高二物理氣體的等容變化和等壓變化3

高中物理新人教版

選修３-３系列課件8.2《氣體的等容變化

和等壓變化》第八章《氣體》教學(xué)目標(biāo)

1．知識(shí)要求：（1）知道什么是氣體的等容變化過(guò)程；（2）掌握查理定律的內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式；理解p-t圖象的物理意義；（3）知道查理定律的適用條件；（4）會(huì)用分子動(dòng)理論解釋查理定律。2．能力要求：通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、分析能力和實(shí)驗(yàn)研究能力。3．方法要求：培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)方法解決物理問(wèn)題的能力——由圖象總結(jié)出查理定律。重點(diǎn)、難點(diǎn)分析1．查理定律的內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式、圖象及適用條件是重點(diǎn)。2．氣體壓強(qiáng)和攝氏溫度不成正比，壓強(qiáng)增量和攝氏溫度成正比；氣體原來(lái)的壓強(qiáng)、氣體在零攝氏度的壓強(qiáng)，這些內(nèi)容易混淆。教具1．引入新課的演示實(shí)驗(yàn)帶有橡皮塞的滴液瓶、加熱裝置。2．演示一定質(zhì)量的氣體保持體積不變時(shí)，壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系查理定律演示器、水銀氣壓計(jì)、攪棒、食鹽和適量碎冰、溫度計(jì)、保溫套、容器。在物理學(xué)中，當(dāng)需要研究三個(gè)物理量之間的關(guān)系時(shí)，往往采用“控制變量法”——保持一個(gè)量不變，研究其它兩個(gè)量之間的關(guān)系，然后綜合起來(lái)得出所要研究的幾個(gè)量之間的關(guān)系。

1、等容變化：當(dāng)體積（V）保持不變時(shí),壓強(qiáng)（p）和溫度（T）之間的關(guān)系。一、氣體的等容變化：一定質(zhì)量（m）的氣體的總分子數(shù)（N）是一定的，體積（V）保持不變時(shí)，其單位體積內(nèi)的分子數(shù)（n）也保持不變，當(dāng)溫度（T）升高時(shí)，其分子運(yùn)動(dòng)的平均速率（v）也增大，則氣體壓強(qiáng)（p）也增大；反之當(dāng)溫度（T）降低時(shí)，氣體壓強(qiáng)（p）也減小。2、查理定律：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）1℃，增加（或減少）的壓強(qiáng)等于它0℃時(shí)壓強(qiáng)的1/273．或一定質(zhì)量的某種氣體,在體積保持不變的情況下,壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T成正比.3、公式：4、查理定律的微觀解釋?zhuān)阂欢ㄙ|(zhì)量的氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，溫度每升高（或降低）1℃，增加（或減少）的體積等于它0℃時(shí)體積的1/273．二、氣體的等壓變化：1、等壓變化：當(dāng)壓強(qiáng)（p

）保持不變時(shí),體積（V

）和溫度（T

）之間的關(guān)系.3、公式：或一定質(zhì)量的某種氣體,在壓強(qiáng)p保持不變的情況下,體積V與熱力學(xué)溫度T成正比.2、蓋·呂薩克定律：一定質(zhì)量的理想氣體的壓強(qiáng)、體積的乘積與熱力學(xué)溫度的比值是一個(gè)常數(shù)。

n為氣體的摩爾數(shù)，R為普適氣體恒量4、蓋·呂薩克定律的微觀解釋?zhuān)阂欢ㄙ|(zhì)量（m）的理想氣體的總分子數(shù)（N）是一定的，要保持壓強(qiáng)（p）不變，當(dāng)溫度（T）升高時(shí)，全體分子運(yùn)動(dòng)的平均速率v會(huì)增加，那么單位體積內(nèi)的分子數(shù)（n）一定要減?。ǚ駝t壓強(qiáng)不可能不變），因此氣體體積（V）一定增大；反之當(dāng)溫度降低時(shí)，同理可推出氣體體積一定減小三、氣態(tài)方程1A．由查理定律可知，一定質(zhì)量的理想氣體在體積不變時(shí)，它的壓強(qiáng)隨溫度變化關(guān)系如圖中實(shí)線(xiàn)表示。把這個(gè)結(jié)論進(jìn)行合理外推，便可得出圖中t0＝

℃；如果溫度能降低到t0，那么氣體的壓強(qiáng)將減小到

Pa。t(℃)p(Pa)0t0－273015．一定質(zhì)量的理想氣體在等容變化過(guò)程中測(cè)得，氣體在0℃時(shí)的壓強(qiáng)為P0，10℃時(shí)的壓強(qiáng)為P10，則氣體在21℃時(shí)的壓強(qiáng)在下述各表達(dá)式中正確的是()A．B．C．D．ADA.兩次管中氣體壓強(qiáng)相等B.T1時(shí)管中氣體壓強(qiáng)小于T2時(shí)管中氣體壓強(qiáng)C.T1<T2D.T1>T25、如圖所示，A端封閉有氣體的U形玻璃管倒插入水銀槽中，當(dāng)溫度為T(mén)1時(shí)，管中水銀面處在M處，溫度為T(mén)2時(shí)，管中水銀面處在N處，且M、N位于同一高度，若大氣壓強(qiáng)不變，則：（）MNAAD12．對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，可能發(fā)生的過(guò)程是

()A．壓強(qiáng)和溫度不變，體積變大

B．溫度不變，壓強(qiáng)減少，體積減少

C．體積不變，溫度升高，壓強(qiáng)增大，

D．壓強(qiáng)增大，體積增大，溫度降低C17．如圖所示，導(dǎo)熱性能良好的氣缸開(kāi)口向下，缸內(nèi)用一活塞封閉一定質(zhì)量的氣體，活塞在氣缸內(nèi)可以自由滑動(dòng)且不漏氣，其下方用細(xì)繩吊著一重物，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)?，F(xiàn)將細(xì)繩剪斷，從剪斷細(xì)繩到系統(tǒng)達(dá)到新的平衡狀態(tài)的過(guò)程可視為一緩慢過(guò)程，在這一過(guò)程中氣缸內(nèi)()A．氣體從外界吸熱B．單位體積的氣體分子數(shù)變大C．氣體分子平均速率變大D．單位時(shí)間單位面積器壁上受到氣體分子撞擊的次數(shù)減少B12.（2）在圖所示的氣缸中封閉著溫度為100℃的空氣,一重物用繩索經(jīng)滑輪與缸中活塞相連接,重物和活塞均處于平衡狀態(tài),這時(shí)活塞離缸底的高度為10cm,如果缸內(nèi)空氣變?yōu)?℃,問(wèn):①重物是上升還是下降？②這時(shí)重物將從原處移動(dòng)多少厘米?(設(shè)活塞與氣缸壁間無(wú)摩擦)氣體初態(tài)體積V1=10Scm3,溫度T1=373K,則重物上升高度Δh=10－7.4=2.6cm解:可得h=7.4cm據(jù)末態(tài)溫度T2=273K，體積設(shè)為V2=hScm3

(h為活塞到缸底的距離)②分析可知缸內(nèi)氣體作等壓變化.設(shè)活塞截面積為Scm2,①缸內(nèi)氣體溫度降低,壓強(qiáng)減小,故活塞下移,重物上升.10．如圖所示，一豎直放置的氣缸由兩個(gè)截面積不同的圓柱構(gòu)成，各有一個(gè)活塞且用細(xì)桿相連，上、下分別封有兩部分氣體A和B，兩活塞之間是真空，原來(lái)活塞恰好靜止，兩部分氣體的溫度相同，現(xiàn)在將兩部分氣體同時(shí)緩慢升高相同溫度，則（）（A）兩活塞將靜止不動(dòng)（B）兩活塞將一起向上移動(dòng)（C）A氣體的壓強(qiáng)改變量比B氣體的壓強(qiáng)改變量大（D）無(wú)法比較兩部分氣體的壓強(qiáng)改變量的大小ACBBC14.如圖所示，內(nèi)壁光滑的絕熱氣缸豎直立于地面上，絕熱活塞將一定質(zhì)量的氣體封閉在氣缸中，活塞靜止時(shí)處于A位置。現(xiàn)將一重物輕輕地放在活塞上，活塞最終靜止在B位置。若除分子之間相互碰撞以外的作用力可忽略不計(jì)，則活塞在B位置時(shí)與活塞在A位置時(shí)相比較（）A．氣體的溫度可能相同B．氣體的內(nèi)能可能相同C．單位體積內(nèi)的氣體分子數(shù)不變D．單位時(shí)間內(nèi)氣體分子撞擊單位面積氣缸壁的次數(shù)一定增多圖（甲）A圖（乙）BD13．如圖所示,兩端開(kāi)口的彎管,左管插入水銀槽中,右管有一段高為h的水銀柱，中間封有一段空氣，則（）（A）彎管左管內(nèi)外水銀面的高度差為h

（B）若把彎管向上移動(dòng)少許,則管內(nèi)氣體體積增大（C）若把彎管向下移動(dòng)少許，右管內(nèi)的水銀柱沿管壁上升 （D）若環(huán)境溫度升高，右管內(nèi)的水銀柱沿管壁上升ACDh解見(jiàn)下頁(yè)環(huán)境溫度升高，封閉氣體體積增大，則右管內(nèi)的水銀柱沿管壁上升，D對(duì)。解析：封閉氣體的壓強(qiáng)等于大氣壓與水銀柱產(chǎn)生壓強(qiáng)之差，故左管內(nèi)外水銀面高度差也為h，A對(duì)；彎管上下移動(dòng)，封閉氣體溫度和壓強(qiáng)不變，體積不變，B錯(cuò)C對(duì)；h21．（10分）如圖，水平放置的汽缸內(nèi)壁光滑，一個(gè)不導(dǎo)熱的活塞將汽缸內(nèi)的氣體分為A、B兩部分，兩部分氣體可以分別通過(guò)放在其中的電熱絲加熱。開(kāi)始時(shí)，A氣體的體積是B的一半，A氣體的溫度是17oC，B氣體的溫度是27oC，活塞靜止。現(xiàn)緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體，使A、B兩部分氣體的溫度都升高10oC，在此過(guò)程中活塞向哪個(gè)方向移動(dòng)？某同學(xué)是這樣解答的：先設(shè)法保持A、B氣體的體積不變，由于兩部分氣體原來(lái)的壓強(qiáng)相等，溫度每升高1oC，壓強(qiáng)就增加原來(lái)的1/273，因此溫度都升高10oC，兩邊的壓強(qiáng)還相等，故活塞不移動(dòng)。你認(rèn)為該同學(xué)的思路是否正確？如果認(rèn)為正確，請(qǐng)列出公式加以說(shuō)明；如果認(rèn)為不正確，請(qǐng)指出錯(cuò)誤之處，并確定活塞的移動(dòng)方向。AB解：該同學(xué)思路不正確。在體積不變的情況下，一定質(zhì)量的理想氣體溫度每升高1oC，壓強(qiáng)就增加0oC時(shí)壓強(qiáng)的1/273，而現(xiàn)在A、B的溫度不同而壓強(qiáng)相等，說(shuō)明0oC時(shí)它們的壓強(qiáng)不相等，因此升高相同的溫度后，最后的壓強(qiáng)不等。設(shè)想先保持A、B的體積不變,當(dāng)溫度分別升高10oC時(shí),對(duì)A有同理，對(duì)B有由于pA＝pB，所以pA'＞pB'

故活塞向右移動(dòng)。20、如圖所示，氣缸內(nèi)封閉有一定質(zhì)量的理想氣體，當(dāng)時(shí)溫度為0℃，大氣壓為1atm(設(shè)其值為105Pa)、氣缸橫截面積為500cm2，活塞重為5000N。則：（1）氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)為多少？（2）如果開(kāi)始時(shí)內(nèi)部被封閉氣體的總體積為汽缸上部體積為，并且汽缸口有個(gè)卡環(huán)可以卡住活塞，使之只能在汽缸內(nèi)運(yùn)動(dòng)，所有摩擦不計(jì)?，F(xiàn)在使氣缸內(nèi)的氣體加熱至273℃，求氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)又為多少？30°解：(1)由受力平衡可知：(2)缸內(nèi)氣體先做等壓變化，活塞將運(yùn)動(dòng)到卡環(huán)處就不再運(yùn)動(dòng)，設(shè)此時(shí)溫度為T(mén)1，有所以接下來(lái)繼續(xù)升溫，氣缸內(nèi)氣體將做等體積變化，設(shè)所求壓強(qiáng)為p2，故有代入可得30°19、（10分）如圖所示，上端開(kāi)口的光滑圓柱形氣缸豎直放置，截面積為40cm2的活塞將一定質(zhì)量的氣體和一形狀不規(guī)則的固體A封閉在氣缸內(nèi)。在氣缸內(nèi)距缸底60cm處設(shè)有a、b兩限制裝置，使活塞只能向上滑動(dòng)。開(kāi)始時(shí)活塞擱在a、b上，缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p0（p0=1.0×105Pa為大氣壓強(qiáng)），溫度為300K。現(xiàn)緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體，當(dāng)溫度為330K，活塞恰好離開(kāi)a、b;當(dāng)溫度為360K時(shí),活塞上升了4cm。求:(1)活塞的質(zhì)量(2)物體A的體積ba更多課件:

全套09屆課件集(143個(gè)課件)聯(lián)系龐老師設(shè)物體A的體積為ΔV，氣體的狀態(tài)參量為：氣體從狀態(tài)1到狀態(tài)2為等容過(guò)程：代入數(shù)據(jù)得代入數(shù)據(jù)得m=4kg氣體從狀態(tài)2到狀態(tài)3為等壓過(guò)程：解：20、（12分）一根兩端開(kāi)口、粗細(xì)均勻的長(zhǎng)直玻璃管橫截面積為S＝2×10-3m2，豎直插入水面足夠?qū)拸V的水中。管中有一個(gè)質(zhì)量為m＝0.4kg的密閉活塞，封閉一段長(zhǎng)度為L(zhǎng)0＝66cm的氣體，氣體溫度T0=300K，如圖所示。開(kāi)始時(shí)，活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)，不計(jì)活塞與管壁間的摩擦。外界大氣壓強(qiáng)P0＝1.0×105Pa，水的密度ρ＝1.0×103kg/m3。試問(wèn)：（1）開(kāi)始時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng)多大？（2）現(xiàn)保持管內(nèi)封閉氣體溫度不變，用豎直向上的力F緩慢地拉動(dòng)活塞。當(dāng)活塞上升到某一位置時(shí)停止移動(dòng),此時(shí)F＝6.0N，則這時(shí)管內(nèi)外水面高度差為多少？管內(nèi)氣柱長(zhǎng)度多大？（3）再將活塞固定住，改變管內(nèi)氣體的溫度，使管內(nèi)外水面相平，此時(shí)氣體的溫度是多少？L0（1）當(dāng)活塞靜止時(shí)，（2）當(dāng)F=6.0N時(shí)，有：管內(nèi)外液面的高度差由玻意耳定律 P1L1S=P2L2S解：空氣柱長(zhǎng)度 L0（3）P3=P0=1.0×105Pa

L3=68+10=78cm

T2=T1氣體溫度變?yōu)?/p>

由氣態(tài)方程題目12-2.（本題供使用選修3－3教材的考生作答）如圖所示的圓柱形容器內(nèi)用活塞密封一定質(zhì)量的氣體，已知容器橫截面積為S，活塞重為G，大氣壓強(qiáng)為P0.若活塞固定，密封氣體溫度升高1℃,需吸收的熱量為Q1

；若活塞不固定，且可無(wú)摩擦滑動(dòng)，仍使密封氣體溫度升高1℃，需吸收的熱量為Q2

。（1）Q1和Q2哪個(gè)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(huì)不同？（2）求在活塞可自由滑動(dòng)時(shí)，密封氣體溫度升高1℃，活塞上升的高度h。⑴設(shè)密閉氣體溫度升高1℃,內(nèi)能的增量為△U,則有△U=Q1①△U=Q2+W②對(duì)活塞用動(dòng)能定理得：W內(nèi)+W大氣－Gh=0③W大氣=－P0Sh ④W=－W內(nèi) ⑤解②③④⑤得：Q2=△U+（P0S+G）h ⑥∴Q1＜Q2 ⑦解：由此可見(jiàn)，質(zhì)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⑧⑵解①⑥兩式△U=Q1①Q(mào)2=△U+(P0S+G)h ⑥得：題目20A.（10分）汽車(chē)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－40C-90C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(guò)3.5atm，最低胎壓不低于1.6a