高中物理氣體的等壓變化和等容變化

1、高中物理氣體的等壓變化和等容變化第1頁，共33頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期四一、氣體的等容變化二、氣體的等壓變化 蓋呂薩克定律的微觀解釋063. 上海市南匯區(qū)08年第二次模擬考試1A025. 上海市黃浦區(qū)08年1月期終測評卷15033. 上海嘉定區(qū)2007學(xué)年上學(xué)期調(diào)研5039. 08年深圳市第一次調(diào)研考試12030. 揚(yáng)州市07-08學(xué)年度第一學(xué)期期末調(diào)研試卷12（2）024. 上海市徐匯區(qū)07年第一學(xué)期期末試卷10054. 08年北京市海淀區(qū)一模試卷14gk004. 2008年高考物理上海卷 13063. 上海市南匯區(qū)08年第二次模擬考試21032. 上海虹口區(qū)07學(xué)年度第

2、一學(xué)期期終教學(xué)檢測20 033. 上海嘉定區(qū)2007學(xué)年上學(xué)期調(diào)研19031. 上海市靜安區(qū)07-08學(xué)年第一學(xué)期期末檢測20027. 鹽城市07/08學(xué)年度第一次調(diào)研考試12.2gk004. 2008年高考物理上海卷20A gk013. 2008年高考上海理綜卷5氣體的等容變化和等壓變化第2頁，共33頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期四在物理學(xué)中，當(dāng)需要研究三個(gè)物理量之間的關(guān)系時(shí)，往往采用“控制變量法”保持一個(gè)量不變，研究其它兩個(gè)量之間的關(guān)系，然后綜合起來得出所要研究的幾個(gè)量之間的關(guān)系。 1、等容變化：當(dāng)體積（V）保持不變時(shí), 壓強(qiáng)（p）和溫度（T）之間的關(guān)系。一、氣體的等容變化：

3、第3頁，共33頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期四一定質(zhì)量（m）的氣體的總分子數(shù)（N）是一定的，體積（V）保持不變時(shí)，其單位體積內(nèi)的分子數(shù)（n）也保持不變，當(dāng)溫度（T）升高時(shí)，其分子運(yùn)動的平均速率（v）也增大，則氣體壓強(qiáng)（p）也增大；反之當(dāng)溫度（T）降低時(shí)，氣體壓強(qiáng)（p）也減小。2、查理定律：一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況下，溫度每升高（或降低） 1，增加（或減少）的壓強(qiáng)等于它0時(shí)壓強(qiáng)的1/273或一定質(zhì)量的某種氣體,在體積保持不變的情況下, 壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T成正比.3、公式：4、查理定律的微觀解釋：第4頁，共33頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期四一定質(zhì)量的氣體，在

4、壓強(qiáng)不變的情況下，溫度每升高（或降低） 1，增加（或減少）的體積等于它0時(shí)體積的1/273二、氣體的等壓變化：1、等壓變化：當(dāng)壓強(qiáng)（ p ）保持不變時(shí), 體積（ V ）和溫度（ T ）之間的關(guān)系.3、公式：或一定質(zhì)量的某種氣體,在壓強(qiáng)p保持不變的情況下, 體積V與熱力學(xué)溫度T成正比.2、蓋呂薩克定律：第5頁，共33頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期四一定質(zhì)量的理想氣體的壓強(qiáng)、體積的乘積與熱力學(xué)溫度的比值是一個(gè)常數(shù)。 n為氣體的摩爾數(shù)，R為普適氣體恒量4、蓋呂薩克定律的微觀解釋：一定質(zhì)量（m）的理想氣體的總分子數(shù)（N）是一定的，要保持壓強(qiáng)（p）不變，當(dāng)溫度（T）升高時(shí)，全體分子運(yùn)動的平

5、均速率v會增加，那么單位體積內(nèi)的分子數(shù)（n）一定要減小（否則壓強(qiáng)不可能不變），因此氣體體積（V）一定增大；反之當(dāng)溫度降低時(shí)，同理可推出氣體體積一定減小三、氣態(tài)方程第6頁，共33頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期四063.上海市南匯區(qū)08年第二次模擬考試1A1A由查理定律可知，一定質(zhì)量的理想氣體在體積不變時(shí)，它的壓強(qiáng)隨溫度變化關(guān)系如圖中實(shí)線表示。把這個(gè)結(jié)論進(jìn)行合理外推，便可得出圖中t0 ；如果溫度能降低到t0，那么氣體的壓強(qiáng)將減小到 Pa。t()p(Pa)0t02730第7頁，共33頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期四025.上海市黃浦區(qū)08年1月期終測評卷1515一定質(zhì)量的

6、理想氣體在等容變化過程中測得，氣體在0時(shí)的壓強(qiáng)為P0， 10時(shí)的壓強(qiáng)為P10，則氣體在21時(shí)的壓強(qiáng)在下述各表達(dá)式中正確的是 ( )A B C DA D第8頁，共33頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期四033.上海嘉定區(qū)2007學(xué)年上學(xué)期調(diào)研5A . 兩次管中氣體壓強(qiáng)相等B . T1時(shí)管中氣體壓強(qiáng)小于T2時(shí)管中氣體壓強(qiáng)C . T1T25、如圖所示，A端封閉有氣體的U形玻璃管倒插入水銀槽中，當(dāng)溫度為T1時(shí)，管中水銀面處在M處，溫度為T2時(shí)，管中水銀面處在N處，且M、N位于同一高度，若大氣壓強(qiáng)不變，則：（ ）MNA A D第9頁，共33頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期四039.

7、08年深圳市第一次調(diào)研考試1212對于一定質(zhì)量的理想氣體，可能發(fā)生的過程是 ( ) A壓強(qiáng)和溫度不變，體積變大 B溫度不變，壓強(qiáng)減少，體積減少 C體積不變，溫度升高，壓強(qiáng)增大， D壓強(qiáng)增大，體積增大，溫度降低C第10頁，共33頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期四047.08年福建省畢業(yè)班質(zhì)量檢查 1717如圖所示，導(dǎo)熱性能良好的氣缸開口向下，缸內(nèi)用一活塞封閉一定質(zhì)量的氣體，活塞在氣缸內(nèi)可以自由滑動且不漏氣，其下方用細(xì)繩吊著一重物，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。現(xiàn)將細(xì)繩剪斷，從剪斷細(xì)繩到系統(tǒng)達(dá)到新的平衡狀態(tài)的過程可視為一緩慢過程，在這一過程中氣缸內(nèi) ( )A氣體從外界吸熱B單位體積的氣體分子數(shù)變大

8、C氣體分子平均速率變大D單位時(shí)間單位面積器壁上受到氣體分子撞擊的次數(shù)減少B第11頁，共33頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期四030.揚(yáng)州市07-08學(xué)年度第一學(xué)期期末調(diào)研試卷12（2） 12.（2）在圖所示的氣缸中封閉著溫度為100的空氣, 一重物用繩索經(jīng)滑輪與缸中活塞相連接, 重物和活塞均處于平衡狀態(tài), 這時(shí)活塞離缸底的高度為10 cm,如果缸內(nèi)空氣變?yōu)?, 問:重物是上升還是下降？這時(shí)重物將從原處移動多少厘米?(設(shè)活塞與氣缸壁間無摩擦) 第12頁，共33頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期四氣體初態(tài)體積V1=10S cm3, 溫度T1=373 K, 則重物上升高度h=1

9、07.4=2.6 cm解:可得h =7.4 cm據(jù)末態(tài)溫度T2=273 K， 體積設(shè)為V2=hScm3 (h為活塞到缸底的距離)分析可知缸內(nèi)氣體作等壓變化. 設(shè)活塞截面積為S cm2,缸內(nèi)氣體溫度降低, 壓強(qiáng)減小, 故活塞下移, 重物上升.第13頁，共33頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期四024.上海市徐匯區(qū)07年第一學(xué)期期末試卷1010如圖所示，一豎直放置的氣缸由兩個(gè)截面積不同的圓柱構(gòu)成，各有一個(gè)活塞且用細(xì)桿相連，上、下分別封有兩部分氣體A和B，兩活塞之間是真空，原來活塞恰好靜止，兩部分氣體的溫度相同，現(xiàn)在將兩部分氣體同時(shí)緩慢升高相同溫度，則（ ）（A）兩活塞將靜止不動（B）兩活

10、塞將一起向上移動（C）A氣體的壓強(qiáng)改變量比B氣體的壓強(qiáng)改變量大（D）無法比較兩部分氣體的壓強(qiáng)改變量的大小ACBB C第14頁，共33頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期四054.08年北京市海淀區(qū)一模試卷1414. 如圖所示，內(nèi)壁光滑的絕熱氣缸豎直立于地面上，絕熱活塞將一定質(zhì)量的氣體封閉在氣缸中，活塞靜止時(shí)處于A位置。現(xiàn)將一重物輕輕地放在活塞上，活塞最終靜止在B位置。若除分子之間相互碰撞以外的作用力可忽略不計(jì)，則活塞在B位置時(shí)與活塞在A位置時(shí)相比較 （ ） A氣體的溫度可能相同 B氣體的內(nèi)能可能相同 C單位體積內(nèi)的氣體分子數(shù)不變 D單位時(shí)間內(nèi)氣體分子撞擊單位面積氣缸壁的次數(shù)一定增多圖（

11、甲）A圖（乙）BD第15頁，共33頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期四gk004.2008年高考物理上海卷 1313如圖所示, 兩端開口的彎管, 左管插入水銀槽中,右管有一段高為h的水銀柱，中間封有一段空氣，則 （ ）（A）彎管左管內(nèi)外水銀面的高度差為h（B）若把彎管向上移動少許, 則管內(nèi)氣體體積增大（C）若把彎管向下移動少許，右管內(nèi)的水銀柱沿管壁上升（D）若環(huán)境溫度升高，右管內(nèi)的水銀柱沿管壁上升A C Dh解見下頁第16頁，共33頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期四環(huán)境溫度升高，封閉氣體體積增大，則右管內(nèi)的水銀柱沿管壁上升，D對。解析：封閉氣體的壓強(qiáng)等于大氣壓與水銀柱產(chǎn)生

12、壓強(qiáng)之差，故左管內(nèi)外水銀面高度差也為h，A對；彎管上下移動，封閉氣體溫度和壓強(qiáng)不變，體積不變，B錯(cuò)C對；h第17頁，共33頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期四063.上海市南匯區(qū)08年第二次模擬考試2121（10分）如圖，水平放置的汽缸內(nèi)壁光滑，一個(gè)不導(dǎo)熱的活塞將汽缸內(nèi)的氣體分為A、B兩部分，兩部分氣體可以分別通過放在其中的電熱絲加熱。開始時(shí)，A氣體的體積是B的一半，A氣體的溫度是17C，B氣體的溫度是27C，活塞靜止?，F(xiàn)緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體， 使A、B兩部分氣體的溫度都升高10C，在此過程中活塞向哪個(gè)方向移動？ 某同學(xué)是這樣解答的：先設(shè)法保持A、B氣體的體積不變，由于兩部分氣體原來的

13、壓強(qiáng)相等，溫度每升高1C，壓強(qiáng)就增加原來的1/273，因此溫度都升高10C，兩邊的壓強(qiáng)還相等，故活塞不移動。 你認(rèn)為該同學(xué)的思路是否正確？如果認(rèn)為正確，請列出公式加以說明；如果認(rèn)為不正確，請指出錯(cuò)誤之處，并確定活塞的移動方向。AB第18頁，共33頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期四解：該同學(xué)思路不正確。在體積不變的情況下，一定質(zhì)量的理想氣體溫度每升高1C，壓強(qiáng)就增加0C時(shí)壓強(qiáng)的1/273，而現(xiàn)在A、B的溫度不同而壓強(qiáng)相等，說明0C時(shí)它們的壓強(qiáng)不相等，因此升高相同的溫度后，最后的壓強(qiáng)不等。設(shè)想先保持A、B的體積不變, 當(dāng)溫度分別升高10C時(shí), 對A有同理，對B有由于pApB，所以pAp

14、B 故活塞向右移動。第19頁，共33頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期四032.上海虹口區(qū)07學(xué)年度第一學(xué)期期終教學(xué)檢測20 20、如圖所示，氣缸內(nèi)封閉有一定質(zhì)量的理想氣體，當(dāng)時(shí)溫度為0，大氣壓為1atm(設(shè)其值為105Pa)、氣缸橫截面積為500cm2，活塞重為5000N。則：（1）氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)為多少？（2）如果開始時(shí)內(nèi)部被封閉氣體的總體積為 汽缸上部體積為 ，并且汽缸口有個(gè)卡環(huán)可以卡住活塞，使之只能在汽缸內(nèi)運(yùn)動，所有摩擦不計(jì)。現(xiàn)在使氣缸內(nèi)的氣體加熱至273，求氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)又為多少？30第20頁，共33頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期四解：(1)由受力平衡可知：(2

15、)缸內(nèi)氣體先做等壓變化，活塞將運(yùn)動到卡環(huán)處就不再運(yùn)動，設(shè)此時(shí)溫度為T1 ， 有 所以接下來繼續(xù)升溫，氣缸內(nèi)氣體將做等體積變化，設(shè)所求壓強(qiáng)為p2，故有 代入可得 30第21頁，共33頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期四033.上海嘉定區(qū)2007學(xué)年上學(xué)期調(diào)研1919、（10分）如圖所示，上端開口的光滑圓柱形氣缸豎直放置，截面積為40cm2的活塞將一定質(zhì)量的氣體和一形狀不規(guī)則的固體A封閉在氣缸內(nèi)。在氣缸內(nèi)距缸底60cm處設(shè)有a、b兩限制裝置，使活塞只能向上滑動。開始時(shí)活塞擱在a、b上，缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p0（p0=1.0105 Pa為大氣壓強(qiáng)），溫度為300K?，F(xiàn)緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體，當(dāng)溫度

16、為330K，活塞恰好離開a、b;當(dāng)溫度為360K時(shí), 活塞上升了4cm。求:(1)活塞的質(zhì)量(2)物體A的體積ba第22頁，共33頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期四設(shè)物體A的體積為V，氣體的狀態(tài)參量為：氣體從狀態(tài)1到狀態(tài)2為等容過程：代入數(shù)據(jù)得代入數(shù)據(jù)得 m=4kg氣體從狀態(tài)2到狀態(tài)3為等壓過程：解：第23頁，共33頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期四031.上海市靜安區(qū)07-08學(xué)年第一學(xué)期期末檢測20 20、（12分）一根兩端開口、粗細(xì)均勻的長直玻璃管橫截面積為S210-3m2，豎直插入水面足夠?qū)拸V的水中。管中有一個(gè)質(zhì)量為m0.4kg的密閉活塞，封閉一段長度為L066

17、cm的氣體，氣體溫度T0=300K，如圖所示。開始時(shí)，活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)，不計(jì)活塞與管壁間的摩擦。外界大氣壓強(qiáng)P01.0105Pa，水的密度1.0103kg/m3。試問：（1）開始時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng)多大？（2）現(xiàn)保持管內(nèi)封閉氣體溫度不變，用豎直向上的力F緩慢地拉動活塞。當(dāng)活塞上升到某一位置時(shí)停止移動,此時(shí)F6.0N，則這時(shí)管內(nèi)外水面高度差為多少？ 管內(nèi)氣柱長度多大？（3）再將活塞固定住，改變管內(nèi)氣體的溫度，使管內(nèi)外水面相平，此時(shí)氣體的溫度是多少？L0第24頁，共33頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期四（1）當(dāng)活塞靜止時(shí)，（2）當(dāng)F=6.0N時(shí)，有：管內(nèi)外液面的高度差 由玻意耳定律P1L1

18、S=P2L2S解：空氣柱長度L0第25頁，共33頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期四（3）P3=P0=1.0105Pa L3=68+10=78cm T2=T1氣體溫度變?yōu)?由氣態(tài)方程題目第26頁，共33頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期四027.鹽城市07/08學(xué)年度第一次調(diào)研考試12.2 12-2.（本題供使用選修33教材的考生作答）如圖所示的圓柱形容器內(nèi)用活塞密封一定質(zhì)量的氣體，已知容器橫截面積為S，活塞重為G，大氣壓強(qiáng)為P0 .若活塞固定，密封氣體溫度升高1,需吸收的熱量為Q1 ； 若活塞不固定，且可無摩擦滑動，仍使密封氣體溫度升高1，需吸收的熱量為Q2 。（1）Q1

19、和Q2哪個(gè)大些？氣體在定容下的比熱容與在定壓下的比熱容為什么會不同？（2）求在活塞可自由滑動時(shí)，密封氣體溫度升高1，活塞上升的高度h。第27頁，共33頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期四設(shè)密閉氣體溫度升高1,內(nèi)能的增量為U,則有U=Q1 U=Q2+W 對活塞用動能定理得：W內(nèi)+W大氣Gh=0 W大氣=P0Sh W=W內(nèi) 解得：Q2=U+（P0S+G）h Q1 Q2 解：第28頁，共33頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期四由此可見，質(zhì)量相等的同種氣體，在定容和定壓兩種不同情況下，盡管溫度變化相同，但吸收的熱量不同，所以同種氣體在定容下的熱比容與在定壓下的熱比容不同 解兩式U=Q1 Q2=U+(P0S+G)h 得：題目第29頁，共33頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期四gk004.2008年高考物理上海卷20A 20A.（10分）汽車行駛時(shí)輪胎的胎壓太高容易造成爆胎事故，太低又會造成耗油量上升。已知某型號輪胎能在40C-90C正常工作, 為使輪