高中物理 第八章 气体 2 气体的等容变化和等压变化学案 新人教版选修3-3-新人教版高二选修3-3物理学案VIP免费

2气体的等容变化和等压变化[学习目标]1.掌握查理定律和盖—吕萨克定律的内容、表达式及适用条件.2.会用气体变化规律解决实际问题.3.理解p－T图象与V－T图象的物理意义．一、气体的等容变化[导学探究](1)为什么拧上盖的水杯(内盛半杯热水)放置一段时间后很难打开杯盖？(2)打足气的自行车在烈日下曝晒，常常会爆胎，原因是什么？答案(1)放置一段时间后，杯内的空气温度降低，压强减小，外界的大气压强大于杯内空气压强，所以杯盖很难打开．(2)车胎在烈日下曝晒，胎内的气体温度升高，气体的压强增大，把车胎胀破．[知识梳理]1．等容变化：一定质量的某种气体，在体积不变时，压强随温度的变化叫做等容变化．2．查理定律(1)内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成正比．(2)表达式：p＝CT或＝.推论式：＝.(3)适用条件：气体的质量和体积不变．(4)图象：如图1所示．图1①p－T图象中的等容线是一条过原点的倾斜直线．②p－t图象中的等容线不过原点，但反向延长线交t轴于－273.15℃.③无论是p－T图象还是p－t图象，其斜率都能判断气体体积的大小，斜率越大，体积越小．二、气体的等压变化1．等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度的变化叫做等压变化．2．盖—吕萨克定律(1)内容：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积V与热力学温度T成正比．(2)表达式：V＝CT或＝.推论式：＝.(3)适用条件：气体的质量和压强不变．(4)图象：如图2所示．图2①V－T图象中的等压线是一条过原点的倾斜直线．②V－t图象中的等压线不过原点，反向延长线交t轴于－273.15℃.③无论V－T图象还是V－t图象，其斜率都能判断气体压强的大小，斜率越大，压强越小.一、查理定律的应用例1气体温度计结构如图3所示，玻璃测温泡A内充有气体，通过细玻璃管B和水银压强计相连．开始时A处于冰水混合物中，左管C中水银面在O点处，右管D中水银面高出O点h1＝14cm，后将A放入待测恒温槽中，上下移动D，使C中水银面仍在O点处，测得D中水银面高出O点h2＝44cm.求恒温槽的温度(已知外界大气压为1个标准大气压，1个标准大气压相当于76cmHg)．图3答案364K(或91℃)解析设恒温槽的温度为T2，由题意知T1＝273KA内气体发生等容变化，根据查理定律得＝①p1＝p0＋ph1②p2＝p0＋ph2③联立①②③式，代入数据得T2＝364K(或91℃)．明确研究对象，找准初、末状态，正确确定初、末状态的压强和温度，是运用查理定律的关键．二、盖—吕萨克定律的应用例2如图4所示，把一个小烧瓶和一根弯成直角的均匀玻璃管用橡皮塞连成如图所示的装置．在玻璃管内引入一小段油柱，将一定质量的空气密封在容器内，被封空气的压强跟大气压强相等．如果不计大气压强的变化，利用此装置可以研究烧瓶内空气的体积随温度变化的关系．已知1mol任何气体的压强p0＝1×105Pa，温度t0＝0℃时，体积约为V0＝22.4L．瓶内空气的平均摩尔质量M＝29g/mol，体积V1＝2.24L，温度为t1＝25℃.试求：图4(1)瓶内空气在标准状态下的体积；(2)估算瓶内空气的质量．答案(1)2.05L(2)2.65g解析(1)气体做等压变化，由盖—吕萨克定律：＝，其中T0＝273K，T1＝(273＋25)K＝298K代入数据得V2≈2.05L(2)瓶内空气的质量m＝M≈2.65g.判断出气体的压强不变是运用盖—吕萨克定律的关键．三、p－T图象与V－T图象的比较不同点图象纵坐标压强p体积V斜率意义斜率越大，体积越小，V4＜V3＜V2＜V1斜率越大，压强越小，p4＜p3＜p2＜p1相同点(1)都是一条通过原点的倾斜直线(2)都是斜率越大，气体的另外一个状态参量越小(填“大”或“小”)例3图5所示是一定质量的气体从状态A经B到状态C的V－T图象，由图象可知()图5A．pA>pBB．pCTA，所以pB>pA.故D选项正确．例4一定质量的气体的状态经历了如图6所示的ab、bc、cd、da四个过程，其中bc的延长线通过原点，cd垂直于ab且与水平轴平行，da与bc平行，则气体体积在()图6A．ab过程中不断增加B．bc过程中保持不变C．cd过程中不断增加D．da过程中保持不变答案AB解析首先，因为bc的延长线通过原点，所以bc是等容线，...