第2節(jié) 氣體的等容變化和等壓變化

1、第二節(jié)第二節(jié) 氣體的等容變化和等壓變化氣體的等容變化和等壓變化查理定律、蓋查理定律、蓋呂薩克定律呂薩克定律一、氣體的等容變化一、氣體的等容變化1 1定義定義：一定質量的某種氣體在體積：一定質量的某種氣體在體積不變的情況下發(fā)生的壓強隨溫度而變不變的情況下發(fā)生的壓強隨溫度而變化過程叫做等容變化化過程叫做等容變化 內(nèi)容：內(nèi)容：一定質量的某種氣體，在體一定質量的某種氣體，在體積不變的情況下，其壓強積不變的情況下，其壓強P P與熱力學與熱力學溫度溫度T T 成正比（成正比（ P P T T ） 2.查理定律查理定律：由PV=nRT 即nPRTVnRCV得P=CT或 或 PCT1212PPTT3.查理定律

2、的微觀解查理定律的微觀解一定質量（一定質量（m）的氣體的總分子數(shù)（）的氣體的總分子數(shù)（N）、物質）、物質的量（的量（n）是一定的，體積（）是一定的，體積（V）保持不變時，）保持不變時，其單位體積內(nèi)的分子數(shù)也保持不變，當溫度其單位體積內(nèi)的分子數(shù)也保持不變，當溫度（T）升高時，分子的平均動能大，其分子運）升高時，分子的平均動能大，其分子運動的平均速率（動的平均速率（v）也增加，對單位面積的撞）也增加，對單位面積的撞擊力增大，相同時間內(nèi)撞擊次數(shù)增多，則氣體擊力增大，相同時間內(nèi)撞擊次數(shù)增多，則氣體壓強（壓強（P）增大；反之當溫度（）增大；反之當溫度（T）降低時，）降低時，氣體壓強（氣體壓強（P）減小。

3、）減小。 （1 1）查理定律是實驗定律，由法國科學）查理定律是實驗定律，由法國科學家查理通過實驗發(fā)現(xiàn)的家查理通過實驗發(fā)現(xiàn)的 （2 2）適用條件：）適用條件：氣體質量一定，氣體質量一定，體體積不變積不變 （3）在）在 中的中的C與氣體的種類、與氣體的種類、質量質量（物質的量）、（物質的量）、 體積有關體積有關3.3.說明說明: :PCT4.推論（推論（等容變化的分比定律）由查理定律 =C得令112112TT-TPP-PTTTTPPTP-PP1212得，2211TpTp1122,PCT PCTP PCT T 或 表明：一定質量的氣體在體積不變的條件下一定質量的氣體在體積不變的條件下,壓強的變化量與

4、熱力學溫度的變化量成正比。壓強的變化量與熱力學溫度的變化量成正比。 一定質量的氣體在等容時，升高（或降低）一定質量的氣體在等容時，升高（或降低）相同的溫度，所增加（或減小）的壓強是相同的相同的溫度，所增加（或減小）的壓強是相同的. 說明：說明：P與熱力學溫度與熱力學溫度T成正比，不與成正比，不與攝氏溫度成正比，但壓強的變化攝氏溫度成正比，但壓強的變化 P與攝與攝氏溫度氏溫度 t的變化成正比（的變化成正比（ ） 即即:P 正比于正比于T ,而不正比于而不正比于t，但，但 P t.tT P CTP CtPTPtTt P、P與與T、T的關系：的關系：P CTP CtPTPtTt P、P與與T、T的關

5、系：的關系： 5 5等容線等容線 （1 1）等容線：一定質量等容線：一定質量的某種氣體在等容變化的某種氣體在等容變化過程中，壓強過程中，壓強P P 跟熱力跟熱力學 溫 度學 溫 度T T 的 正 比 關 系的 正 比 關 系 P PT T 在直角坐標系中在直角坐標系中的圖象叫做等容線的圖象叫做等容線如如圖所示圖所示（2）一定質量氣體的等容線一定質量氣體的等容線PT圖圖象，其延長線經(jīng)過坐標原點，斜率反象，其延長線經(jīng)過坐標原點，斜率反映體積大小，映體積大小，(P=CT)5 5等容線的物理意義等容線的物理意義（）圖線上每一個點表示氣體一個確（）圖線上每一個點表示氣體一個確定的狀態(tài)，同一條等容線上各狀

6、態(tài)的體積定的狀態(tài)，同一條等容線上各狀態(tài)的體積相同相同 （）（）不同體積下的等不同體積下的等容線，斜率越大，體積越容線，斜率越大，體積越小（同一溫度下，壓強大?。ㄍ粶囟认?，壓強大的體積?。┤鐖D所示。的體積小）如圖所示。V2V1 描述一定質量的氣體作等容變化的過程的圖線是下圖中哪些() 答案：CD等容過程的pT和pt圖象如圖所示二、氣體的等壓變化二、氣體的等壓變化1 1定義定義：氣體在壓強不變的情況下發(fā)：氣體在壓強不變的情況下發(fā)生的體積隨溫度而變化過程叫做等壓生的體積隨溫度而變化過程叫做等壓變化變化2 2蓋蓋呂薩克定律呂薩克定律：由PV=nRT 即nVRTPnRCP得V=CT或 或 VCT121

7、2VVTT 內(nèi)容：一定質量的某種氣體，在內(nèi)容：一定質量的某種氣體，在壓強不變的情況下，體積壓強不變的情況下，體積V與熱力學與熱力學溫度成正比（溫度成正比（ V T ）.3.說明說明:（1）蓋）蓋呂薩克定律是實驗定律，由法國呂薩克定律是實驗定律，由法國科學家蓋科學家蓋呂薩克通過實驗發(fā)現(xiàn)的呂薩克通過實驗發(fā)現(xiàn)的（2）適用條件：氣體質量一定，壓強不變）適用條件：氣體質量一定，壓強不變（3）在）在 中的中的C與氣體的種類、與氣體的種類、質量質量（物質的量）（物質的量） 、壓強有關、壓強有關VCT4.蓋蓋呂薩克定律的微觀解釋：呂薩克定律的微觀解釋： 一定質量（一定質量（m）的理想氣體的總分子數(shù)）的理想氣體

8、的總分子數(shù)（N）是一定的，物質的量（）是一定的，物質的量（n）是一定的）是一定的.要要保持壓強（保持壓強（P）不變，當溫度（）不變，當溫度（T）升高時，全）升高時，全體分子的平均動能大，分子運動的平均速率體分子的平均動能大，分子運動的平均速率v增加，對單位面積的撞擊力增大，那么單位體增加，對單位面積的撞擊力增大，那么單位體積內(nèi)的分子數(shù)一定要減小，以減少相同時間內(nèi)積內(nèi)的分子數(shù)一定要減小，以減少相同時間內(nèi)撞擊次數(shù)，撞擊次數(shù)， （否則壓強不可能不變），因此氣（否則壓強不可能不變），因此氣體體積（體體積（V）一定增大；反之當溫度降低時，）一定增大；反之當溫度降低時，同理可推出氣體體積一定減小。同理可推

9、出氣體體積一定減小。5.推論（推論（等壓變化的分比定律）由蓋氏定律 =C得令212111-VT -TTVV2121P -PTPTVTTVT ，得1212VVTT1122,VCT VCTV VCT T 或 表明表明：一定質量的氣體在壓強不變的條件下一定質量的氣體在壓強不變的條件下,體積的變化量與熱力學溫度的變化量成正比。體積的變化量與熱力學溫度的變化量成正比。 一定質量的氣體在等壓時，升高（或降低）一定質量的氣體在等壓時，升高（或降低）相同的溫度，所增加（或減?。┑捏w積是相同的相同的溫度，所增加（或減?。┑捏w積是相同的.注意注意:V 正比于正比于T ,而不正比于而不正比于t，但但 V t.4.4

10、.等壓線等壓線（1 1）等壓線：一定質量的）等壓線：一定質量的某種氣體在等壓變化過程某種氣體在等壓變化過程中，體積中，體積V V與熱力學溫度與熱力學溫度T T的正比關系在的正比關系在V VT T直角坐直角坐標系中的圖象叫做等壓標系中的圖象叫做等壓線線如圖所示如圖所示（2）一定質量氣體的等壓線的）一定質量氣體的等壓線的VT圖圖象，其延長線經(jīng)過坐標原點，斜率反映象，其延長線經(jīng)過坐標原點，斜率反映壓強大小壓強大小V、V與T、T的關系式：V CTV CtTtV C TV C t 5 5等壓線的物理意義等壓線的物理意義（）圖線上每一個點表示氣體一個確（）圖線上每一個點表示氣體一個確定的狀態(tài)，同一條等壓線

11、上各狀態(tài)的壓定的狀態(tài)，同一條等壓線上各狀態(tài)的壓強相同強相同（）（）不同壓強下的等不同壓強下的等壓線，斜率越大，壓強壓線，斜率越大，壓強越小越?。ㄍ粶囟认?，體（同一溫度下，體積大的壓強?。┤鐖D所積大的壓強小）如圖所示示P2P1等壓過程的VT和Vt圖象的比較： 如圖所示 如圖，一導熱性良好的氣缸內(nèi)用活塞封住一定量的氣體(不計活塞與缸壁摩擦)，當溫度升高時，改變的量有 () A活塞高度hB氣缸體高度H C氣體壓強p D彈簧長度L 答案：B小結：小結：一定質量的氣體在等容變化時，遵一定質量的氣體在等容變化時，遵守查理定律守查理定律一定質量的氣體在等壓變化時，遵一定質量的氣體在等壓變化時，遵守蓋守蓋呂

12、薩克定律呂薩克定律2211TVTVCTV可寫成或可寫成或2211TpTpCTp可寫成或可寫成或例題例題: :某種氣體在狀態(tài)時壓強某種氣體在狀態(tài)時壓強2 210105 5Pa,Pa,體積為體積為1m1m3,3,溫度為溫度為200K,(1)200K,(1)它在等溫過程中由狀態(tài)它在等溫過程中由狀態(tài)A A變?yōu)闋顟B(tài)變?yōu)闋顟B(tài)B,B,狀態(tài)狀態(tài)B B 的體積為的體積為2m2m3 3, ,求狀態(tài)求狀態(tài)B B 的壓強的壓強. .(2)(2)隨后隨后, ,又由狀態(tài)又由狀態(tài)B B 在等容過程中變?yōu)闋顟B(tài)在等容過程中變?yōu)闋顟B(tài)C ,C ,狀態(tài)狀態(tài)C C 的溫度的溫度為為300K,300K,求狀態(tài)求狀態(tài)C C 的壓強的壓強.

13、 .解解(1)(1)氣體由狀態(tài)氣體由狀態(tài)A A 變?yōu)闋顟B(tài)變?yōu)闋顟B(tài)B B 的過程遵從玻意耳定律的過程遵從玻意耳定律. .由由p pA AV VA A= P= PB BV VB,B, P PB B=10=105 5PaPa(2)(2)氣體由狀態(tài)氣體由狀態(tài)B B變?yōu)闋顟B(tài)變?yōu)闋顟B(tài)C C的過程遵從查理定律的過程遵從查理定律. . 由由 p pc c=1.5=1.510105 5PaPaccBBTpTpA B C隨堂練習隨堂練習練習練習1 1、密閉在容積不變的容器中的氣體，當溫度降低、密閉在容積不變的容器中的氣體，當溫度降低時：時：A A、壓強減小，密度減小、壓強減小，密度減小; ; B B、壓強減小，密

14、度增大；、壓強減小，密度增大；C C、壓強不變，密度減?。?、壓強不變，密度減?。?D D、壓強減小，密度不變、壓強減小，密度不變練習練習2 2、下列關于一定質量的氣體的等容變化的說法、下列關于一定質量的氣體的等容變化的說法中正確的是：中正確的是：A A、氣體壓強的改變量與攝氏溫度成正比；、氣體壓強的改變量與攝氏溫度成正比；B B、氣體的壓強與攝氏溫度成正比；、氣體的壓強與攝氏溫度成正比；C C、氣體壓強的改變量與熱力學溫度的改變量成正比；、氣體壓強的改變量與熱力學溫度的改變量成正比；D D、氣體的壓強與熱力學溫度成正比。、氣體的壓強與熱力學溫度成正比。DCD2.2.在冬季在冬季, ,剩有半瓶熱

15、水的暖水瓶經(jīng)過一剩有半瓶熱水的暖水瓶經(jīng)過一個夜晚個夜晚, ,第二天拔瓶口的軟木塞時覺得很第二天拔瓶口的軟木塞時覺得很緊緊, ,不易拔出來不易拔出來, ,主要原因是主要原因是 ( (D ). ). (A)(A)軟木塞受潮膨漲軟木塞受潮膨漲(B)(B)瓶口因溫度降低而收縮變小瓶口因溫度降低而收縮變小(C)(C)白天氣溫升高白天氣溫升高, ,大氣壓強變大大氣壓強變大(D)(D)瓶內(nèi)氣體因溫度降低而壓強減小瓶內(nèi)氣體因溫度降低而壓強減小3 .一定質量的空氣，270C 時的體積為1.010-2m3，在壓強不變的情況下，溫度升高1000C 時體積是多大？4 一定質量的某種氣體自狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)C變化到狀態(tài)B，

16、這一過程中V-T圖上的表示如圖所示，則（ ）A. 在過程AC中，氣體的壓強不斷變大 B.在過程CB中，氣體的壓強不斷變小 C. 在狀態(tài)A時，氣體的壓強最大 D.在狀態(tài)B時，氣體的壓強最大5 . 如圖所示，一定質量的理想氣體的三種升溫過程，那么，以下四種解釋中，哪些是正確的（ ）。A. a-d 的過程氣體體積增加 B. bd 的過程氣體體積不變 C. c-d 的過程氣體體積增加 D. a-d 的過程氣體體積減小6 .6 .一定質量的氣體，壓強保持不變，下列過程可以一定質量的氣體，壓強保持不變，下列過程可以實現(xiàn)的是（實現(xiàn)的是（ ）A. A. 溫度升高，體積增大溫度升高，體積增大 B.B.溫度升，高

17、體積減小溫度升，高體積減小 C. C. 溫度不變，體積增大溫度不變，體積增大 D. D. 溫度不變，體積減小溫度不變，體積減小 如圖1所示，容器A和B分別盛有氫氣和氧氣，用一段水平細玻璃管連通，管內(nèi)有一段水銀柱將兩種氣體隔開當氫氣的溫度為0、氧氣溫度為20時，水銀柱保持靜止判斷下列情況下，水銀柱將怎樣移動？ (1)兩氣體均升高20； (2)氫氣升高10，氧氣升高20； (3)若初狀態(tài)如圖2所示且氣體初溫相同，則當兩氣體均降低10時，水銀柱怎樣移動？ 答案：(1)向B移動(2)向A移動(3)向A(下)移動 燈泡內(nèi)充有氮氬混合氣體，如果要使燈泡內(nèi)的混合氣體在500時的壓強不超過1atm，在20下充

18、氣，燈泡內(nèi)氣體的壓強至多能充到多少？ 答案：0.38atm 解析：以燈泡內(nèi)氣體為研究對象，溫度升高時體積不變，初狀態(tài)為20，末狀態(tài)溫度為500，壓強為1atm.應用查理定律即可求出初狀態(tài)的壓強 體積為V100cm3的空心球帶有一根有刻度的均勻長管，管上共有N101個刻度，設長管與球連接處為第一個刻度，以后順序往上排列，相鄰兩刻度間管的體積為0.2cm3，水銀液滴將球內(nèi)空氣與大氣隔開，如圖所示當溫度t5時，水銀液滴在刻度為N21的地方那么在此大氣壓下，能否用它測量溫度？說明理由，若能，求其測量范圍(不計熱膨脹) 解析：首先應明確氣體做等壓變化，符合蓋呂薩克定律條件，根據(jù)該定律及其推論由體積變化進

19、而求溫度的變化 因為管口和大氣相通，所以球內(nèi)氣體的體積隨溫度的升高而膨脹，氣體是等壓變化，根據(jù)蓋呂薩克定律： 溫度的增加與體積的增加成正比，所以可以用來測量溫度 測量溫度的范圍應該為氣體的體積從V11 0 0 c m3等 壓 變 化 到 V2 1 0 0 c m31000.2cm3120cm3，這個范圍所對應的氣體溫度T1T2之間，根據(jù)題意當T0273K5K278K時，氣體的體積 V0(100200.2)cm3104cm3. 答案：能；測量溫度的范圍是5.747.8. 點評：本題易出錯在：錯將體積用刻度數(shù)乘以0.2cm3，漏掉了空心球的體積 錯把攝氏溫度當成熱力學溫度 計算時應采用熱力學溫度

20、(2010哈爾濱市模擬)如圖所示，A氣缸中用活塞封閉有一定質量的理想氣體，溫度為27，活塞與氣缸底部距離為h，活塞截面積為S.氣缸中的活塞通過滑輪系統(tǒng)掛一重物，質量為m.若不計一切摩擦，當氣體的溫度升高10且系統(tǒng)穩(wěn)定后，求重物m下降的高度 圖甲所示是一定質量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的VT圖象已知氣體在狀態(tài)A時的壓強是1.5105Pa. (1)說出A到B過程中壓強變化的情形，并根據(jù)圖象提供的信息，計算圖中TA的溫度值 (2)請在圖乙坐標系中，作出由狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的pT圖象，并在圖線相應位置上標出字母A、B、C.如果需要計算才能確定有關坐標值，請寫出計算過程 答案：(1)200K(2)如圖所示 點評：在不同的圖象中，只能表達兩個狀態(tài)參量的關系，第三個參量可通過狀態(tài)方程或氣體實驗定律求得 如圖為0.2mol的某種理想氣體壓強和溫度關系圖線，p0為標準大氣壓，則在狀態(tài)B時，氣體體積為多少？ 答案：5.6L 利用圖“驗證玻意耳”的實驗裝置來驗證查理定律 (1)為了完成這個實驗，除了圖中給出的器材外，還需要氣壓計、托盤天平、熱水、涼水和_ (2)必須進行的實驗步驟有：用托盤天平稱出活塞和框架的質量M，用氣壓計讀出實驗室