2021人教版高中物理選修(3-3)《氣體的等容變化和等壓變化》word教案

1、氣體的等容變化和等壓變化目標(biāo)導(dǎo)航1、 知道什么是等容變化，什么是等壓變化。2、 掌握查理定律，蓋呂薩克定律的內(nèi)容和公式表達(dá)。3、 理解p-T圖上等容變化的圖線及物理意義。4、 理解V-T圖上等壓變化的圖線及物理意義。5、 會(huì)用查理定律、蓋呂薩克定律解決有關(guān)問題。誘思導(dǎo)學(xué) 1、概念:(1)等容變化:氣體在體積不變的情況下發(fā)生的狀態(tài)變化叫等容變化。 (2)等壓變化:氣體在壓強(qiáng)不變的情況下發(fā)生的狀態(tài)變化叫等壓變化。2、查理定律:(1)內(nèi)容:一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比。(2)公式:=C 或 =點(diǎn)撥: 查理定律是實(shí)驗(yàn)定律，由法國科學(xué)家查理發(fā)現(xiàn)成

2、立條件:氣體質(zhì)量一定，體積不變一定質(zhì)量的氣體在等容變化時(shí)，升高(或降低)相同的溫度增加(或減小)的壓強(qiáng)是相同的，即=解題時(shí)，壓強(qiáng)的單位要統(tǒng)一C與氣體的種類、質(zhì)量和體積有關(guān)3、蓋呂薩克定律:(1)內(nèi)容:一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，體積與熱力學(xué)溫度成正比。(2)公式:=或=C點(diǎn)撥:蓋呂薩克定律是通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的成立條件:氣體質(zhì)量一定，壓強(qiáng)不變一定質(zhì)量的氣體在等壓變化時(shí)，升高(或降低)相同的溫度增加(或減小)的體積是相同的C與氣體的種類、質(zhì)量和壓強(qiáng)有關(guān)4、等容線:(1)等容線:一定質(zhì)量的氣體在等容變化過程中，壓強(qiáng)P與熱力學(xué)溫度T成正比關(guān)系，在pT直角坐標(biāo)系中的圖象叫等容線(2)一定質(zhì)量的氣

3、體的pT圖線其延長線過原點(diǎn)，斜率反映體積的大小點(diǎn)撥:等容線的物理意義: 圖象上每一點(diǎn)表示氣體一個(gè)確定的狀態(tài)。同一等容線上，各氣體的體積相同 不同體積下的等溫線，斜率越大，體積越小(見圖8.21)5、等壓線:(1)定義:一定質(zhì)量的氣體在等壓變化過程中，體積V與熱力學(xué)溫度T成正比關(guān)系，在VT直角坐標(biāo)系中的圖象叫等壓線(2)一定質(zhì)量的氣體的VT圖線其延長線過原點(diǎn)點(diǎn)撥:等壓線的物理意義: 圖象上每一點(diǎn)表示氣體一個(gè)確定的狀態(tài)。同一等壓線上，各氣體的壓強(qiáng)相同不同壓強(qiáng)下的等壓線，斜率越大，壓強(qiáng)越小(見圖8.22)探究 1、 查理定律的另一種表達(dá)式； 設(shè)溫度為0時(shí)，一定質(zhì)量的氣體壓強(qiáng)為p0，此時(shí)T=273K；

4、當(dāng)溫度為t時(shí)，氣體壓強(qiáng)為p，則有 p0/273=p/(273+t) 即p= p0(1+t/273)同樣對(duì)蓋呂薩克定律:V= V0(1+t/273)典型探究例1一定質(zhì)量的氣體在0時(shí)壓強(qiáng)為p0，在27時(shí)壓強(qiáng)為p，則當(dāng)氣體從27升高到28時(shí)，增加的壓強(qiáng)為A.1/273 p0 B.1/273p C.1/300p0 D.1/300p【解析】本題只要靈活應(yīng)用查理定律的各種表達(dá)式即可求得。 根據(jù)p/T=C可得pt=p0(1+t/273)，所以p=p0(1+27/273)，p=p0(1+28/273),p=pp=1/273 p0 根據(jù)p1/T1=p2/T2得p1/(273+27)=p/(273+28)從而p=

5、301/300pp=pp=1/300p故正確答案為A、D例2、如圖8.23所示，兩端封閉的粗細(xì)均勻的、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，開始兩部分氣體溫度相同，若使兩部分氣體同時(shí)升高相同的溫度，管內(nèi)水銀柱將如何運(yùn)動(dòng)？【解析】判斷兩容器間液柱移動(dòng)方向常用“假設(shè)法” 先假設(shè)水銀柱不移動(dòng)，即假設(shè)兩端空氣柱體積不變，用查理定律分別對(duì)上、下兩部分氣體列式，求得兩氣柱升高溫度前后壓強(qiáng)的增量p1和p2.若p1=p2，則水銀柱不移動(dòng)；若p1p2，則水銀住上移由p1=p1，p2=p2，以及p1p2可得p1p2，所以水銀柱上移。例3.容積為2L的燒瓶，在壓強(qiáng)為1.010

6、5Pa時(shí)，用塞子塞住，此時(shí)溫度為27，當(dāng)把它加熱到127時(shí)，塞子被打開了，稍過一會(huì)兒，重新把蓋子塞好，停止加熱并使它逐漸降溫到27，求:（1） 塞子打開前的最大壓強(qiáng)（2） 27時(shí)剩余空氣的壓強(qiáng)【解析】塞子打開前，瓶內(nèi)氣體的狀態(tài)變化為等容變化。塞子打開后，瓶內(nèi)有部分氣體會(huì)逸出，此后應(yīng)選擇瓶中剩余氣體為研究對(duì)象，再利用查理定律求解。(1)塞子打開前:選瓶中氣體為研究對(duì)象， 初態(tài):p1=1.0105Pa，T1=273+27=300K 末態(tài):p2=？，T2=273+127=400K 由查理定律可得:p2=T2/T1 p1=400/300 1.0105 Pa1.33105Pa（3） 塞子塞緊后，選瓶中剩

7、余氣體為研究對(duì)象。初態(tài):p1=1.0105Pa，T1=400K末態(tài):p2=？ T2=300K由查理定律可得:p2=T2/T1p1=300/400 1.01050.75105Pa例4. 一定質(zhì)量的理想氣體的Pt圖象，如圖8.24所示，在狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程中，體積:A.一定不變 B.一定減小 C.一定增加 D.不能判定怎樣變化【解析】正確答案是D。很多同學(xué)錯(cuò)選C。原因是他們“死記”等容線通過原點(diǎn)，因此連接OA、OB得兩條等容線，斜率大而V小，故VA8.15106Pa 所以已漏氣。2、 解析:選管內(nèi)氣體為研究對(duì)象，L為油柱離管口的距離， 初狀態(tài):V1=360+2=362cm3 T1=298K 末狀

8、態(tài):V2=360+L0.2 T2=？ 由蓋呂薩克定律，V1/T1=V2/T2 T2= V2 T1/V1=298(360+L0.2)/36 T=T2-T1=2980.2(L-10)/362=2980.2L/362 T與L成正比，刻度均勻。 當(dāng)L=0時(shí) T=298360/362=296.4K 當(dāng)L=20時(shí) T=298364/362=299.6K測量范圍為；23.426.63、解析:(1)AB過程中為等壓變化，壓強(qiáng)不變:0.4/TA=0.6/300 TA=200K=-730C (2)BC過程中為等容變化，pB/TB=pC/TC ， pC=2105Pa 圖略 。多維鏈接1、解釋下列現(xiàn)象:(1)、炎熱的

9、夏天，打了氣的自行車胎，在日光爆曬下，有時(shí)會(huì)脹破。解釋這個(gè)現(xiàn)象。 解析:自行車胎在炎熱的夏天被日光爆曬，車胎里氣體的溫度上升，車胎里的氣在打足了之后已不能再大。由查理定律，氣體壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比，氣體的壓強(qiáng)將增大。當(dāng)壓強(qiáng)達(dá)到車胎能承受的最大壓強(qiáng)時(shí)，溫度再高車胎就會(huì)脹破。(2)、乒乓球擠癟后，放在熱水里泡一會(huì)，有時(shí)會(huì)重新鼓起來。解釋這個(gè)現(xiàn)象。解析:擠癟的乒乓球放在熱水里泡時(shí)，乒乓球內(nèi)空氣溫度升高，在一極短的時(shí)間內(nèi)可認(rèn)為體積不變，由查理定律，球內(nèi)空氣的壓強(qiáng)增大，當(dāng)球內(nèi)壓強(qiáng)達(dá)到一定值時(shí)，乒乓球就會(huì)鼓起一點(diǎn)，溫度再高，會(huì)再鼓起一點(diǎn)，一會(huì)乒乓球就會(huì)重新鼓起來。2、判斷兩容器間液柱移動(dòng)方向的問題。問題

10、 如圖8.212所示，兩端封閉，粗細(xì)均勻的玻璃管豎直放置，管內(nèi)的空氣被一段水銀柱隔成兩部分，A部分長度為L1，B部分長度為L2，它們溫度相等，并且處于平衡狀態(tài)?，F(xiàn)將兩部分空氣的溫度都升高200C，忽略水銀柱和管的熱膨脹，則水銀柱向哪一個(gè)方向移動(dòng)？A、向上移動(dòng)B、向下移動(dòng)C、不移動(dòng)D、條件不足，移動(dòng)方向不能判斷解析:(1)假設(shè)法:解決這類問題的一般思路是先假定水銀柱不動(dòng)，看條件變化后(如溫度升高后)水銀柱兩邊的壓力哪個(gè)變的較大，于是液柱就向壓力較小的方向移動(dòng)，以求得新的平衡。由于管的內(nèi)徑均勻，只需看條件變化后液柱兩邊的壓強(qiáng)哪個(gè)變的較大，液柱就向壓強(qiáng)小的方向移動(dòng)。先假定水銀柱暫時(shí)不動(dòng)，A，B兩部分

11、空氣都做等容變化，由查理定律，有pA/TA=pA/TA，pB/TB=pB/TB，得pA=TA pA/ TA，pB=TBpB/ TB，依題意得，TA=TB，TA=TB=200C。但pBpA,即溫度升高后，B部分氣體增加的壓強(qiáng)較A大，故水銀柱向上移動(dòng)，選A項(xiàng)正確。(2)極限法:由于上部氣體壓強(qiáng)pA較小，設(shè)想pA=0，即上部幾乎是真空，于是立即得到T增大時(shí)，水銀柱上移。3、一個(gè)瓶子里裝有某種氣體，瓶上一個(gè)小孔跟外面的大氣相通，瓶中原來氣體的溫度為150C，如果把它加熱到2070C，瓶中氣體的質(zhì)量是原來質(zhì)量的幾分之幾？解析:選原瓶中氣體為研究對(duì)象，T1=288K V1=VT2=480K V2=？由蓋呂薩克定律，V