第2节气体的等容变化和等压变化1.查理定律: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,即=C。2.盖-吕萨克定律: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,即=C。3.玻意耳定律、查理定律、盖-吕萨克定律的适用条件均为一定质量的某种气体。一、气体的等容变化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。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:=C或=。(3)适用条件:①气体的质量不变;②气体的体积不变。3.等容线一定质量的气体,在体积不变时,其pT图像是一条过原点的直线,这条直线叫做等容线。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。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,体积V与热力学温度T成正比。(2)表达式:V=CT或=C或=。(3)适用条件:①气体的质量不变;②气体的压强不变。3.等压线一定质量的气体,在压强不变时,其VT图像是一条过原点的直线,这条直线叫做等压线。1.自主思考——判一判(1)气体的温度升高,气体体积一定增大。(×)(2)一定质量的气体,在压强不变时体积与温度成正比。(×)(3)一定质量的某种气体,在压强不变时,其VT图像是过原点的直线。(√)(4)一定质量的气体在体积不变的情况下,气体的压强与摄氏温度成正比。(×)(5)pV=C、=C、=C,三个公式中的常数C是同一个值。(×)2.合作探究——议一议(1)某登山运动员在一次攀登珠穆朗玛峰的过程中,在接近山顶时他裸露在手腕上的防水手表的表盘玻璃突然爆裂了,而手表没有受到任何撞击,你知道其中的原因吗?提示:手表表壳可以看成一个密闭容器,出厂时封闭着一定质量的气体,登山过程中气体发生等容变化,因为高山山顶附近的压强比山脚处小很多,内外压力差超过表盘玻璃的承受限度,便会发生爆裂。(2)尝试根据等容线说明为什么绝对零度是低温的极限,只能接近,不能达到?提示:在pT图像中,等容线是一条过原点的倾斜直线,事实上,在温度很低时,查理定律已不适用了。由查理定律外推得出的结果表明,绝对零度时,气体压强为零,说明分子将停止运动,这是不可能的,所以,绝对零度是低温的极限,只能接近,不能达到。正因为如此,在pT坐标系中画等容线时,原点附近一小段应画成虚线,表示它仅是外推的结果。(3)在摄氏温标下应该怎样表述盖—吕萨克定律?提示:一定质量的某种气体,在压强不变时,温度每升高(或降低)1℃,增大(或减小)的体积等于它在0℃时体积的。查理定律的应用1.对查理定律的理解(1)查理定律是实验定律,是由法国科学家查理通过实验发现的。(2)适用条件:气体质量一定,体积不变,压强不太大(小于n个大气压),温度不太低(不低于零下几十摄氏度)。(3)一定质量的某种气体在体积不变的情况下,升高(或降低)相同的温度,所增加(或减小)的压强是相同的。2.液柱或活塞移动类问题分析思路(1)先假设液柱或活塞不发生移动,两部分气体均做等容变化。(2)对两部分气体分别应用查理定律的分比形式Δp=p,求出每部分气体压强的变化量Δp,并加以比较。(3)如果液柱或活塞两端的横截面积不相等,则应比较液柱或活塞两端的受力变化ΔpS。[典例](2017·全国卷Ⅰ)如图,容积均为V的汽缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通,阀门K2位于细管的中部,A、B的顶部各有一阀门K1、K3;B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)。初始时,三个阀门均打开,活塞在B的底部;关闭K2、K3,通过K1给汽缸充气,使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1。已知室温为27℃,汽缸导热。(1)打开K2,求稳定时活塞上方气体的体积和压强;(2)接着打开K3,求稳定时活塞的位置;(3)再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20℃,求此时活塞下方气体的压强。[解析](1)设打开K2后,稳定时活塞上方气体的压强为p1,体积为V1。依题意,被活塞分开的两部分气体都经历等温过程。由玻意耳定律得p0V=p1V1①(3p0)V=p1(2V—V1)②联立①②式得V1=③p1=2p0。④(2)打开K3后,由④式知,活塞必定上升。设在活...