2019-2020学年高中物理 第8章 气体 第2节 气体的等容变化和等压变化课件 新人教版选修3-

第八章气体第二节气体的等容变化和等压变化素养目标定位※※掌握气体的等容变化、查理定律※※掌握气体的等压变化、盖·吕萨克定律素养思维脉络1课前预习反馈2课内互动探究3核心素养提升4课内随堂达标5课后课时作业课前预习反馈知识点1气体的等容变化体积不变1．等容变化一定质量的某种气体在____________时压强随温度的变化叫做等容变化。2．查理定律(1)内容：一定质量的气体，在____________的情况下，它的压强与热力学温度成______比。(2)表达式：p＝CT或pT＝Cp1T1＝_______或p1p2＝_______。体积不变正p2T2T1T23．等容过程的p－T和p－t图象图象说明：(1)等容变化的p－T图象是延长线过原点的倾斜直线，如图甲所示，且V1______V2，即体积越大，斜率越______。(2)等容变化的p－t图象是延长线过横轴__________________℃的倾斜直线，如图乙所示，且斜率越大，体积越______，图象纵轴的截距p0为气体在_________时的压强。小－273.15小0℃知识点2气体的等压变化压强不变1．等压变化一定质量的某种气体在____________时体积随温度的变化叫做等压变化。2．盖·吕萨克定律(1)内容：一定质量的气体，在压强不变的情况下，它的体积与热力学温度成正比。(2)表达式：V＝CT或V1T1＝_______或V1V2＝_______。V2T2T1T23．等压过程的V－T和V－t图象图象说明：(1)等压过程的V－T图象是延长线过原点的倾斜直线，如图甲所示，且p1______p2，即压强越大，斜率越______。(2)等压过程的V－t图象是一条延长线过横轴__________________℃的倾斜直线，如图乙所示，且斜率越大，压强越______。图象纵轴截距V0是气体在_________时的体积。小－273.15小0℃辨析思考『判一判』(1)现实生活中，自行车轮胎在烈日下暴晒，车胎内气体的变化是等容过程。()(2)一定质量的气体，等容变化时，气体的压强和温度不一定成正比。()(3)气体的温度升高，气体的体积一定增大。()(4)一定质量的气体，等压变化时，体积与温度成正比。()(5)一定质量的某种气体，在压强不变时，其V－T图象是过原点的直线。()(6)查理定律的数学表达式pT＝C，其中C是一常量，C是一个与气体的质量、压强、温度、体积均无关的恒量。()×√××√×『选一选』(多选)(2018·安徽省淮北市第一中学高二下学期期中)在下列图中，可能反映理想气体经历了等压变化→等温变化→等容变化后，又回到原来状态的有()解析：由图可看出经历了“等压变化”→“等温变化”→“等容变化”后，又回到原来状态的是A、C。AC『想一想』我国民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病，即用一个小罐，将纸燃烧后放入罐内，然后迅速将火罐开口端紧压在人体的皮肤上，待火罐冷却后，火罐就被紧紧地“吸”在皮肤上。你知道其中的道理吗？答案：火罐内的气体体积一定，冷却后气体的温度降低，压强减小，故在大气压力作用下被“吸”在皮肤上。课内互动探究炎热的夏天，给汽车轮胎充气时，一般都不充得太足(如图所示)；给自行车轮胎打气时，也不能打得太足。这是什么原因呢？提示：轮胎体积一定，由查理定律知，气体压强与热力学温度成正比，当轮胎打足气后，温度升高车胎内压强增大，车胎易胀破。探究一气体的等容变化11．查理定律的表达式p1T1＝p2T2＝C2．查理定律的适用条件(1)气体质量一定，体积不变。(2)(实际)气体的压强不太大(小于几个标准大气压)，温度不太低(不低于零下几十摄氏度)。3．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成立的条件，即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。(4)按查理定律公式列式求解，并对结果进行讨论。4．查理定律的重要推论一定质量的某种气体从初状态(p、T)开始发生等容变化，其压强的变化量Δp与温度的变化量ΔT之间的关系为Δp＝ΔTTp。某登山运动员在一次攀登珠穆朗玛峰的过程中，在接近山顶时他裸露在手腕上的防水手表的表盘玻璃突然爆裂了，而手表没有受到任何撞击。该手表出厂时给出的参数为：27℃时表内气体压强为1.0×105Pa(常温下的大气压强值)，当内外压强差超过6.0×104Pa时表盘玻璃将爆裂。当时登山运动员携带的温度计的读数是－21℃，表内气体体积的变化可忽略不计。典例1(1)通过计算判断手表的表盘玻璃是向外爆裂还是向内爆裂？(2)当时外界的大气压强为多少？解题指导：取表内气体为研究对象―→根据查理定律列方程―→求气体压强―→分析判断解析：(1)以表内气体为研究对象，初状态的压强为p1＝1.0×105Pa，温度为T1＝300K其末状态的压强为p2，温度为T2＝252K根据查理定律，有p1T1＝p2T2解得：p2＝8.4×104Pa如果手表的表盘玻璃是向内爆裂的，则外界的大气压强为p0＝8.4×104Pa＋6×104Pa＝1.44×105Pa，大于山脚下的大气压强(即常温下的大气压强)，这显然是不可能的，所以可判断手表的表盘玻璃是向外爆裂的。(2)当时外界的大气压强为p0＝p2－6.0×104Pa＝2.4×104Pa。答案：(1)向外爆裂(2)2.4×104Pa〔对点训练1〕(2019·安徽省滁州市明光中学高二下学期期中)如图所示，A、B两容器容积相等，用粗细均匀的细玻璃管相连，两容器内装有不同气体，细管中央有一段水银柱，在两边气体作用下保持平衡时，A中气体的温度为0℃，B中气体温度为20℃，如果将它们的温度都降低10℃，那么水银柱()A．向A移动B．向B移动C．不动D．不能确定A解析：假定两个容器的体积不变，即V1，V2不变，所装气体温度分别为273K和293K，当温度降低ΔT时，左边的压强由p1降至p′1，Δp1＝p1－p′1，右边的压强由p2降至p′2，Δp2＝p2－p′2。由查理定律推论得：Δp1＝p1273ΔT，Δp2＝p2293ΔT，因为p2＝p1，所以Δp1Δp2，即水银柱应向A移动。故选A。相传三国时期著名的军事家、政治家诸葛亮被司马懿困于平阳，无法派兵出城求救。就在此关键时刻，诸葛亮发明了一种可以升空的信号灯——孔明灯，并成功进行了信号联络，其后终于顺利脱险，试论述孔明灯能够升空的原理。探究二气体的等压变化2提示：孔明灯是利用火焰的热量使容器内的气体等压膨胀，使部分气体从孔明灯内溢出，进而使孔明灯内气体的质量减小，当大气对孔明灯的浮力恰好等于孔明灯的重力时，即达到孔明灯升空的临界条件，若继续升温，孔明灯就能升空了。1．盖·吕萨克定律的表达式V1T1＝V2T2＝C2．盖·吕萨克定律的适用条件(1)气体质量一定，压强不变。(2)(实际)气体的压强不太大(小于几个标准大气压)，温度不太低(不低于零下几十摄氏度)。3．利用盖·吕萨克定律解题的一般步骤(1)确定研究对象，即被封闭气体。(2)分析被研究气体在状态变化时是否符合定律成立的条件，即是不是质量和压强保持不变。(3)分别找出初、末两状态的温度、体积。(4)根据盖·吕萨克定律列方程求解，并对结果进行讨论。4．盖·吕萨克定律的重要推论一定质量的气体从初状态(V、T)开始发生等压变化，其体积的改变量ΔV与温度的变化量ΔT之间的关系是ΔV＝ΔTTV。我国新疆吐鲁番地区，盛产葡萄干，品质优良，其中一个重要原因，缘于当地昼夜温差大的自然现象。现有一葡萄晾房四壁开孔，如图，房间内晚上温度7℃，中午温度升为37℃，假设大气压强不变。求中午房间内空气质量与晚上房间内空气质量之比。典例2解题指导：选晚上房内的空气为研究对象→根据等压变化列方程→分析判断体积关系→推断质量关系解析：设房间体积为V0，选晚上房间内的空气为研究对象，在37℃时体积变为V1，根据盖·吕萨克定律得V1T1＝V0T2V1273＋37＝V0273＋7V1＝3128V0故中午房间内空气质量m与晚上房间内空气质量m0之比：mm0＝ρV0ρV1＝2831。答案：2831〔对点训练2〕(2019·江苏省苏州五中高二下学期期中)如图所示，空的饮料罐中插入一根粗细均匀的透明吸管，接口处密封，吸管内注入一小段油柱(长度可以忽略)，制成简易气温计，已知饮料罐的容积为V，吸管内部横截面积为S，接口外吸管长度为L0。当温度为T1时，油柱与接口相距L1，不计大气压的变化。(1)简要说明吸管上标示的气温刻度是否均匀；(2)求气温计能测量的最高温度Tm。答案：(1)刻度是均匀的(2)V＋L0ST1V＋L1S解析：(1)根据盖－吕萨克定律：VT＝C，则C＝VT，所以ΔV＝CΔT，即体积的变化量与温度的变化量成正比，吸管上标的刻度是均匀的；(2)罐内气体压强保持不变，同理有V＋L1ST1＝V＋L0STm，解得：Tm＝V＋L0ST1V＋L1S。核心素养提升查理定律与盖·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V2V1直线的斜率越大，压强越小，如图p2p1(2018·山东省菏泽市高二下学期期中)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。案例(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。解题指导：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。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。