高中物理新人教版選修33氣體的等容變化和等壓變化導(dǎo)學(xué)案

1、第2講氣體的等容變化和等壓變化目標(biāo)定位1.了解一定質(zhì)量的某種氣體的等容變化與等壓變化2.知道查理定律與蓋呂薩克定律的表達(dá)式及適用條件3.理解pT圖象與VT圖象的物理意義4.會運用氣體變化規(guī)律解決實際問題一、氣體的等容變化1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規(guī)律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p與熱力學(xué)溫度T成正比(2)表達(dá)式：pCT或或.(3)圖象一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況下，壓強與熱力學(xué)溫度成正比，在pT圖上等容線為過原點的傾斜直線如圖821甲在pt圖上等容線不過原點，但反向延長交t軸于273.15_.如圖乙圖821二、氣體的等壓

2、變化1等壓變化：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強不變的情況下，體積隨溫度的變化規(guī)律2蓋呂薩克定律(1)內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強不變的情況下，其體積與熱力學(xué)溫度成正比(2)表達(dá)式：VCT或.(3)圖象：一定質(zhì)量的氣體，在壓強不變的條件下，體積與熱力學(xué)溫度成正比，在VT圖上等壓線為一條延長線通過原點的傾斜直線，如圖822所示圖822一、氣體的等容變化與查理定律1查理定律的表述(1)C(恒量)(2)圖8232p T圖中的等容線(1)pT圖中等容線是一條通過原點的傾斜直線(2)斜率kC(常數(shù))與氣體體積有關(guān)，體積越大，斜率越小如圖823所示，四條等容線的關(guān)系為：V1V2V3V4.例1電燈泡內(nèi)充有氦氬

3、混合氣體，如果要使電燈泡內(nèi)的混合氣體在500 時的壓強不超過一個大氣壓，則在20 的室溫下充氣，電燈泡內(nèi)氣體壓強至多能充到多大？答案0.38 atm解析由于電燈泡容積不變，故氣體為等容變化，設(shè)500 時壓強為p1，t220 時的壓強為p2.由題意可知：T1(500273)K773 Kp11 atmT2(20273) K293 Kp2？由查理定律：，所以p2T2293 atm0.38 atm.二、等壓變化與蓋呂薩克定律1蓋呂薩克定律的表述(1)C(恒量)(2)2VT圖中的等壓線如圖824所示為VT圖中的等壓線，這是一條通過原點的傾斜直線，直線斜率kC，斜率越大，常量C越大，壓強越小在圖中給出的四

4、條等壓線的關(guān)系為：p1p2p3p4.圖824例2一容器中裝有某種氣體，且容器上有一小孔跟外界大氣相通，原來容器內(nèi)氣體的溫度為27 ，如果把它加熱到127 ，從容器中逸出的空氣質(zhì)量是原來質(zhì)量的多少倍？答案倍解析設(shè)逸出的氣體被一個無形的膜所密閉，以容器中原來的氣體為研究對象，初態(tài)V1V，T1300 K；末態(tài)V2VV，T2400 K，由蓋呂薩克定律，得，代入數(shù)據(jù)得V，又因為mV，故.借題發(fā)揮此題從容器中逸出空氣來看是一個變質(zhì)量問題，為轉(zhuǎn)化為等壓變化問題，從而把逸出的空氣看成氣體的膨脹，因小孔跟外界大氣相通，所以壓強不變因此符合蓋呂薩克定律三、假設(shè)法在判斷液柱(或活塞)的移動問題的應(yīng)用此類問題的特點是

5、：當(dāng)氣體的狀態(tài)參量p、V、T都發(fā)生變化時，直接判斷液柱或活塞的移動方向比較困難，通常先進(jìn)行氣體狀態(tài)的假設(shè)，然后應(yīng)用查理定律可以簡單地求解其一般思路為(1)假設(shè)液柱或活塞不發(fā)生移動，兩部分氣體均做等容變化(2)對兩部分氣體分別應(yīng)用查理定律的分比形式pT，求出每部分氣體壓強的變化量p，并加以比較例3(2014臨沂統(tǒng)考)如圖825所示，兩端封閉、粗細(xì)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l22l1.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)圖825答案水銀柱上移解析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pp1

6、p2h.溫度升高后，兩部分氣體的壓強都增大，若p1p2，水銀柱所受合外力方向向上，應(yīng)向上移動，若p1p2，所以p1p2，即水銀柱上移借題發(fā)揮同一問題可從不同角度考慮，用不同方法求解，培養(yǎng)同學(xué)們的發(fā)散思維能力此類問題中，如果是氣體溫度降低，則T為負(fù)值，p亦為負(fù)值，表示氣體壓強減小，那么降溫后水銀柱應(yīng)該向壓強減小得多的一方移動針對訓(xùn)練如圖所示，四支兩端封閉、粗細(xì)均勻的玻璃管內(nèi)的空氣被一段水銀柱隔開，按圖中標(biāo)明的條件，當(dāng)玻璃管水平放置時，水銀柱處于靜止?fàn)顟B(tài)如果管內(nèi)兩端的空氣都升高相同的溫度，則水銀柱向左移動的是()答案CD解析假設(shè)升溫后，水銀柱不動，則壓強要增加，由查理定律，壓強的增加量p，而各管原

7、壓強p相同，所以p，即T高，p小，也就可以確定水銀柱應(yīng)向溫度高的方向移動，故C、D項正確查理定律的應(yīng)用1對于一定質(zhì)量的氣體，在體積不變時，壓強增大到原來的二倍，則氣體溫度的變化情況是()A氣體的攝氏溫度升高到原來的二倍B氣體的熱力學(xué)溫度升高到原來的二倍C氣體的攝氏溫度降為原來的一半D氣體的熱力學(xué)溫度降為原來的一半答案B解析一定質(zhì)量的氣體體積不變時，壓強與熱力學(xué)溫度成正比，即，得T22T1，B正確2一定質(zhì)量的某種氣體在等容變化過程中，已知0 的壓強為p0，求溫度為t 時壓強為多大？并判斷溫度每上升1 ，壓強增加數(shù)值有何特點？答案p0，數(shù)值相等，為0 壓強的解析設(shè)溫度為t 時壓強為p，由查理定律知

8、即，所以pp0.變形得p0.即溫度每升高1 ，壓強的增加數(shù)值都相等，為0 壓強的.蓋呂薩克定律的應(yīng)用3一定質(zhì)量的理想氣體，在壓強不變的情況下，溫度由5 升高到10 ，體積的增量為V1；溫度由10 升高到15 ，體積的增量為V2，則()AV1V2 BV1V2CV1H2，水銀柱長度h1h2，今使封閉氣柱降低相同的溫度(大氣壓保持不變)，則兩管中氣柱上方水銀柱的移動情況是()圖829A均向下移動，A管移動較多B均向上移動，A管移動較多CA管向上移動，B管向下移動D無法判斷答案A解析封閉氣柱均做等壓變化，故封閉氣柱下端的水銀面高度不變，根據(jù)蓋呂薩克定律的分比形式VV，因A、B管中的封閉氣柱，初溫相同，

9、溫度的變化也相同，且T0，所以VH2，A管中氣柱的體積較大，|V1|V2|，A管中氣柱體積減小得較多，故A、B兩管氣柱上方的水銀柱均向下移動，且A管中的水銀柱下移得較多，故A項正確9如圖8210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()圖8210A彎管左管內(nèi)、外水銀面的高度差為hB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，則右管內(nèi)的水銀柱沿管壁上升D若環(huán)境溫度升高，則右管內(nèi)的水銀柱沿管壁上升答案AD解析被封閉氣體的壓強按右邊計算為pp0ph，按左邊算也為pp0ph，故左管內(nèi)、外水銀面的高度差為h，A正確；氣體的壓強不變，溫度

10、不變，故體積不變，B、C均錯；壓強不變，溫度升高，體積增大，右管中水銀柱沿管壁上升，D正確圖821110兩個容器A、B，用截面均勻的水平細(xì)玻璃管連通，如圖8211所示，A、B所裝氣體的溫度分別為17 和27 ，水銀柱在管中央平衡，如果兩邊溫度都升高10 ，則水銀柱將()A向右移動 B向左移動C不動 D條件不足，不能確定答案A解析假設(shè)水銀柱不動，A、B氣體都做等容變化：由pp知 p，因為TApB，所以水銀柱向右移動題組四綜合應(yīng)用圖821211如圖8212所示，一端開口的鋼制圓筒，在開口端上面放一活塞活塞與筒壁間的摩擦及活塞的重力不計，現(xiàn)將其開口端向下，豎直緩慢地放入7 的水中，在筒底與水面相平時

11、，恰好靜止在水中，這時筒內(nèi)氣柱長為14 cm，當(dāng)水溫升高到27 時，鋼筒露出水面的高度為多少？(筒的厚度不計)答案1 cm解析設(shè)筒底露出水面的高度為h.當(dāng)t17 時，H114 cm氣柱，當(dāng)t227 時，H2(14h)cm，由等壓變化規(guī)律，得，解得h1 cm，也就是鋼筒露出水面的高度為1 cm.圖821312如圖8213所示，上端開口的光滑圓柱形汽缸豎直放置，截面積為40 cm2的活塞將一定質(zhì)量的氣體和一形狀不規(guī)則的固體A封閉在汽缸內(nèi)在汽缸內(nèi)距缸底60 cm處設(shè)有a、b兩限制裝置，使活塞只能向上滑動開始時活塞擱在a、b上，缸內(nèi)氣體的壓強為p0(p01.0105Pa為大氣壓強)，溫度為300 K現(xiàn)緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體，當(dāng)溫度為330 K，活塞恰好離開a、b；當(dāng)溫度為360 K時，活塞上升了4 cm.g取1