高中物理-氣體壓強(qiáng)和溫度的關(guān)系

1、教師日期學(xué)生課程編號(hào)課型復(fù)習(xí)課題氣體壓強(qiáng)和溫度的關(guān)系教學(xué)目標(biāo)1、理解氣體壓強(qiáng)和溫度的關(guān)系，會(huì)進(jìn)行簡單的計(jì)算2、理解pT圖像的意義；教學(xué)重點(diǎn)1、掌握壓強(qiáng)和溫度的關(guān)系的計(jì)算問題教學(xué)知版塊時(shí)長（分鐘）1知識(shí)點(diǎn)回顧52知識(shí)點(diǎn)講解453課堂練習(xí)604課堂總結(jié)105回家作業(yè)40氣體壓強(qiáng)和溫度的關(guān)系知識(shí)點(diǎn)講解知識(shí)點(diǎn)一：氣體壓強(qiáng)和溫度的關(guān)系一、查理定律（等容變化）1、一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況下，溫度每升高（或降低）1C,增加（或減少）的壓強(qiáng)等于它在.其數(shù)學(xué)表達(dá)式為2、采用熱力學(xué)溫標(biāo)時(shí)，可表述為：一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況下，它的壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度 成.其數(shù)學(xué)表達(dá)式為.3、等容變化的微觀解釋一定質(zhì)量

2、的氣體，體積保持不變時(shí)，分子的的 增大，氣體的壓強(qiáng)增大。保持不變，在這種情況下，溫度升高時(shí)，分子【答案】0C時(shí)壓強(qiáng)的1/273; pttPlP2Po 1 ；正比； ；密集程度；平均動(dòng)能 273T1 T2二、常用的推論一定質(zhì)量的氣體，從初狀態(tài)（p, T）開始，發(fā)生一等容變化過程, 量 AT的關(guān)系為.其壓強(qiáng)的變化量Ap與溫度變化【答案】p -I p【練一練】用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來研究氣體等體積變化的規(guī)律。A、B管下端由軟管相連，注入一定量的水銀，燒瓶中封有一定量的理想氣體，開始時(shí)A、B兩管中水銀面一樣高，那么為了保持瓶中氣體體積不變（）（多選）A.將燒瓶浸入熱水中時(shí)，應(yīng)將 A管向上移動(dòng)B.將燒瓶浸

3、入熱水中時(shí)，應(yīng)將 A管向下移動(dòng)C.將燒瓶浸入冰水中時(shí)，應(yīng)將 A管向上移動(dòng)D.將燒瓶浸入冰水中時(shí)，應(yīng)將 A管向下移動(dòng)【難度】【答案】AD【解析】由T=C （常量）可知，在體積不變的情況下，溫度升高，氣體壓強(qiáng)增大，右管A水銀面要比左管B水銀面高，故選項(xiàng) A正確；同理可知選項(xiàng) D正確。知識(shí)點(diǎn)二：氣體壓強(qiáng)和溫度的關(guān)系的圖像、氣體壓強(qiáng)和溫度的關(guān)系的圖像過程特點(diǎn)舉例等容過程p 一 T,C 一P與T成正比，P = V斜率k=C，即斜率越大，體 積越小1 OTp t圖線與t軸交點(diǎn)的溫度是-273 C, P與t是一次函 數(shù)關(guān)系，但不成正比0i說明:1、反應(yīng)了在等容情況下，一定質(zhì)量的氣體壓強(qiáng)跟溫度的變化規(guī)律。2、

4、圖線上的點(diǎn)，代表的是一定質(zhì)量氣體的一個(gè)狀態(tài)。【練一練】一定質(zhì)量理想氣體的狀態(tài)經(jīng)歷了如圖所示的ab、bc、cd、da四個(gè)過程，其中bc的延長線通過原點(diǎn)，cd垂直于ab且與水平軸平行，da與bc平行，則氣體體積在（）（多選）A . ab過程中不斷增加 B . bc過程中保持不變 C. cd過程中不斷增加 D . da過程中保持不變【難度】【答案】AB【解析】因?yàn)閎c的延長線通過原點(diǎn)，所以bc是等容線，即氣體體積在 bc過程中保持不變，B正確；ab是等溫線，壓強(qiáng)減小則體積增大，A正確；cd是等壓線，溫度降低則體積減小，C錯(cuò)誤；連接aO交cd于e,則ae是等容線，即Va=Ve,因?yàn)閂dVe,所以VdV

5、b,現(xiàn)將A端向下傾斜后放入盛有熱水的容器中，如圖所示達(dá)到穩(wěn)定后，管內(nèi)水銀 柱相對(duì)水平放置時(shí)（）A .向B端移動(dòng) B.向A端移動(dòng) C.可能仍在原來位置 D.無法判斷 【難度】 【答案】B【例3】2009年2月2日中午中國南極昆侖站正式開始并投入使用，它將幫助我們占據(jù)南極科考制高點(diǎn)，對(duì)我國空間科學(xué)研究和空間安全監(jiān)測具有重要意義。在南極，考察隊(duì)員要忍受50 C60 C的溫度。假設(shè)一考察隊(duì)員攜帶一密閉儀器，原先在溫度是27c時(shí)，內(nèi)部壓強(qiáng)為 1X105Pa,當(dāng)在南極溫度為一53c時(shí)，其內(nèi)部壓強(qiáng)變?yōu)槎嗌?？【難度】【答案】7.3M04Pa【解析】密閉儀器，體積一定，根據(jù)查理定律4=置得p2Tpi = 273

6、- 53X1 X105= 7.3 104PaT1 T2 TF 273+27【例4】如圖為均勻薄壁 U形管，左管上端封閉，右管開口且足夠長，管的截面積為S,內(nèi)裝有密度為p的液體.右管內(nèi)有一質(zhì)量為 m的活塞擱在固定卡口上，卡口與左管上端等高，活塞與管壁間 無摩擦且不漏氣。溫度為 T0時(shí)，左、右管內(nèi)液面等高，兩管內(nèi)空氣柱長度均為L ,壓強(qiáng)均為大氣壓強(qiáng)p0,重力加速度為g.現(xiàn)使左右兩管溫度同時(shí)緩慢升高，在活塞離開卡口上升前，左右兩管液面保 持不動(dòng)，試求：（1）右管活塞剛離開卡口上升時(shí)，右管封閉氣體的壓強(qiáng)Pi;（2）溫度升高到Ti為多少時(shí)，右管活塞開始離開卡口上升；【答案】（1） po+詈（2） To

7、（1+盤【解析】（1）活塞剛離開卡口時(shí)，對(duì)活塞受力分析有mg（2）兩側(cè)氣體體積不變，由查理定律，右管內(nèi)氣體,po P1To-Timg+poS= p1S, 4導(dǎo) p1= po+ Q o得 T1=To（1+pS）【變式訓(xùn)練】1、汽車行駛時(shí)輪胎的胎壓太高容易造成爆胎事故，太低又會(huì)造成耗油量上升。已知某型號(hào)輪胎能在4。C9。C正常工作，為使輪胎在此溫度范圍內(nèi)工作時(shí)的最高胎壓不超過3.5atm,最低胎壓不低于1.6atm,那么，在t=2oC時(shí)給該輪胎充氣，充氣后的胎壓在什么范圍內(nèi)比較合適（設(shè)輪胎的體積不變）【難度】【答案】2.o1atm2.83atm【解析】由于輪胎容積不變，輪胎內(nèi)氣體做等容變化。設(shè)在T

8、o = 293K充氣后的最小胎壓為 Pmin,最大胎壓為Pmax。依題意，當(dāng)T1 = 233K時(shí)胎壓為P1=1.6atm。 根據(jù)查理定律P巳in日口 1.6Pmin,即T1To 233293解得：Pmin = 2.o1atm當(dāng)T2=363K是胎壓為P2=3.5atm。根據(jù)查理定律P2pmax3.5Fmax,即T2To363293解得：Pmax=2.83atm所以胎壓的范圍為 2.o1atm2.83atm2、某同學(xué)將廣口瓶開口向上放入77c熱水杯中，待熱平衡后，用一個(gè)剝?nèi)サ皻さ氖祀u蛋（最粗處橫截面略大于瓶口橫截面）恰好封住瓶口，如圖所示。當(dāng)熱水杯中水溫緩慢降至42c時(shí)，觀察到雞蛋緩慢落入瓶中。已

9、知大氣壓強(qiáng)po=1.o 1o5Pa,瓶口面積S=1.o 1o 3m2,熟雞蛋質(zhì)量 G = o.5oN。求：(1)溫度為42c時(shí)廣瓶內(nèi)的壓強(qiáng)變?yōu)槎啻螅?2)當(dāng)熟雞蛋緩慢落入瓶中時(shí)與瓶口間的阻力多大？【難度】【答案】(1) 0.9X05Pa (2) 10.5N【解析】(1)廣口瓶內(nèi)的空氣狀態(tài)為：pi =1.0 105Pa； T1 = 273+42 = 315K; T2= 273 + 77= 350K根據(jù)查理定律：更注T1 T2得 P2 T2P1 空 1.0 105=0.9 105PaT1350(2)當(dāng)熟雞蛋緩慢時(shí)，根據(jù)力的平衡，有：G+p0S= p2S+ f即 f= G+ (p。p2)S= 0.5

10、0+ ( 1.0 X050.9 M05) X1.0 X0 3 = 10.5N3、如圖所示，玻璃管 A上端封閉，B上端開口且足夠長，兩管下端用橡皮管連接起來，A管上端被一段水銀柱封閉了一段長為 6cm的氣體，外界大氣壓為 75cmHg,左右兩水銀面高度差為 5cm,溫 度為力=27。(1)保持溫度不變，上下移動(dòng) B管，使A管中氣體長度變?yōu)?5cm,穩(wěn)定后的壓強(qiáng)為多少？(2) B管應(yīng)向哪個(gè)方向移動(dòng)？移動(dòng)多少距離？(3)穩(wěn)定后保持B不動(dòng)，為了讓 A管中氣體體積恢復(fù)到 6cm,則溫度應(yīng)變?yōu)槎嗌?？【難度】【答案】(1) 96 cmHg (2)向上移動(dòng)；17cm (3) 94.5oC【解析】(1)氣體做等

11、溫變化pA1 = po+ p gh =75+5=80 cmHgVa1 = 6SVa2=5SpA1 VA1 = pA2 VA2pA2 = 96 cmHgB 管應(yīng)向上移動(dòng)，h= ( 9675) ( 5 1) = 17cmpA3 = p0 + Qh3= ( 75+23) cmHg = 98 cmHgP1 PA3工T3T3= 367.5K t3= 94.5oC考點(diǎn)二：pT和p t圖像【例1】一定質(zhì)量的理想氣體，從圖示A狀態(tài)開始，經(jīng)歷了 B、C,最后到D狀態(tài)，下列說法中正確的是 ()A . A- B溫度升高，體積不變B-C壓強(qiáng)不變，體積變大C-D壓強(qiáng)變小，體積變小D . B點(diǎn)的溫度最高，C點(diǎn)的體積最大【

12、難度】據(jù)氣體實(shí)驗(yàn)定律可得P =，, C為恒量,據(jù)此可知A-B溫度升高，體積不變，A對(duì)；B-C壓強(qiáng)不變，體積變小， B錯(cuò)；C-D壓強(qiáng)變小，體積增大,C錯(cuò)。綜上所述，可知 B點(diǎn)溫度最高，C點(diǎn)的體積最小，D錯(cuò)?！纠?】某同學(xué)利用 DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究一定量理想氣體的狀態(tài)變化，實(shí)驗(yàn)后計(jì)算機(jī)屏幕顯示如下的P-t圖象.已知在狀態(tài) B時(shí)氣體的體積為 Vb=3L,問(1)氣體由A- B, B-C各作什么變化？(2)氣體在狀態(tài) A的壓強(qiáng)是多少？(3)氣體在狀態(tài) C的體積是多少？【難度】【答案】(1) A-B作等容變化；B-C作等溫變化(2) 0.75atm (3) 2L【解析】(1)由圖象可知，氣體由A-B作等容

13、變化；由B-C作等溫變化.(2)從圖中可知， PB=1.0atm, Tb= ( 273+91) K=364K, Ta=273K.根據(jù)查理定律，有心型，即正,，得PA=0.75atm TaTb273 364(3)從圖中可知， PB=1.0atm, Vb=3L, p C=1.5atm；根據(jù)玻意耳定律，有 PbVb=pcVc,即1.0X3=1.5Vc,得 Vc= 2L.【變式訓(xùn)練】1、一定質(zhì)量的理想氣體，狀態(tài)變化過程如像可以判定 ()A . Va = Vbpt圖中直線ab所示(直線ab通過坐標(biāo)原點(diǎn))，根據(jù)圖B. VaVbt【答案】AC. Va pB故活塞向右移動(dòng)。9、如圖所示的氣缸 B中由活塞A封閉

14、了一定質(zhì)量的理想氣體，A可在B中無摩擦地滑動(dòng)。A、B的質(zhì)量分別為 mA = 10kg mB = 20kg, A的橫截面積 S= 50cm2,大氣壓強(qiáng) P0= 1.0 105Pa。試求：(1)當(dāng)B中氣體的溫度ti = 27C時(shí)，A與地面接觸但對(duì)地的壓力為零，此時(shí)B對(duì)地的壓力Ni的大小是多少？(2)當(dāng)B中氣體溫度為t2時(shí)，B與地面接觸但對(duì)地的壓力為零，此時(shí)A對(duì)地的壓力N2的大小和氣體溫度t2是多少？【難度】【答案】(1) 300N (2) 300N; 252 c【解析】(1) N1=mAg+mBg= ( 10+20) X10=300N(2) N2=mAg+ mBg= (10+20) M0=300N

15、p1=p0-mAJ=105- 4 = 0.8 乂小， S50 XIUTi=273+27= 300KP2= p0 +mBg s 105+20M050 X10-4= 1.4 05PaP1P21.4 1050.8 105300 525KT1T2T2莊tP1 t2= 252 C10、如圖(1)是驗(yàn)證查理定律的 DIS實(shí)驗(yàn)。與壓強(qiáng)傳感器相連的錐形瓶內(nèi)裝有密閉的空氣，溫度傳 感器豎直插在熱水中。(1)查理定律是描述氣體在 不變的情況下，壓強(qiáng)和溫度的關(guān)系；(2)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)測量數(shù)據(jù)誤差較大，請(qǐng)指出圖示裝置中需改進(jìn)的地方： ;(3)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置后重新實(shí)驗(yàn)，計(jì)算機(jī)屏幕顯示如圖(2)的圖像，圖中所描繪的圖線與縱坐標(biāo)

16、的交點(diǎn)表示,與橫坐標(biāo)的交點(diǎn)溫度約為 。圖(2)【難度】【答案】(1)體積和質(zhì)量(2)溫度傳感器應(yīng)插入封閉的錐形瓶中(3) 0c時(shí)氣體的壓強(qiáng)，273.15 C11、小組利用如圖所示的裝置測量溫度：A是容積較大的玻璃泡，一根與A連接的均勻細(xì)玻璃管(玻璃管的容積遠(yuǎn)小于A的容積)A中封有一定質(zhì)量的空氣，B是,管的下端插入水銀槽。當(dāng)外界大氣壓po = 76cmHg,環(huán)境溫度t0=27C時(shí)，管內(nèi)水銀柱的高度 h=46cm,在管壁外側(cè)與水銀面等高的 位置標(biāo)出對(duì)應(yīng)的溫度，然后依次標(biāo)出其它溫度刻線。(1)此測溫裝置中，h越大，相應(yīng)的溫度讀數(shù)越 是 分布的(選填均勻”或不均勻”)。(選填高或低”)；溫度刻線(2)水銀柱高度(3)若外界大氣h = 36cm處的溫度刻度值應(yīng)為Co壓強(qiáng)變?yōu)镻0= 77cmHg,讀出溫度為tC,則實(shí)際溫度應(yīng)修正為Co(