資源簡介

讀數(shù)次數(shù) 2 3 4 5 6
讀數(shù)次數(shù) 1 2 3 4 5 t/0C 11.78 18.81 25.61 36.05 43.39
t/0C 11.78 18.81 25.61 36.05 43.39 T/K 284.88 291.91 298.71 309.15 316.49
P/kpa 101.1 103.8 105.6 109.1 111.3 P/kpa 101.1 103.8 105.6 109.1 111.3(共23張PPT)
2.3氣體的等壓變化和等容變化
氣體、固體和液體
燒瓶上通過橡膠塞連接一根玻璃管，向玻璃管中注入一段水柱。用手捂住燒瓶，會觀察到水柱緩慢向外移動，這說明了什么？
實驗表明，在保持氣體的壓強不變的情況下，一定質(zhì)量氣體的體積隨溫度的升高而增大。
一、氣體的等壓變化
1、氣體的等壓變化
一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強不變時，體積隨溫度變化的過程叫作氣體的等壓變化。
0
V
T
實驗表明，在V—T圖像中，等壓線是一條過原點的直線。
體積與溫度成正比
一、氣體的等壓變化
一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強不變的情況下，其體積V與熱力學(xué)溫度T 成正比
1、內(nèi)容：
2、表達式：
研究對象:一定質(zhì)量的氣體
適用條件:壓強保持恒定
適用范圍（對于實際氣體）：溫度不太低（與室溫相比），壓強不太大（與
大氣壓相比）
其中V1，T1和V2，T2分別表示氣體在1，2兩個狀態(tài)下的體積和溫度
法國科學(xué)家蓋-呂薩克首先通過實驗發(fā)現(xiàn)：
蓋-呂薩克定律
相當于大氣壓幾倍的壓強都可以算作“壓強不太大”，零下幾十攝氏度的溫度也可以算作“溫度不太低”。
【例題1】一容器中裝有某種氣體，且容器上有一個小口與外界大氣相通，原來容器內(nèi)的溫度為27℃，若把它加熱到127℃，從容器中溢出的空氣質(zhì)量是原來質(zhì)量的多少倍呢？
解析：
初態(tài) T1=300K V1=V P1=P
分析：容器上有一個小口與外界大氣相通，即氣體的壓強始終等于外界大氣壓，氣體狀態(tài)變化可以看作是等壓變化。本題解題的關(guān)鍵不是氣體狀態(tài)的確定，而是研究對象的選取。
末態(tài) T2=400K V2=？ P2=P
由蓋-呂薩克定律 :
就容器而言，里面氣體質(zhì)量變了，但可視容器中氣體出而不走，以原來容器中的氣體為研究對象，就可以運用氣體的等壓變化規(guī)律求解。氣體狀態(tài)變化如圖所示。
法一：
解析：
以后來容器中的氣體為研究對象。氣體狀態(tài)變化如圖所示。
法二：
【例題1】一容器中裝有某種氣體，且容器上有一個小口與外界大氣相通，原來容器內(nèi)的溫度為27℃，若把它加熱到127℃，從容器中溢出的空氣質(zhì)量是原來質(zhì)量的多少倍呢？
初態(tài) T1=400K V1=V P1=P
末態(tài) T2=300K V2=？ P2=P
由蓋-呂薩克定律 :
探究氣體的等容變化規(guī)律
等容變化：
一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的條件下，其壓強隨溫度變化時的關(guān)系。
讀數(shù)次數(shù) 1 2 3 4 5
壓強/KPa 101.7 103.5 105.6 109.1 111.3
溫度/0C 11.7 18.81 25.64 36.05 43.39
三、數(shù)據(jù)分析
探究氣體的等容變化規(guī)律
三、數(shù)據(jù)分析
探究氣體的等容變化規(guī)律
壓強p與攝氏溫度t是一次函數(shù)關(guān)系，不是簡單的正比例關(guān)系。
錯誤點
壓強p與熱力學(xué)溫度T是正比例關(guān)系？
二、氣體的等容變化
一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強P與熱力學(xué)溫度T 成正比
1、內(nèi)容：
2、表達式：
研究對象:一定質(zhì)量的氣體
適用條件:體積保持恒定
適用范圍（對于實際氣體）：溫度不太低（與室溫相比），壓強不太大（與
大氣壓相比）
其中P1，T1和P2，T2分別表示氣體在1，2兩個狀態(tài)下的體積和溫度
法國科學(xué)家查理在分析了實驗事實后發(fā)現(xiàn)：
查理定律
相當于大氣壓幾倍的壓強都可以算作“壓強不太大”，零下幾十攝氏度的溫度也可以算作“溫度不太低”。
3、P-T圖象和P-t圖象
二、氣體的等容變化
把交點作為坐標原點，建立新的坐標系，那么，這時的壓強與溫度的關(guān)系就是正比例關(guān)系了。
在等容變化過程中，p-t是一次函數(shù)關(guān)系，不是簡單的正比例關(guān)系。
如果把直線AB延長至與橫軸相交，交點坐標是－273.150C
0
P
t
-273.15
273.15
A
B
0
P
t
A
B
0
P
A
B
-273.15
T
絕對零度
V1
V2
V3
4、等容 線
③體積越大，斜率越小。如圖：V1>V2>V3。
⑴P-t圖像中的等容線
①延長線通過(－273.15 ℃，0)的傾斜直線。
②縱軸截距p0是氣體在0 ℃時的壓強。
⑵ P-T圖像中的等容線
①延長線通過原點的傾斜直線。
③體積越大，斜率越小。如圖：V1>V2>V3。
P-T圖和P-t圖描述的是一定質(zhì)量的某種氣體，在體積一定的情況下，壓強隨溫度的變化規(guī)律，稱為等容線。
氣體溫度一定時，分子平均動能一定；體積越小，分子的數(shù)密度越大，氣體壓強越大。所以V1>V2>V3 。
二、氣體的等容變化
②原點對應(yīng)的溫度是絕對零度。
V1
V2
【例題】某種氣體的壓強為2×105Pa，體積為1m3，溫度為200K。它經(jīng)過等溫過程后體積變?yōu)?m3。隨后又經(jīng)過等容過程，溫度變?yōu)?00K，求此時氣體的壓強？
根據(jù)查理定律，有
狀態(tài)1:p1=2×105Pa，V1=1m3，T1=200K
根據(jù)玻意耳定律，有p1V1=p2V2
等溫后狀態(tài)2: p2= ， V2=2m3，T2=200K
等容后狀態(tài)3: p3= ， V3=2m3，T3=300K
可得
可得
解析：
P3=1.5×105Pa
T1=T2
V1=V2
因為
所以
即
氣體實驗定律
玻意耳定律
查理定律
蓋-呂薩克定律
壓強不太大(相對大氣壓)，溫度不太低(相對室溫)
這些定律的適用范圍：
p1V1=p2V2
三、理想氣體
忽略氣體分子大小
在溫度不低于零下幾十攝氏度、壓強不超過大氣壓的幾倍時，把實際氣體當成理想氣體來處理，誤差很小。
理想氣體
微觀
忽略分子間相互作用力
忽略氣體分子與器壁的動能損失
宏觀：
任何溫度、任何壓強下都遵從氣體實驗定律的氣體。
——理想化實物模型
沒有分子勢能
氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān)，與體積無關(guān)。
質(zhì)點、點電荷、單擺、彈簧振子、理想變壓器、理想氣體等。
研究結(jié)果表明，一定質(zhì)量的某種理想氣體，在從某一狀態(tài)變化到另一狀態(tài)時，盡管其壓強 p、體積V 和溫度T 都可能改變，但是壓強 p 跟體積 V 的乘積與熱力學(xué)溫度T的比值卻保持不變。也就是說式中C是與壓強 p、體積V、溫度 T 無關(guān)的常量，它與氣體的質(zhì)量、種類有關(guān)。
理想氣體狀態(tài)方程
此式叫作理想氣體的狀態(tài)方程。
四、氣體實驗定律的微觀解釋
1、玻意耳定律：
分子的平均動能是一定的
3、查理定律：
溫度升高時，分子的平均動能增大
2、蓋-呂薩克定律：
T 不變
p 增大
體積減小時，分子的數(shù)密度增大
氣體的壓強增大
溫度升高時，分子的平均動能增大
只有氣體的體積同時增大，使分子的數(shù)密度減少
p 減小
p 不變
體積保持不變時，分子的數(shù)密度不變
p 增大
【例題2】如圖所示，封閉有一定質(zhì)量理想氣體的汽缸開口向下豎直固定放置，活塞的截面積為S，質(zhì)量為m0，活塞通過輕繩連接了一個質(zhì)量為m的重物。若開始時汽缸內(nèi)理想氣體的溫度為T0，輕繩剛好伸直且對活塞無拉力作用，外界大氣壓強為p0，一切摩擦均不計且m0g(1)重物剛離地時汽缸內(nèi)氣體的壓強；
(2)重物剛離地時汽缸內(nèi)氣體的溫度。
解析：
(1)當輕繩剛好伸直且對活塞無拉力作用時，設(shè)此時汽缸內(nèi)氣體的壓強為p1，
由力的平衡條件可得 m0g＋p1S＝p0S 所以
當重物剛好離開地面時，設(shè)此時汽缸內(nèi)氣體的壓強為p2，
則有p2S＋(m＋m0)g＝p0S 所以
(2)設(shè)重物剛好離開地面時汽缸內(nèi)氣體的溫度為T1，
此過程氣體發(fā)生等容變化，由查理定律可得
解得
解析：
【例題3】如圖所示，兩端封閉、粗細均勻、豎直放置的玻璃管內(nèi)，有一長為h的水銀柱，將管內(nèi)氣體分為兩部分，已知l2＝2l1。若使兩部分氣體同時升高相同的溫度，管內(nèi)水銀柱將如何運動？(設(shè)原來溫度相同)
水銀柱原來處于平衡狀態(tài)，所受合外力為零，即此時兩部分氣體的壓強差Δp＝p1－p2＝ph。溫度升高后，兩部分氣體的壓強都增大，若Δp1>Δp2，水銀柱所受合外力方向向上，應(yīng)向上移動，若Δp1<Δp2，水銀柱向下移動，若Δp1＝Δp2，水銀柱不動。所以判斷水銀柱怎樣移動，就是分析其合外力方向，即判斷兩部分氣體的壓強哪一個增大得多。
假設(shè)水銀柱不動，兩部分氣體都做等容變化，分別對兩部分氣體應(yīng)用查理定律：
上段
同理，下段
所以Δp1>Δp2，即水銀柱上移。
1、(多選）下列圖中，可能反映理想氣體經(jīng)歷了等壓變化→等溫變化→等容變化后，又回到原來狀態(tài)的有(　　)
由圖可看出經(jīng)歷了“等壓變化”→“等溫變化”→“等容變化”后，又回到原來狀態(tài)的是A、C。
解析：
AC
2、如圖所示，某同學(xué)用封有氣體的玻璃管來測絕對零度，當容器中水溫是30 ℃時，空氣柱的長度為30 cm，當水溫是90 ℃時，空氣柱的長度是36 cm，則該同學(xué)測得的絕對零度相當于(　　)
A.－273 ℃ B.－270 ℃ C.－268 ℃ D.－271 ℃
　設(shè)絕對零度相當于T0，由蓋—呂薩克定律得
解析
解得T0＝－270 ℃，故B正確。
即
B
3、如圖所示，一定質(zhì)量的空氣被水銀封閉在靜置于豎直平面的U形玻璃管內(nèi)，右管上端開口且足夠長，右管內(nèi)水銀面比左管內(nèi)水銀面高h，下列能使h變大的是(　　 )
A.環(huán)境溫度升高 B.大氣壓強升高
C.沿管壁向右管內(nèi)加水銀 D.U形玻璃管自由下落
ACD
解析
　 對左管被封氣體：p＝p0＋ph，由 (常數(shù))，可知當溫度T升高，大氣壓p0不變時，h變大，故A正確；大氣壓升高，h變小，B錯；向右管加水銀時，由溫度T不變，p0不變，V變小，p增大，即h變大，C正確；U形玻璃管自由下落，水銀完全失重，氣體體積增加，h變大，D正確?！∽x數(shù)次數(shù) 2 3 4 5 6
讀數(shù)次數(shù) 1 2 3 4 5 t/0C 11.78 18.81 25.61 36.05 43.39
t/0C 0 11.78 18.81 25.61 36.05 43.39 T/K 0 284.88 291.91 298.71 309.15 316.49
P/kpa 0 101.1 103.8 105.6 109.1 111.3 P/kpa 0 101.1 103.8 105.6 109.1 111.3

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