物理：8.2《气体的等容变化和等压变化》PPT课件(新人教版选修3-3)

8.2《气体的等容变化和等压变化》第八章《气体》1、等容变化：当体积（V）保持不变时,压强（p）和温度（T）之间的关系。一、气体的等容变化：乙甲2、查理定律：一定质量的某种气体,在体积保持不变的情况下,压强p与热力学温度T成正比..2731强的的压强等于它0℃时压1℃，增加（或减少）温度每升高（或降低）体积不变的情况下，或一定质量的气体，在图象V越小，斜率越大，TPK斜率表示体积大小T图像中，等容线在P一定质量（m）的气体的总分子数（N）是一定的，体积（V）保持不变时，其单位体积内的分子数（n）也保持不变，当温度（T）升高时，其分子运动的平均速率（v）也增大，则气体压强（p）也增大；反之当温度（T）降低时，气体压强（p）也减小。5、查理定律的微观解释：3、公式：CΔTΔPTPC,t273PTPTP22110000000CP2731增大温度每升高1度，压强P273P273TP273P0273Pt273PTPt273KT,时，压强为P0设t,t甲乙外推法ΔPTΔt0P4、适应条件：①气体的质量不变．②气体的体积不变．或一定质量的气体，在压强不变的情况下，温度每升高（或降低）1℃，增加（或减少）的体积等于它0℃时体积的1/273．二、气体的等压变化：1、等压变化：当压强（p）保持不变时,体积（V）和温度（T）之间的关系.一定质量的某种气体,在压强p保持不变的情况下,体积V与热力学温度T成正比.2、盖·吕萨克定律：P越小，斜率越大，TVK斜率表示压强大小T图像中，等压线在V3、公式：时气体体积）是0，(V273VTVCΔTΔVTVTV0C002211适用条件：①气体质量不变；②气体压强不变.4、盖·吕萨克定律的微观解释：一定质量（m）的理想气体的总分子数（N）是一定的，要保持压强（p）不变，当温度（T）升高时，全体分子运动的平均速率v会增加，那么单位体积内的分子数（n）一定要减小（否则压强不可能不变），因此气体体积（V）一定增大；反之当温度降低时，同理可推出气体体积一定减小一定质量的理想气体的压强、体积的乘积与热力学温度的比值是一个常数。吕萨克定律-盖TVTV时，PP查理定律TPTP时，VV玻意耳定律VPV时，PTTnRTVpTVp221121221121221121111222n为气体的摩尔数，R为普适气体恒量三、气态方程特例查理定律与盖—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＜p1K越大，V越小VnRKT,VnRPK越大，P越小PnRKT,PnRV义的体现及图像斜率的含气态的参量在坐标系中PV1TPTV000参量。，图线斜率表示第三个分别表示其中两个参量有体现，纵、横坐标在坐标系中三个参量各TVP大。nR不变，K增大T增nRT则斜率K,V1nRTPnR得TPV由气态方程小。nR不变，K增大V减VnR则斜率KT,VnRPnR得TPV由气态方程小。nR不变，K增大P减PnR则斜率KT,PnRVnR得TPV由气态方程例1.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.T图像如图。C的PB由AP102.0P34P300400PTTPTPTP得据查理定律C是等容变化过程，根2.由图甲可知，由Ba5ABBBCCCCBB图像转化：1.利用定律求出各点的状态参量2.根据查理变化及变化类型作图例2.一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1.气体由A→B是等温过程，且压强减小，气体体积增大，A错。2.由B→C是等容过程，且压强增大，气体温度升高，3.由C→A是等压过程，且体积减小，温度降低．C错BD例3.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．利用查理定律求解确立初末状态参量等容变化何变化？泡内气体确立对象，位于21.4cm处0即tcm,xTPTP由查理定律得：273K0273KT,x76末态：P300Kt1273kT70mmHg,)x(76初态：P究对象解析：以泡内气体为研0C222112221114.21•【反思总结】利用查理定律解题的一般步骤：•(1)确定研究对象，即被封闭的气体．•(2)分析被研究气体在状态变化时是否符合定律条件．是否是质量和体积保持不变．•(3)确定初、末两个状态的温度、压强或温度、体积．•(4)按查理定律公式列式求解．•(5)分析检验求解结果．练习1.用易拉罐盛装碳酸饮料非常卫生和方便，但如果剧烈碰撞或严重受热会导致爆炸．我们通常用的可乐易拉罐容积V＝355mL.假设在室温(17℃)罐内装有0.9V的饮料，剩余空间充满CO2气体，气体压强为1atm.若易拉罐承受的压强为1.2atm，则保存温度不能超过多少？0C2211221175348K，即tT2，TPTP查理定律得气体发生等容变化，由?T1.2atm,末态：P290K17)(273T1atm，初态：P研究对象解析：取CO2气体为室温状态11.2atm状态2等容变化例4..如图所示，活塞的质量为m，大气压强为p0，当密闭气体的温度由T1升高到T2时，求：(1)温度为T2时气体的压强；(2)温度为T2时的气体体积．(汽缸的横截面积为S，忽略活塞与汽缸间的摩擦，温度T1时气体的体积为V1)1122221100VTTV,TVTV吕萨克定律得：-2.由盖PSmgpS,PmgPS如图，由平衡条件得究对象进行受力分析解析：1.取活塞为研气体压强不变。活塞与外环境接触，思路：练习2.一气象探测气球，在充有压强为1.00atm(即76.0cmHg)、温度为27.0℃的氦气时，体积为3.50m3.在上升至海拔6.50km高空的过程中，气球内氦气的压强逐渐减小至此高度上的大气压36.0cmHg，气球内部因启动一持续加热过程而维持其温度不变．此后停止加热，保持高度不变．已知在这一海拔高度气温为－48.0℃.求：•(1)氦气在停止加热前的体积；•(2)氦气在停止加热较长一段时间后的体积．32231122117.39mV36cmHg,P末态（加热停止时）：3.5mV76cmHg,初态（地面）：P得VPV律P等温变化，由玻意耳定的过程中，氦气经历海拔6.50Km高空解析：1.气球上升至34443344323135.54m则V,TVTV?V225K,48)K(273T7.39mVV300K,27)K(273TT吕萨克定律-间，是等压变化，由盖2.停止加热后较长时例5.如图所示，一定质量的气体从状态A经B、C、D再回到A.问AB、BC、CD、DA是什么过程？已知气体在状态A时的体积是1L，求在状态B、C、D时的体积各为多少，并把此图改为p－V图．温度减小而增大A为等压变化，体积随D压强减小而增大D为等温变化，体积随C温度升高而增大C为等压过程，体积随B度升高而增大B为等容线，压强随温解析：1.AV图像如图。6L根据数据PVPPV2LVTVTVC：B1L,V2.由题意得：VCDCDCCCBBAB【反思总结】图象的分析方法及应用：•(1)图象上的某一点表示一定质量气体的一个平衡状态；图象上的某一线段，表示一定质量气体的状态变化的一个过程．•(2)应用图象解决问题时，要注意数学公式与图象的数图转换，图象与物理过程、物理意义之间的关系．•(3)在图形转换时，关键是要明确状态的各个参量，并正确分析出各过程的性质及图象特点．练习3.如图所示，为一定质量的理想气体p－1/V图象，图中BC为过原点的直线，A、B、C为气体的三个状态，则下列说法中正确的是()•A．TATB＝TCB．TATBTC•C．TA＝TBTCD．TATBTC•解析：由题图可知A→B为等容变化，根据查理定律，pApB，TATB.由B→C为等温变化，即TB＝TC.所以TATB＝TC，选项A正确．A练习4．如图所示，在一只烧瓶上连一根玻璃管，把它跟一个水银压强计连在一起，烧瓶里封闭着一定质量的气体，开始时水银压强计U形管两端水银面一样高．下列情况下，为使U形管两端水银面一样高，管A的移动方向是()A．如果把烧瓶浸在热水中，应把A向下移B．如果把烧瓶浸在热水中，应把A向上移C．如果把烧瓶浸在冷水中，应把A向下移D．如果把烧瓶浸在冷水中，应把A向上移解析：使U形管两端水银面一样高，即保持封闭气体的压强始终等于外界大气压而不变，若把烧瓶浸在热水中，气体体积增大，A中水银面上升，为使两管水银等高，应把A下移，故A项正确，B错；若把烧瓶浸在冷水中，气体体积减小，B管中水银面上升，为使两管水银面等高，应把A管上移，故C错，D对AD等压变化练习5..如图所示，两端开口的U形管，右侧直管中有一部分空气被一段水银柱与外界隔开，若在左管中再注入一些水银，平衡后则()•A．下部两侧水银面A、B高度差h减小•B．h增大•C．右侧封闭气柱体积变小•D．水银面A、B高度差h不变不变，h不变。Pρgh，P有P2.在同一水平面，又保持不变。,ρghP1.B气体P银过程中分析：在左管中注入水B0Bc0B练习6.如图，一定量的理想气体从状态a沿直线变化到状态b，在此过程中，其压强()•A．逐渐增大B．逐渐减小•C．始终不变D．先增大后减小。，斜率越小，压强越大的斜率表示压强的大小原点的连线T图像中，各点与坐标分析：1.在V练习7.一定质量的理想气体在等容变化过程中测得，气体在0℃时的压强为P0，10℃时的压强为P10，则气体在21℃时的压强在下述各表达式中正确的是()27301011PPP273100011PPP273101011PPP1011P283294PA．B．C．D．AD由查理定律求解294Kt273KT，P状态3.P283Kt273KT，P状态2.P273KT，P状态1.P3311322102101V图线过程的P3）在图乙中画出整个P2）缸内气体最后压强的温度T1）活塞刚离开B处时3.3K。求汽缸内气体，直到39297K，现缓慢加热为大气压），温度（P缸内气体压强0.9P。开始时活塞在B处，积0.1V，AB间容B左面汽缸容积V只能在A、B间活动，设有限制装置，使活塞B处活塞厚度不计，在A、放置的汽缸内部光滑，练习8.如图甲，水平B0000V0AB甲乙P1.2V01.2P01.1P0P00.9P001.1V0V00.9V0V393.3K330KT,TP