至氣體加熱至273，求氣缸內氣，求氣缸內氣體壓強又為多少？體壓強又為多少？,v054051v30051v解：解：(1)由受力平衡可知：由受力平衡可知：pa1002105005000100154502 .sgpp(2)缸內氣體先做等壓變化，活塞將運動到卡環(huán)處就缸內氣體先做等壓變化，活塞將運動到卡環(huán)處就不再運動，設此時溫度為不再運動，設此時溫度為t1 ， 有有 010054

17、vtvt 所以所以0145tt 接下來繼續(xù)升溫，氣缸內氣體將做等體積變化，設接下來繼續(xù)升溫，氣缸內氣體將做等體積變化，設所求壓強為所求壓強為p2，故有，故有 2211ptpt 代入可得代入可得 pa102358511122 .ppttp30051v19、（、（10分）如圖所示，上端開口的光滑圓柱形氣缸分）如圖所示，上端開口的光滑圓柱形氣缸豎直放置，截面積為豎直放置，截面積為40cm2的活塞將一定質量的氣體和的活塞將一定質量的氣體和一形狀不規(guī)則的固體一形狀不規(guī)則的固體a封閉在氣缸內。在氣缸內距缸底封閉在氣缸內。在氣缸內距缸底60cm處設有處設有a、b兩限制裝置，使活塞只能向上滑動。兩限制裝置，使

18、活塞只能向上滑動。開始時活塞擱在開始時活塞擱在a、b上，缸內氣體的壓強為上，缸內氣體的壓強為p0（p0=1.0105 pa為大氣壓強），溫度為為大氣壓強），溫度為300k?，F(xiàn)緩慢?，F(xiàn)緩慢加熱汽缸內氣體，當溫度為加熱汽缸內氣體，當溫度為330k，活塞恰好離開，活塞恰好離開a、b;當溫度為當溫度為360k時時, 活塞上升了活塞上升了4cm。求。求:(1)活塞的質量活塞的質量(2)物體物體a的體積的體積ba更多課件更多課件: 全套全套09屆課件集屆課件集(143個課件個課件) 聯(lián)系龐老師聯(lián)系龐老師k3001 tpa100151 .pvv 40601k3302 tpa10401001452)mg.(p

19、- 12vv 360k3 t23pp vv 40643設物體設物體a的體積為的體積為v，氣體的狀態(tài)參量為：，氣體的狀態(tài)參量為：2211tptp 3322tvtv 3640cm v氣體從狀態(tài)氣體從狀態(tài)1到狀態(tài)到狀態(tài)2為等容過程：為等容過程：代入數(shù)據(jù)得代入數(shù)據(jù)得代入數(shù)據(jù)得代入數(shù)據(jù)得 m=4kg氣體從狀態(tài)氣體從狀態(tài)2到狀態(tài)到狀態(tài)3為等壓過程：為等壓過程：解：解：20、（、（12分）一根兩端開口、粗細均勻的長直玻璃管分）一根兩端開口、粗細均勻的長直玻璃管橫截面積為橫截面積為s210-3m2，豎直插入水面足夠寬廣的，豎直插入水面足夠寬廣的水中。管中有一個質量為水中。管中有一個質量為m0.4kg的密閉活塞

20、，封閉的密閉活塞，封閉一段長度為一段長度為l066cm的氣體，氣體溫度的氣體，氣體溫度t0=300k，如，如圖所示。開始時，活塞處于靜止狀態(tài)，不計活塞與管圖所示。開始時，活塞處于靜止狀態(tài)，不計活塞與管壁間的摩擦。外界大氣壓強壁間的摩擦。外界大氣壓強p01.0105pa，水的密度水的密度1.0103kg/m3。試問：。試問：（1）開始時封閉氣體的壓強多大？）開始時封閉氣體的壓強多大？（2）現(xiàn)保持管內封閉氣體溫度不變，用）現(xiàn)保持管內封閉氣體溫度不變，用豎直向上的力豎直向上的力f緩慢地拉動活塞。當活塞緩慢地拉動活塞。當活塞上升到某一位置時停止移動上升到某一位置時停止移動,此時此時f6.0n，則這時管

21、內外水面高度差為多少？則這時管內外水面高度差為多少？ 管內管內氣柱長度多大？氣柱長度多大？（3）再將活塞固定住，改變管內氣體的溫度，使管）再將活塞固定住，改變管內氣體的溫度，使管內外水面相平，此時氣體的溫度是多少？內外水面相平，此時氣體的溫度是多少？l0pa551030.4 101.0 101.02 10 ()2 10mgpps pa542030.4 106.01.0 109.9 10 ()2 10mgfpps ghpp 02540231.0 109.9 100.1(m)1.0 1010pphg )(.lpplcm6866109910021451122（1）當活塞靜止時，）當活塞靜止時，（2）

22、當）當f=6.0n時，有：時，有：管內外液面的高度差管內外液面的高度差 由玻意耳定律由玻意耳定律p1l1s=p2l2s解：解：空氣柱長度空氣柱長度l0333222tlptlp)(.tlplptk634730068109978100145122333 （3）p3=p0=1.0105pa l3=68+10=78cm t2=t1氣體溫度變?yōu)闅怏w溫度變?yōu)?由氣態(tài)方程由氣態(tài)方程題目題目12-2.（本題供使用選修（本題供使用選修33教材的考生作答）如圖所教材的考生作答）如圖所示的圓柱形容器內用活塞密封一定質量的氣體，已知示的圓柱形容器內用活塞密封一定質量的氣體，已知容器橫截面積為容器橫截面積為s，活塞重為

23、，活塞重為g，大氣壓強為，大氣壓強為p0 .若活若活塞固定，密封氣體溫度升高塞固定，密封氣體溫度升高1,需吸收的熱量為需吸收的熱量為q1 ； 若活塞不固定，且可無摩擦滑動，仍使密封氣體溫度若活塞不固定，且可無摩擦滑動，仍使密封氣體溫度升高升高1，需吸收的熱量為，需吸收的熱量為q2 。（1）q1和和q2哪個大些？氣體在定容下的比熱容與在哪個大些？氣體在定容下的比熱容與在定壓下的比熱容為什么會不同？定壓下的比熱容為什么會不同？（2）求在活塞可自由滑動時，密封）求在活塞可自由滑動時，密封氣體溫度升高氣體溫度升高1，活塞上升的高度，活塞上升的高度h。設密閉氣體溫度升高設密閉氣體溫度升高1,內能的增量為

24、內能的增量為u,則有則有u=q1 u=q2+w 對活塞用動能定理得：對活塞用動能定理得：w內內+w大氣大氣gh=0 w大氣大氣=p0sh w=w內內 解解得：得：q2=u+（p0s+g）h q1 q2 解：解：由此可見，質量相等的同種氣體，在定容和定壓兩由此可見，質量相等的同種氣體，在定容和定壓兩種不同情況下，盡管溫度變化相同，但吸收的熱量種不同情況下，盡管溫度變化相同，但吸收的熱量不同，所以同種氣體在定容下的熱比容與在定壓下不同，所以同種氣體在定容下的熱比容與在定壓下的熱比容不同的熱比容不同gspqqh 012 解解兩式兩式u=q1 q2=u+(p0s+g)h 得：得：題目題目20a.（10分）汽車行駛時輪胎的胎壓太高容易造分）汽車行駛時輪胎的胎壓太高容易造成爆胎事故，太低又會造成耗油量上升。已知某成爆胎事故，太低又會造成耗油量上升。已知某型號輪胎能在型號輪胎能在40 c-90 c正常工作正常工作, 為使輪胎在為使輪胎在此溫度范圍內工作時的最高胎壓不超過此溫度范圍內工作時的最高胎壓不超過3.5 atm，最低胎壓不低于最低胎壓不低于1.6 atm，那么，那么, 在在t20 c時給該時給該輪胎充氣，充氣后的胎壓在什么范圍內比較合適輪胎充氣，充氣后的胎壓在什么范圍內比較合適（設輪胎的體積不變）（設輪胎的體積不變）更多課件更多課