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当前位置:首页 > 商业/管理/HR > 管理学资料 > 8-2气体的等容变化和等压变化
一、玻意耳定律1、内容:一定质量某种气体,在温度不变的情况下,压强p与体积V成反比。2、公式:pV=常数或p1V1=p2V23.条件:一定质量气体且温度不变4、适用范围:温度不太低,压强不太大复习回顾二.等温变化图象1、特点:(1)等温线是双曲线的一支。(2)温度越高,其等温线离原点越远.2、图象意义:(1)物理意义:反映压强随体积的变化关系(2)点意义:每一组数据---反映某一状态8.2气体的等容变化和等压变化——查理定律、盖·吕萨克定律阅读课文,回答以下问题:1、什么是气体的等容变化过程?2、气体的等容变化遵循什么规律?3、什么是气体的等压变化过程?4、气体的等压变化遵循什么规律?一、气体的等容变化1.等容过程:气体在体积不变的情况下发生的状态变化过程叫做等容过程.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(pT).2211TpTpCTp可写成或(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)适用条件: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一.3.说明: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的正比关系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.5.等容线的物理意义.(1)图线上每一个点表示气体一个确定的状态,同一条等容线上各状态的体积相同(2)不同体积下的等容线,斜率越大,体积越小(同一温度下,压强大的体积小)如图所示,V2V1.•描述一定质量的气体作等容变化的过程的图线是下图中哪些()•答案:CD等容过程的p-T和p-t图象如图所示.二、气体的等压变化1.等压过程:气体在压强不变的情况下发生的状态变化过程叫做等压过程.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与热力学温度成正比(VT).2211TVTVCTV可写成或(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)适用条件: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Vt(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一.3.说明: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.5.等压线的物理意义(1)图线上每一个点表示气体一个确定的状态,同一条等压线上各状态的压强相同.(2)不同压强下的等压线,斜率越大,压强越小(同一温度下,体积大的压强小)如图所示p2p1.•等压过程的V-T和V-t图象如图所示.•如图,一导热性良好的气缸内用活塞封住一定量的气体(不计活塞与缸壁摩擦),当温度升高时,改变的量有•()•A.活塞高度hB.气缸体高度H•C.气体压强pD.弹簧长度L•答案:B小结:一定质量的气体在等容变化时,遵守查理定律.一定质量的气体在等压变化时,遵守盖·吕萨克定律.2211TVTVCTV可写成或2211TpTpCTp可写成或等容变化的分比定律112112TT-TPP-PTTTTPPTP-PP1212得,2211TpTp由查理定律得令表明:一定质量的气体在体积不变的条件下,压强的变化量与热力学温度的变化量成正比。等压变化的分比定律温度的变化量成正比。体积的变化量与热力学压强不变化的条件下,即:一定质量的气体在得令得吕萨克定律由盖TTVVTTTVVVTTTVVVTVTV12121121122211,.例题:某种气体在状态A时压强2×105Pa,体积为1m3,温度为200K,(1)它在等温过程中由状态A变为状态B,状态B的体积为2m3,求状态B的压强.(2)随后,又由状态B在等容过程中变为状态C,状态C的温度为300K,求状态C的压强.解(1)气体由状态A变为状态B的过程遵从玻意耳定律.由pAVA=PBVB,PB=105Pa(2)气体由状态B变为状态C的过程遵从查理定律.由pc=1.5×105PaccBBTpTpABC随堂练习练习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的改变量成正比;D、气体的压强与热力学温度成正比。DCD2.在冬季,剩有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚,第二天拔瓶口的软木塞时觉得很紧,不易拔出来,主要原因是(D).(A)软木塞受潮膨涨(B)瓶口因温度降低而收缩变小(C)白天气温升高,大气压强变大(D)瓶内气体因温度降低而压强减小3.一定质量的空气,270C时的体积为1.0×10-2m3,在压强不变的情况下,温度升高1000C时体积是多大?4一定质量的某种气体自状态A经过状态C变化到状态B,这一过程中V-T图上的表示如图所示,则()•A.在过程AC中,气体的压强不断变大•B.在过程CB中,气体的压强不断变小•C.在状态A时,气体的压强最大•D.在状态B时,气体的压强最大5.如图所示,一定质量的理想气体的三种升温过程,那么,以下四种解释中,哪些是正确的()。A.a-d的过程气体体积增加B.bd的过程气体体积不变C.c-d的过程气体体积增加D.a-d的过程气体体积减小6.一定质量的气体,压强保持不变,下列过程可以实现的是()•A.温度升高,体积增大•B.温度升,高体积减小C.温度不变,体积增大D.温度不变,体积减小•如图1所示,容器A和B分别盛有氢气和氧气,用一段水平细玻璃管连通,管内有一段水银柱将两种气体隔开.当氢气的温度为0℃、氧气温度为20℃时,水银柱保持静止.判断下列情况下,水银柱将怎样移动?•(1)两气体均升高20℃;•(2)氢气升高10℃,氧气升高20℃;•(3)若初状态如图2所示且气体初温相同,则当两气体均降低10℃时,水银柱怎样移动?解析:由查理定律p1T1=p2T2得:p1T1=p2T2=p1-p2T1-T2=ΔpΔT,即Δp=ΔTT1p1.对于图1,氢气和氧气的初压强相同,设为p.当温度变化时,先假设水银柱不动.(1)ΔpA=20273p0,ΔpB=20293p0因ΔpAΔpB,故水银柱向B容器一方移动.(2)ΔpA=10273p0,ΔpB=20293p0因ΔpAΔpB,故水银柱向A容器一方移动.(3)ΔpA=-10TpA0,ΔpB=-10TpB0因pApB,故|ΔpA||ΔpB|水银柱向A容器一方(向下)移动.•答案:(1)向B移动(2)向A移动(3)向A(下)移动点评:①判断液柱的移动往往采用假设法,即要知怎么动,先假设它不动,然后由查理定律判断分析.②一定质量的气体,从初状态(p、T)开始,经过一个等容变化过程,其压强的变化量Δp与温度的变化量ΔT的关系为:Δp=ΔTTp,这是查理定律的变化式.•灯泡内充有氮氩混合气体,如果要使灯泡内的混合气体在500℃时的压强不超过1atm,在20℃下充气,灯泡内气体的压强至多能充到多少?•答案:0.38atm•解析:以灯泡内气体为研究对象,温度升高时体积不变,初状态为20℃,末状态温度为500℃,压强为1atm.应用查理定律即可求出初状态的压强.则以灯泡内气体为研究对象.由查理定律可得p1T1=p2T2,可求得p1=T1T2p2把T1=(273+20)K=293K,T2=(273+500)K=773K和p2=1atm代入得p1=293773×1atm=0.38atm.•体积为V=100cm3的空心球带有一根有刻度的均匀长管,管上共有N=101个刻度,设长管与球连接处为第一个刻度,以后顺序往上排列,相邻两刻度间管的体积为0.2cm3,水银液滴将球内空气与大气隔开,如图所示.当温度t=5℃时,水银液滴在刻度为N=21的地方.那么在此大气压下,能否用它测量温度?说明理由,若能,求其测量范围.(不计热膨胀).•解析:首先应明确气体做等压变化,符合盖·吕萨克定律条件,根据该定律及其推论由体积变化进而求温度的变化.•因为管口和大气相通,所以球内气体的体积随温度的升高而膨胀,气体是等压变化,根据盖·吕萨克定律:V1T1=V2T2=ΔVΔT=恒量.•温度的增加与体积的增加成正比,所以可以用来测量温度.•测量温度的范围应该为气体的体积从V1=100cm3等压变化到V2=100cm3+100×0.2cm3=120cm3,这个范围所对应的气体温度T1~T2之间,根据题意当T0=273K+5K=278K时,气体的体积•V0=(100+20×0.2)cm3=104cm3.根据盖·吕萨克定律:V0T0=V1T1所以T1=V1T0V0=100×278104K=267.3KV0T0=V2T2所以T2=V2T0V0=120×278104K=320.8k又267.3K=-5.7℃,320.8K=47.8℃能测量温度的范围是-5.7℃~47.8℃.•答案:能;测量温度的范围是-5.7℃~47.8℃.•点评:本题易出错在:①错将体积用刻度数乘以0.2cm3,漏掉了空心球的体积.•②错把摄氏温度当成热力学温度.•③计算时应采用热力学温度.•(2010·哈尔滨市模拟)如图所示,A气缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体,温度为27℃,活塞与气缸底部距离为h,活塞截面积为S.气缸中的活塞通过滑轮系统挂一重物,质量为m.若不计一切摩擦,当气体的温度升高10℃且系统稳定后,求重物m下降的高度.答案:130h解析:初末状态,物块静止,可知绳中拉力大小相等,分析活塞可知,气体发生等压变化.由盖·吕萨克定律知:V1T1=V2T2=ΔVΔT,V1=Sh,ΔV=SΔhT1=300K,解得Δh=hT1ΔT=130h.•图甲所示是一定质量的理想气体由状态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到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,并在图线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,请写出计算过程.解析:(1)由图甲可以看出,A与B的连线的延长线过原点O,所以从A到B是一个等压变化,即pA=pB.根据盖·吕萨克定律可得VA/TA=VB/TB,所以TA=VATBVB=0.4×3000.6K=200K.(2)由图甲可以看出,从B到C是一个等容变化,根据查理定律得pB/TB=pC/TC.所以pC=TCpBTB=400×1.5×105300Pa=2.0×105Pa.则可画出由状态A经B到C的p-T图象如图所示.•答案:(1)200K(2)如图所示.•点评:在不同的图象中,只能表达两个状态参量的关系,第三个参量可通过状态方程或气体实验定律求得.•如图为0.2mol的某种理想气体压强和温度关系图线,p0为标准大气压,则在状态B时,气体体积为多少?•答案:5.6L解析:由图可知理想气体在C点为标准大气压下,又知气体的物质的量为0.2mol,故气体体积Vc=0.2mol×22.4L/mol=4.48L.气体从C→A为等容变化,故VC=VA=4.48L,而从A→B为等压变化,由盖·吕萨克定律知:VATA=VBTB,所以4.48400=VB227+
本文标题:8-2气体的等容变化和等压变化
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