第2章3气体实验定律语文文档格式.docx
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(1)常见的温标有摄氏温标、华氏温标、热力学温标.
(2)比较摄氏温标和热力学温标.
摄氏温标
热力学温标
提出者
摄尔修斯和施勒默尔
英国物理学家开尔文
零度的规定
一个标准大气压下冰水混合物的温度
-273.15℃
温度名称
摄氏温度
热力学温度
温度符号
t
T
单位名称
摄氏度
开尔文
单位符号
℃
K
关系
T=t+273.15,粗略表示:
T=t+273
1.关于热力学温度下列说法中正确的是( )
A.-33℃=240K
B.温度变化1℃,也就是温度变化1K
C.摄氏温度与热力学温度都可能取负值
D.温度由t℃升至2t℃,对应的热力学温度升高了273K+t
E.-136℃比136K温度高
【解析】 T=273+t,由此可知:
-33℃=240K,A正确,同时B正确;
D中初态热力学温度为273+t,末态为273+2t温度变化tK,故D错;
对于摄氏温度可取负值的范围为0到-273℃,因绝对零度达不到,故热力学温度不可能取负值,故C错;
根据T=t+273,可知-136℃=137K,E正确.
【答案】 ABE
2.下列关于热力学温度的说法中,正确的是( )
A.热力学温度的零值等于-273.15℃
B.热力学温度变化1K和摄氏温度变化1℃,变化量的大小是相等的
C.绝对零度是低温的极限,永远达不到
D.1℃就是1K
E.升高1℃就是升高274.15K
【解析】 根据热力学温标零值的规定可知A正确;
热力学温度变化1K和摄氏温度变化1℃的变化量大小是相等的,但1℃不是1K,B正确,D、E错误;
绝对零度是低温的极限,只能无限接近而永远不可能达到,C正确.
【答案】 ABC
3.如果物体的温度从27℃升高到127℃,用热力学温度表示,以下说法不正确的是( )
【导学号:
74320199】
A.物体的温度升高了400K
B.物体的温度升高了100K
C.物体的温度升高到400K
D.物体的温度升高到373K
E.物体的温度升高到273K
【解析】 由T=t+273知27℃时对应的热力学温度为300K,127℃时对应的热力学温度为400K,所以升高了100K,B和C正确,A、D、E错误.
【答案】 ADE
1.热力学温度与摄氏温度的关系是T=t+273.15,因此对于同一温度来说,用不同的温标表示,数值不同,这是因为零值选取不同.
2.在热力学温标与摄氏温标中,热力学温度升高(或降低)1K,则摄氏温度也升高(或降低)1℃.
玻意耳定律
1.等温变化:
一定质量的气体,如果在状态变化时其温度保持不变,这种变化称为等温变化.
2.玻意耳定律
(1)内容:
一定质量的某种气体,在温度保持不变的情况下,压强p和体积V成反比.
(2)公式:
pV=常量或p1V1=p2V2.
(3)适用条件
①气体质量不变、温度不变.
②气体压强不太大、温度不太低.
1.在探究气体压强、体积、温度三个状态参量之间关系时采用控制变量法.(√)
2.玻意耳定律的成立条件是一定质量的气体,温度保持不变.(√)
3.玻意耳定律的公式是p1V1=p2V2.(√)
在探究气体等温变化规律的实验时,在改变封闭气体的体积时,为什么要缓慢进行?
【提示】 该实验的条件是气体的质量一定,温度不变,体积变化时封闭气体自身的温度会发生变化,为保证温度不变,应给封闭气体以足够的时间进行热交换,以保证气体的温度不变.
1.玻意耳定律p1V1=p2V2是实验定律,只有在气体质量一定、温度不变的条件下才成立.
2.玻意耳定律的数学表达式pV=C中的常量C不是一个普适恒量,它与气体的种类、质量、温度有关,对一定质量的气体,温度越高,该恒量C越大.
3.应用玻意耳定律的思路和方法
(1)确定研究对象,并判断是否满足玻意耳定律成立的条件.
(2)确定始末状态及状态参量(p1、V1、p2、V2).
(3)根据玻意耳定律列方程p1V1=p2V2,代入数值求解(注意各状态参量要统一单位).
(4)注意分析题目中的隐含条件,必要时还应由力学或几何知识列出辅助方程.
(5)有时要检验结果是否符合实际,对不符合实际的结果要删去.
4.一定质量的气体,在做等温变化的过程中,下列物理量发生变化的有( )
A.气体的体积
B.单位体积内的分子数
C.气体的压强
D.分子总数
E.气体分子的平均动能
【解析】 等温过程中,p、V发生相应变化,单位体积内的分子数也随之发生相应变化.温度不变,分子的平均动能不变,故选A、B、C.
5.如图231所示,一汽缸水平固定在静止的小车上,一质量为m、面积为S的活塞将一定量的气体封闭在汽缸内,平衡时活塞与汽缸底相距L.现让小车以一较小的水平恒定加速度向右运动,稳定时发现活塞相对于汽缸移动了距离d.已知大气压强为p0,不计汽缸和活塞间的摩擦,且小车运动时,大气对活塞的压强仍可视为p0,整个过程中温度保持不变,求小车加速度的大小.
图231
【解析】 选汽缸内被封闭的气体为研究对象
小车静止时为状态1,
系统处于平衡状态,
气体的压强p1=p0
气体的体积V1=SL
设小车加速度为a时为状态2,
由牛顿第二定律得p2S-p0S=ma
气体的压强p2=p0+
气体的体积V2=S(L-d)
由玻意耳定律得p1V1=p2V2
联立各式得a=
.
【答案】
解题时的注意事项
(1)压强的确定方面:
应用玻意耳定律解题时,确定气体的压强是解题的关键,无论是液柱、活塞、汽缸,还是封闭在液面下的气柱,都不要忘记大气压强产生的影响.
(2)统一单位方面:
列方程时,由于等式两边是对应的,因此各物理量的单位可以不是国际单位,但等式两边必须统一.例如,体积可以都用升,压强可以都用大气压.
查理定律
1.等容变化
一定质量的气体,在体积不变时,压强和温度的关系.
2.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.
=常量或
=
或
①气体的质量一定,气体的体积不变.
1.在质量和体积不变的情况下,气体的压强与摄氏温度成正比.(×
2.在体积不变的条件下,压强与热力学温度成正比.(×
3.气体在做等容变化时,温度升高1℃,增大的压强是原来压强的
.(×
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温度低很多,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.
1.查理定律的适用条件:
压强不太大,温度不太低的情况.当温度较低,压强较大时,气体会液化,定律不再适用.
2.公式变式
由
得
或Δp=
p1,ΔT=
T1.
6.一定质量的气体在体积不变时,下列有关气体的状态变化的说法正确的是( )
74320190】
A.温度每升高1℃,压强的增量是原来压强的
B.温度每升高1℃,压强的增量是0℃时压强的
C.气体的压强和热力学温度成正比
D.气体的压强和摄氏温度成正比
E.压强的变化量与热力学温度的变化量成正比
【解析】 根据查理定律:
p=CT,知C正确;
将T=(273+t)K代入得:
p=C(273+t),升高1℃时的压强为p1=C(274+t),所以Δp=C=
,B正确;
可知E正确.
【答案】 BCE
7.用易拉罐盛装碳酸饮料非常卫生和方便,但如果剧烈碰撞或严重受热会导致爆炸.我们通常用的可乐易拉罐容积V=335mL.假设在室温(17℃)下罐内装有0.9V的饮料,剩余空间充满CO2气体,气体压强为1atm.若易拉罐能承受的最大压强为1.2atm,则保存温度不能超过多少?
【解析】 本题为一定质量的气体发生等容变化,取CO2气体为研究对象.
初态:
p1=1atm,T1=(273+17)K=290K,
末态:
p2=1.2atm,T2待求.
由查理定律
得T2=
K=348K.
t=(348-273)℃=75℃.
【答案】 75℃
利用查理定律解题的一般步骤
(1)明确研究对象,并判断是否满足其适用条件.
(2)确定始末状态参量(p1、T1,p2、T2).
(3)根据查理定律列方程求解(注意p1和p2、T1和T2统一单位).
盖吕萨克定律
1.等压变化
一定质量的气体,在压强不变的情况下,体积和温度的关系.
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.
①气体质量一定,气体压强不变.
1.一定质量的气体,若压强保持不变,则体积与热力学温度成正比.(√)
2.一定质量的气体,若压强和体积保持不变,温度可能会发生变化.(×
3.一定质量的气体,若体积变大,则温度一定升高.(×
一定质量的某种气体,温度降得足够低时其状态是否发生变化?
等压变化是否还遵守盖吕萨克定律?
【提示】 当温度降得比较低时,气体就会变成液体,甚至变成固体,此时将不再遵守盖吕萨克定律.
1.盖吕萨克定律的适用范围:
压强不太大,温度不太低.原因同查理定律.
,
所以ΔV=
V1,ΔT=
8.对于一定质量的气体,在压强不变时,体积增大到原来的两倍,则正确说法是( )
74320191】
A.气体的摄氏温度升高到原来的两倍
B.气体的热力学温度升高到原来的两倍
C.温度每升高1K体积增加是原来的
D.体积的变化量与温度的变化量成正比
E.气体的体积与热力学温度成正比
【解析】 由盖吕萨克定律可知A错误,B正确;
温度每升高1℃即1K,体积增加是0℃体积的
,C错误;
由盖吕萨克定律的变形式
可知D正确;
答案BDE.
【答案】 BDE
9.如图232所示,一圆柱形容器竖直放置,通过活塞封闭着摄氏温度为t的理想气体.活塞的质量为m,横截面积为S,与容器底部相距h.现通过电热丝给气体加热一段时间,结果活塞缓慢上升了h,已知大气压强为p0,重力加速度为g,不计器壁向外散失的热量及活塞与器壁间的摩擦,求:
图232
(1)气体的压强;
(2)这段时间内气体的温度升高了多少?
【解析】
(1)以活塞为研究对象,受力分析得:
pS=p0S+mg
解得气体的压强为p=p0+
(2)以被封闭气体为研究对象,气体经历等压变化,
初状态:
V1=hS T1=273+t
末状态:
V2=2hS T2=273+t′
由盖吕萨克定律
得:
解得:
t′=273+2t
Δt=t′-t=273+t.
【答案】
(1)p0+
(2)273+t
盖吕萨克定律解题的一般步骤
(1)明确研究对象,并判断是否满足适用条件.
(2)确定始末状态参量(V1、T1,V2、T2).
(3)根据盖吕萨克定律列方程求解(注意V1和V2,T1和T2统一单位).