【步步高】新課標高中物理82氣體的等容變化和等壓變化學案新人教版選修3

8.2氣體的等容變化和等壓變化［學習目標定位］1.掌握查理定律和蓋一呂薩克定律的內(nèi)容、表達式及適用條件2會用氣體變化規(guī)律解決實際問題3理解p-T圖象與V—T圖象的物理意義.知識.儲備區(qū) 溫故追水溯源推陳方可知新X知遲鏈接.熱力學溫度與攝氏溫度的關系：T=t+273.15_K..玻意耳定律：⑴內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強p與體積V成正比.(2)公式：pV=C或者p1V1=p2V2.X新知呈現(xiàn)一、查理定律定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強p與熱力學溫度T成正比.即p=CT或"=p2一T2.二、蓋一呂薩克定律一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強不變的情況下，其體積V與熱力學溫度T成正比.即V—CTV1=V2或T1—T2.學習,探究區(qū)基礎自學落實重點互動探究一、氣體的等容變化［問題設計］打足氣的自行車在烈日下曝曬，常常會爆胎，原因是什么？答案車胎在烈日下曝曬，胎內(nèi)的氣體溫度升高，氣體的壓強增大，把車胎脹破.［要點提煉］.等容變化：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變時，壓強隨溫度的變化叫做等容變化..查理定律⑴內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強p與熱力學溫度T成正比(填“正比”或“反比”).(2)表達式：p—CT或T■一卷.⑶適用條件：氣體的質(zhì)量和體積不變..等容線：p-T圖象和p-t圖象分別如圖1甲、乙所示.圖1.從上圖可以看出：p—T圖象（或p—t圖象）為一次函數(shù)圖象，由此我們可以得出一個重要推論：一定質(zhì)量的氣體，從初狀態(tài)（p、T）開始發(fā)生等容變化，其壓強的變化量Ap與熱力學溫度的變化量at之間的關系為：At=p.［延伸思考］圖1中斜率的不同能夠說明什么問題？答案斜率與體積成反比，斜率越大，體積越小.二、氣體的等壓變化［要點提煉］.等壓變化：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強不變時，體積隨溫度的變化叫做等壓變化..蓋一呂薩克定律⑴內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強不變的情況下，其體積V與熱力學溫度T成正比.V1V2（2）表達式：V=CT或，'—管’.JLJLJL乙⑶適用條件：氣體的質(zhì)量和壓強不變..等壓線：V—T圖象和V—t圖象分別如圖2甲、乙所示.圖2.從上圖可以看出：V—T圖象（或V—t圖象）為一次函數(shù)圖象，由此我們可以得出一個重要推論：一定質(zhì)量的氣體從初狀態(tài)（V、T）開始發(fā)生等壓變化，其體積的變化量AV與熱力學AVV溫度的變化量AT之間的關系為而=提［延伸思考］圖2中斜率的不同能夠說明什么問題？答案斜率與壓強成反比，斜率越大，壓強越小.X典例精析一、查理定律的應用圖3【例1】氣體溫度計結(jié)構(gòu)如圖3所示.玻璃測溫泡A內(nèi)充有氣體，通過細玻璃管B和水銀壓

強計相連.開始時A處于冰水混合物中，左管C中水銀面在O點處，右管D中水銀面高出O點h1=14cm,后將A放入待測恒溫槽中，上下移動D,使C中水銀面仍在O點處，測得D中水銀面高出O點h2=44cm.求恒溫槽的溫度（已知外界大氣壓為1個標準大氣壓，1標準大氣壓相當于76cmHg）.解析設恒溫槽的溫度為T2,由題意知T1=273KA內(nèi)氣體發(fā)生等容變化，根據(jù)查理定律得包=迎①T1T2①p1=p0+ph1②p2=p0+ph2③聯(lián)立①②③式，代入數(shù)據(jù)得T2=364K（或91℃）.答案364K（或91℃）二、蓋一呂薩克定律的應用【例2】一定質(zhì)量的空氣，27℃時的體積為1.0x10-2m3,在壓強不變的情況下，溫度升高100℃時體積是多大？解析一定質(zhì)量的空氣，在等壓變化過程中，可以運用蓋一呂薩克定律進行求解.空氣的初、末狀態(tài)參量分別為初狀態(tài)：T1=（273+27）K=300K,V1=1.0x10-2m3；末狀態(tài)：T2=（273+27+100）K=400K.V1V2 T2 400由蓋一呂薩克定律者=若得，氣體溫度升高100℃時的體積為V2=TrV1=400x1.0x10-2JLJLJL乙 JLJLm3~1.33x10-2m3.答案1.33x10-2m3三、p-T圖象與V-T圖象的應用【例3】圖4甲是一定質(zhì)量的氣體由狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的V-T圖象，已知氣體在狀態(tài)A時的壓強是1.5x105Pa.圖4⑴根據(jù)圖象提供的信息，計算圖中TA的值.（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p-T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.VAVB解析（1）根據(jù)蓋一呂薩克定律可得VA=VBTATBVA 0.4所以TA=-TB=ZTx300K=200K.VB 0.6

（2）根據(jù)查理定律得tb（2）根據(jù)查理定律得tbpC

TCpC=TCBpB=|00pB=|pB=|x1.5x105Pa=2.0x105Pa則可畫出由狀態(tài)A—B-C的p-T圖象如圖所示.答案(1)200K(2)見解析圖ITO T圖5針對訓練一定質(zhì)量的氣體的狀態(tài)經(jīng)歷了如圖5所示的ab、bc、cd、da四個過程，其中bc的延長線通過原點，cd垂直于ab且與水平軸平行，da與bc平行，則氣體體積在（ ）ab過程中不斷增加bc過程中保持不變cd過程中不斷增加da過程中保持不變答案AB解析首先，因為bc的延長線通過原點，所以bc是等容線，即氣體體積在bc過程中保持不變，B正確；ab是等溫線，壓強減小則體積增大，A正確；cd是等壓線，溫度降低則體積減小，C錯誤；如圖所示，連接aO交cd于e,則ae是等容線，即Va=Ve,因為Vd<Ve,所以Vd<Va,所以da過程中氣體體積不是保持不變，D錯誤.自我.檢;則區(qū) 檢測學習效果體驗成功快樂1.（查理定律的應用）一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的條件下，溫度由0c升高到10℃時，其壓強的增量為Ap1,當它由100℃升高到110℃時，所增壓強為Ap2,則Api與Ap2之比是（）A.10：1 B.373:273C.1：1 D.383：283答案C解析由查理定律得Ap=TAT,一定質(zhì)量的氣體在體積不變的條件下2=C,溫度由0c升高到10℃和由100℃升高到110℃,AT=10K相同，故所增加的壓強Ap1=Ap2,C項正確.圖6.（p—T圖象的考查）如圖6所示，是一定質(zhì)量的氣體的三種變化過程，下列四種解釋中，說法正確的是（）a-d過程氣體體積增加b-d過程氣體體積不變c-d過程氣體體積增加a-d過程氣體體積減小答案AB解析在p—T坐標系中等容線是延長線過原點的直線，且體積越大，直線的斜率越小.因此，a狀態(tài)對應的體積最小，c狀態(tài)對應的體積最大，b、d狀態(tài)對應的體積相等，故A、B正確..（蓋一呂薩克定律的應用）一定質(zhì)量的氣體保持壓強不變，它從0℃升到5℃的體積增量為AV1；從10℃升到15℃的體積增量為八丫2,則（）A.AV1=AV2B.AV1>AV2C.AV1<AV2D.無法確定答案A，一.、，一一，、，，V1V2AV, 一一解析由蓋一呂薩克定律若=臺=弁可知AV1=AV2,A正確.JLJLJL乙I?JL圖74.（V—t圖象的考查）一定質(zhì)量的氣體做等壓變化時，其V—t圖象如圖7所示，若保持氣體質(zhì)量不變，而改變氣體的壓強，再讓氣體做等壓變化，則其等壓線與原來相比，下列可能正