氣體的等容變化和等壓變化 課件(人教選修3-3)

1、第第2 2節(jié)節(jié)理解理解教材教材新知新知把握把握熱點(diǎn)熱點(diǎn)考向考向知識點(diǎn)一知識點(diǎn)一知識點(diǎn)二知識點(diǎn)二考向一考向一考向二考向二 第第八八章章應(yīng)用應(yīng)用創(chuàng)新創(chuàng)新演練演練隨堂基礎(chǔ)鞏固隨堂基礎(chǔ)鞏固課時跟蹤訓(xùn)練課時跟蹤訓(xùn)練考向三考向三 自學(xué)教材自學(xué)教材 1等容變化等容變化 一定質(zhì)量的某種氣體，在一定質(zhì)量的某種氣體，在 不變時，不變時， 隨隨 的的變變 化?；?2查理定律查理定律 (1)內(nèi)容：內(nèi)容： 一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況下，壓強(qiáng)一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況下，壓強(qiáng)p與熱力學(xué)與熱力學(xué)溫度溫度T成成 。體積體積正比正比壓強(qiáng)壓強(qiáng)溫度溫度質(zhì)量質(zhì)量CT體積體積原點(diǎn)原點(diǎn)重點(diǎn)詮釋重點(diǎn)詮釋 2對等容線的理解對等

2、容線的理解 (1)pt圖中的等容線圖中的等容線 pt圖中的等容線是一條延長線通過橫坐標(biāo)圖中的等容線是一條延長線通過橫坐標(biāo)273 的的傾斜直線。傾斜直線。 圖圖821甲中縱軸上的截距甲中縱軸上的截距p0是氣體是氣體0 時的壓強(qiáng)。時的壓強(qiáng)。 等容線的斜率和氣體的體積大小有關(guān)，體積越大，斜率等容線的斜率和氣體的體積大小有關(guān)，體積越大，斜率越小，在圖乙中畫一條平行于越小，在圖乙中畫一條平行于p軸的虛線，分別交等容線于軸的虛線，分別交等容線于A、B、C、D四點(diǎn)，分別過四點(diǎn)，分別過A、B、C、D四點(diǎn)向四點(diǎn)向p軸作垂線，垂足軸作垂線，垂足分別為分別為p1、p2、p3、p4，則，則p1p2p3p4，那么，那么

3、VAVBVCVD，即，即V1V2V3V4。圖圖8211一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況下，溫度由一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況下，溫度由0 升高到升高到 10 時，其壓強(qiáng)的增加量為時，其壓強(qiáng)的增加量為p1，當(dāng)它由，當(dāng)它由100 升高到升高到110 時，其壓強(qiáng)的增加量為時，其壓強(qiáng)的增加量為p2，則，則p1與與p2之比是之比是 ()A1 1 B1 10C10 110 D110 10解析：解析：等容變化，這四個狀態(tài)在同一條等容線上，因等容變化，這四個狀態(tài)在同一條等容線上，因T相同，相同，所以所以p也相同。也相同。答案：答案：A自學(xué)教材自學(xué)教材 1等壓變化等壓變化 一定質(zhì)量的某種氣體，在一定質(zhì)量的某

4、種氣體，在 不變時，不變時， 隨隨 的的變化。變化。 2蓋呂薩克定律蓋呂薩克定律 (1)內(nèi)容：內(nèi)容： 一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，體積一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，體積V與與熱力學(xué)溫度熱力學(xué)溫度T成成 。體積體積壓強(qiáng)壓強(qiáng)溫度溫度正比正比CT質(zhì)量質(zhì)量壓強(qiáng)壓強(qiáng)原點(diǎn)原點(diǎn)重點(diǎn)詮釋重點(diǎn)詮釋 2等壓線等壓線 (1)如圖如圖822甲所示為甲所示為Vt圖中的等壓線，這是一條延圖中的等壓線，這是一條延長線過長線過273 的傾斜直線，縱軸上截距的傾斜直線，縱軸上截距V0表示氣體在表示氣體在0 時時的體積。等壓線的斜率大小取決于壓強(qiáng)的大小，壓強(qiáng)越大，的體積。等壓線的斜率大小取決于壓強(qiáng)的大小，壓

5、強(qiáng)越大，斜率越小。圖中四條等壓線的關(guān)系為：斜率越小。圖中四條等壓線的關(guān)系為：p1p2p3p4。圖圖8222一定質(zhì)量的理想氣體在等壓變化中體積增大了一定質(zhì)量的理想氣體在等壓變化中體積增大了1/2，若氣體，若氣體 原來溫度為原來溫度為27 ，則溫度的變化是，則溫度的變化是()A升高升高450 K B升高了升高了150 C升高了升高了40.5 D升高了升高了450 答案：答案：B 例例1有人設(shè)計(jì)了一種測溫裝置，其有人設(shè)計(jì)了一種測溫裝置，其結(jié)構(gòu)如圖結(jié)構(gòu)如圖823所示。玻璃泡所示。玻璃泡A內(nèi)封有一內(nèi)封有一定量氣體，與定量氣體，與A相連的相連的B管插在水銀槽中，管插在水銀槽中，管內(nèi)水銀面的高度管內(nèi)水銀面的

6、高度x即可反映泡內(nèi)氣體的溫即可反映泡內(nèi)氣體的溫度，即環(huán)境溫度，并可由度，即環(huán)境溫度，并可由B管上的刻度直接管上的刻度直接讀出。設(shè)讀出。設(shè)B管的體積與管的體積與A泡的體積相比可略泡的體積相比可略去不計(jì)。去不計(jì)。圖圖823 (1)在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下對在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下對B管進(jìn)行溫度刻度管進(jìn)行溫度刻度(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓相當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓相當(dāng)于于76 cmHg)。已知當(dāng)溫度。已知當(dāng)溫度t127 時，管內(nèi)水銀面高度時，管內(nèi)水銀面高度x116 cm，此高度即為，此高度即為27 的刻度線。問的刻度線。問t0 的刻度線在的刻度線在x為為多少厘米處？多少厘米處？ (2)若大氣壓已變?yōu)橄喈?dāng)于若大氣壓已變?yōu)橄喈?dāng)于75 cmHg柱的壓

7、強(qiáng)，利用該測溫柱的壓強(qiáng)，利用該測溫裝置測量溫度時所得讀數(shù)仍為裝置測量溫度時所得讀數(shù)仍為27 ，問此時實(shí)際溫度為多少？，問此時實(shí)際溫度為多少？ 思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥解答本題應(yīng)明確題設(shè)解答本題應(yīng)明確題設(shè)B管的體積與管的體積與A泡的體積泡的體積相比可略去不計(jì)，因此相比可略去不計(jì)，因此A泡內(nèi)氣體狀態(tài)變化可認(rèn)為是等容變化，泡內(nèi)氣體狀態(tài)變化可認(rèn)為是等容變化，然后再根據(jù)查理定律求解。然后再根據(jù)查理定律求解。答案答案(1)21.4 cm(2)22 借題發(fā)揮借題發(fā)揮 明確研究對象，確認(rèn)體積不變，選好初、末狀態(tài)，明確研究對象，確認(rèn)體積不變，選好初、末狀態(tài)，正確計(jì)算壓強(qiáng)正確計(jì)算壓強(qiáng)利用平衡條件或牛頓第二定律對活塞利用平

8、衡條件或牛頓第二定律對活塞進(jìn)行分析，利用查理定律列式求解。進(jìn)行分析，利用查理定律列式求解。1電燈泡內(nèi)充有氮?dú)寤旌蠚怏w，如果要使燈泡內(nèi)的混合氣體電燈泡內(nèi)充有氮?dú)寤旌蠚怏w，如果要使燈泡內(nèi)的混合氣體 在在500 時的壓強(qiáng)不超過一個大氣壓，則在時的壓強(qiáng)不超過一個大氣壓，則在20 的室溫下的室溫下 充氣，電燈泡氣體壓強(qiáng)至多能充到多少？充氣，電燈泡氣體壓強(qiáng)至多能充到多少？答案：答案：0.38 atm 例例2如圖如圖824所示，汽缸所示，汽缸A中封閉中封閉有一定質(zhì)量的氣體，活塞有一定質(zhì)量的氣體，活塞B與與A的接觸是光滑的接觸是光滑且不漏氣的，且不漏氣的，B上放一重物上放一重物C，B與與C的總重為的總重為G，

9、大氣壓為，大氣壓為p0。當(dāng)汽缸內(nèi)氣體溫度是。當(dāng)汽缸內(nèi)氣體溫度是20 時，時，活塞與汽缸底部距離為活塞與汽缸底部距離為h1；求當(dāng)汽缸內(nèi)氣體溫度是；求當(dāng)汽缸內(nèi)氣體溫度是100 時，時，活塞與汽缸底部的距離是多少？活塞與汽缸底部的距離是多少？圖圖824答案答案1.3h1誤區(qū)警示誤區(qū)警示(1)解題時易把攝氏溫度當(dāng)成熱力學(xué)溫度；解題時易把攝氏溫度當(dāng)成熱力學(xué)溫度；(2)此題中在溫度變化時，隱含條件是壓強(qiáng)不變。此題中在溫度變化時，隱含條件是壓強(qiáng)不變。2.如圖如圖825所示，上端開口的圓柱形汽缸所示，上端開口的圓柱形汽缸 豎直放置，截面積為豎直放置，截面積為5103 m2，一定質(zhì)，一定質(zhì) 量的氣體被質(zhì)量為量的

10、氣體被質(zhì)量為2.0 kg的光滑活塞封閉在的光滑活塞封閉在 汽缸內(nèi)，其壓強(qiáng)為汽缸內(nèi)，其壓強(qiáng)為_ Pa(大氣壓強(qiáng)取大氣壓強(qiáng)取 1.01105 Pa，g取取10 m/s2)。若從初溫。若從初溫27 開始加熱氣體，使活塞離汽缸底部的高度由開始加熱氣體，使活塞離汽缸底部的高度由0.50 m緩慢地變緩慢地變 為為0.51 m，則此時氣體的溫度為，則此時氣體的溫度為_ 圖圖825答案：答案：1.0510533 例例3如圖如圖826甲所示，是一定質(zhì)量的氣體由甲所示，是一定質(zhì)量的氣體由狀態(tài)狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)經(jīng)過狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)變?yōu)闋顟B(tài)C的的VT圖像。已知?dú)怏w在圖像。已知?dú)怏w在狀態(tài)狀態(tài)A時的壓強(qiáng)是時的壓強(qiáng)是1.5105

11、 Pa。圖圖826 (1)說出從說出從A到到B過程中壓強(qiáng)變化的情形，并根據(jù)圖像提過程中壓強(qiáng)變化的情形，并根據(jù)圖像提供的信息，計(jì)算圖中供的信息，計(jì)算圖中TA的溫度值。的溫度值。 (2)請?jiān)趫D乙坐標(biāo)系中，作出由狀態(tài)請?jiān)趫D乙坐標(biāo)系中，作出由狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)經(jīng)過狀態(tài)B變?yōu)闋钭優(yōu)闋顟B(tài)態(tài)C的的pT圖像，并在圖線相應(yīng)位置上標(biāo)出字母圖像，并在圖線相應(yīng)位置上標(biāo)出字母A、B、C。如果需要計(jì)算才能確定有關(guān)坐標(biāo)值，請寫出計(jì)算過程。如果需要計(jì)算才能確定有關(guān)坐標(biāo)值，請寫出計(jì)算過程。 思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥讀懂圖像，明確各階段的變化性質(zhì)，應(yīng)用讀懂圖像，明確各階段的變化性質(zhì)，應(yīng)用對應(yīng)的規(guī)律即可解決問題。對應(yīng)的規(guī)律即可解決問題。 在乙

12、圖中的圖像如圖所示。在乙圖中的圖像如圖所示。 答案答案(1)200 K(2)見解析見解析 借題發(fā)揮借題發(fā)揮 利用圖像問題，常常要添加輔助線，適當(dāng)?shù)靥砑虞o助利用圖像問題，常常要添加輔助線，適當(dāng)?shù)靥砑虞o助線就可利用圖像有關(guān)特點(diǎn)，簡化解題過程。線就可利用圖像有關(guān)特點(diǎn)，簡化解題過程。3. 一定質(zhì)量氣體的狀態(tài)變化過程的一定質(zhì)量氣體的狀態(tài)變化過程的pV圖圖 線如圖線如圖827所示，其中所示，其中A是初始態(tài)，是初始態(tài)， B、C是中間狀態(tài)。是中間狀態(tài)。AB為雙曲線的一部為雙曲線的一部 分，分，BC與縱軸平行，與縱軸平行，CA與橫軸平行。與橫軸平行。 如將上述變化過程改用如將上述變化過程改用pT圖線和圖線和VT圖圖 線表示，則在圖線表示，則在圖828所示的各圖中正確的是所示的各圖中正確的是 ()圖圖827圖圖828解析：解析：在在pV圖像中，氣體由圖像中，氣體由AB是等溫過程，且