8.2-气体的等容变化和等压变化(公开课)

导入新课由上一节可知气体的压强、体积、温度三个状态参量之间存在一定的关系。本节我们研究另外两种特殊情况：一定质量的气体，在体积不变的条件下其压强与温度变化时的关系及压强不变的条件下其体积和温度的变化关系。8.2气体的等容变化和等压变化第八章气体一、气体的等容变化1、等容变化：一定质量气体在体积不变的情况下，其压强随温度的变化叫做等容变化．2、查理定律：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成正比．思考：为什么隔夜的水杯(半杯水)难以打开？（压强随着温度的升高而增大，随着温度的降低而减小，但压强Ｐ和温度ｔ不是正比关系。）2211TpTpCTp3、表达式或（1）查理定律是实验定律，由法国科学家查理通过实验发现的．（2）成立条件：气体质量一定，体积不变．（3）在P/T=C中的C与气体的种类、质量、体积有关．注意：p与热力学温度T成正比，不与摄氏温度成正比，但压强的变化p与摄氏温度t的变化成正比．（4）一定质量的气体在等容时，升高（或降低）相同的温度，所增加（或减小）的压强是相同的．（5）解题时前后两状态压强的单位要统一4．等容线（1）等容线：一定质量的某种气体在等容变化过程中，压强p跟热力学温度T成正比关系，p－T在直角坐标系中的图象叫做等容线．（2）一定质量气体的等容线p－T图象，其延长线经过坐标原点，斜率反映体积大小，如图所示．体积越大，斜率越小；体积越小，斜率越大。V1V2例1一定质量的气体，保持体积不变，温度从1℃升高到5℃，压强的增量为2.0×103Pa，则[]A．它从5℃升高到10℃，压强增量为2.0×103PaB．它从15℃升高到20℃，压强增量为2.0×103PaC．它在0℃时，压强约为1.4×105PaC练习1、密闭在容积不变的容器中的气体，当温度降低时：A、压强减小，密度减小；B、压强减小，密度增大；C、压强不变，密度减小；D、压强减小，密度不变D练习2、下列关于一定质量的气体的等容变化的说法中正确的是：A、气体压强的改变量与摄氏温度成正比；B、气体的压强与摄氏温度成正比；C、气体压强的改变量与热力学温度成正比；D、气体的压强与热力学温度成正比。D１、封闭在容积不变的容器内装有一定质量的气体，当它的温度为27℃时，其压强为4×104Pa，那么，当它的温度升高到37℃时，它的压强为多大？解：因为气体体积不变，故气体为等容变化。初态：Ｐ１＝4×104Pa，Ｔ１=t1+273=27+273=300K。末态：Ｐ２未知，Ｔ２＝t2+273=37+273=310K。由查理定律可知：Ｐ１／Ｔ１＝Ｐ２／Ｔ２变形可得：Ｐ２＝Ｐ１·（Ｔ２／Ｔ１）＝4.13×104(Pa)答：它的压强为4.13×104Pa。二、气体的等压变化1、等压过程：一定质量气体在压强不变的情况下,其体积随温度的变化叫做等压变化．2、盖-吕萨克定律：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积V与热力学温度T成正比.2211TVTVCTV3、表达式或（1）盖-吕萨克定律是实验定律，由法国科学家盖-吕萨克通过实验发现的．（2）成立条件：气体质量一定，压强不变．（3）在V/T=C中的C与气体的种类、质量、压强有关．注意：V正比于T而不正比于t，但Vt（4）一定质量的气体发生等压变化时，升高（或降低）相同的温度，增加（或减小）的体积是相同的．（5）解题时前后两状态的体积单位要统一．4．等压线（1）等压线：一定质量的某种气体在等压变化过程中，体积V与热力学温度T的正比关系在V－T直角坐标系中的图象叫做等压线．（2）一定质量气体的等压线的V－T图象，其延长线经过坐标原点，斜率反映压强大小，如图所示．P1P2不同压强下的等压线,斜率越大,压强越小.P1＜P2例2:查理定律与盖—吕萨克定律的比较定律查理定律盖—吕萨克定律表达式p1T1＝p2T2＝恒量V1T1＝V2T2＝恒量成立条件气体的质量一定，体积不变气体的质量一定，压强不变图线表达应用直线的斜率越大，体积越小，如图V2＜V1直线的斜率越大，压强越小，如图p2＜p1如图甲所示，为一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的V－T图象．已知气体在状态A时的压强是1.5×105Pa.(1)说出A→B过程中压强变化的情形，并根据图象提供的信息，计算图中TA的温度值；(2)请在图乙所示的坐标系中，作出由状态A经过状态B变为状态C的p－T图象，并在图象相应位置上标出字母A、B、C.如果需要计算才能确定有关坐标值，请根据实际情况写出计算过程．解析：(1)由图甲可以看出，A与B连线的延长线过原点O，所以A→B是等压变化过程，即pA＝pB根据盖—吕萨克定律可得VATA＝VBTB，即TA＝VAVBTB＝0.40.6×300K＝200K.(2)由图甲可知，由B→C是等容变化过程，根据查理定律得pBTB＝pCTC故pC＝TCTBpB＝400300pB＝43pB＝43pA＝43×1.5×105Pa＝2.0×105Pa.则可画出由状态A→B→C的p－T图象，如图所示．一定质量的气体不同图象比较类别图线特点举例p－VpV之积越大的等温线温度越高，线离原点越远p－1/V斜率越大，温度越高p－T斜率越大，体积越小V－T斜率越大，压强越小一定质量气体的状态变化过程的p－V图线如图所示，其中A是初始态，B、C是中间状态．A→B为双曲线的一部分，B→C与纵轴平行，C→A与横轴平行．如将上述变化过程改用p－T图线和V－T图线表示，则在下列的各图中正确的是()解析：在p－V图象中，气体由A→B是等温过程，且压强减小，气体体积增大；由B→C是等容过程，且压强增大，气体温度升高；由C→A是等压过程，且体积减小，温度降低．由此可判断在p－T图中A错、B正确，在V－T图中C错、D正确．答案：BD•有人设计了一种测温装置，其结构如图所示，玻璃泡A内封有一定量气体，与A相连的B管插在水槽中，管内水银面的高度x即可反映泡内气体的温度，即环境温度，并可由B管上的刻度直接读出．设B管的体积与A玻璃泡的体积相比可忽略不计．在1标准大气压下对B管进行温度刻度(1标准大气压相当于76cmHg的压强，等于101kPa)．已知当温度t1＝27℃时，管内水银面高度x1＝16cm，此高度即为27℃的刻度线，问t＝0℃的刻度线在何处．解析：选玻璃泡A内的一定量的气体为研究对象，由于B管的体积可略去不计，温度变化时，A内气体经历的是一个等容过程．玻璃泡A内气体的初始状态：T1＝300K，p1＝(76－16)cmHg＝60cmHg末态，即t＝0℃的状态：T0＝273K由查理定律得p＝T0T1p1＝273300×60cmHg＝54.6cmHg所以：0℃的刻度线在76-54.6=21.4cmHg