气体的等容变化和等压变化教案.docx
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气体的等容变化和等压变化教案
气体的等容变化和等压变化教案
气体的等容变化和等压变化
目标导航
1、知道什么是等容变化，什么是等压变化。
2、掌握查理定律，盖·吕萨克定律的内容和公式表达。
3、理解p-T图上等容变化的图线及物理意义。
4、理解V-T图上等压变化的图线及物理意义。
5、会用查理定律、盖·吕萨克定律解决有关问题。
诱思导学
1、概念：
（1）等容变化：
气体在体积不变的情况下发生的状态变化叫等容变化。
（2）等压变化：
气体在压强不变的情况下发生的状态变化叫等压变化。
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，压强与热力学温度成正比。
（2）公式：
=C或
=
点拨：
①查理定律是实验定律，由法国科学家查理发现
②成立条件：
气体质量一定，体积不变
③一定质量的气体在等容变化时，升高（或降低）相同的温度增加（或减小）的压强是相同的，即
=
④解题时，压强的单位要统一
⑤C与气体的种类、质量和体积有关
3、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，体积与热力学温度成正比。
（2）公式：
=
或
=C
点拨：
①盖·吕萨克定律是通过实验发现的
②成立条件：
气体质量一定，压强不变
③一定质量的气体在等压变化时，升高（或降低）相同的温度增加（或减小）的体积是相同的
④C与气体的种类、质量和压强有关
4、等容线：
（1）等容线：
一定质量的气体在等容变化过程中，压强P与热力学温度T成正比关系，在p—T直角坐标系中的图象叫等容线
（2）一定质量的气体的p—T图线其延长线过原点，斜率反映体积的大小
点拨：
等容线的物理意义：
1图象上每一点表示气体一个确定的状态。
同一等容线上，各气体的体积相同
2不同体积下的等温线，斜率越大，体积越小（见图—1）
5、等压线：
（1）定义：
一定质量的气体在等压变化过程中，体积V与热力学温度T成正比关系，在V—T直角坐标系中的图象叫等压线
（2）一定质量的气体的V—T图线其延长线过原点
点拨：
等压线的物理意义：
①图象上每一点表示气体一个确定的状态。
同一等压线上，各气体的压强相同
②不同压强下的等压线，斜率越大，压强越小（见图—2）
[探究]
1、查理定律的另一种表达式；
设温度为0℃时，一定质量的气体压强为p0，此时T=273K；当温度为t℃时，气体压强为p，则有
p0/273=p/（273+t）即p=p0（1+t/273）
同样对盖·吕萨克定律：
V=V0（1+t/273）
典型探究
例1．一定质量的气体在0℃时压强为p0，在27℃时压强为p，则当气体从27℃升高到28℃时，增加的压强为
273p0273p300p0300p
【解析】本题只要灵活应用查理定律的各种表达式即可求得。
根据p/T=C可得pt=p0（1+t/273），所以p=p0（1+27/273），p′=p0（1+28/273）,
∴△p=p′－p=1/273p0
根据p1/T1=p2/T2得p1/（273+27）=p′/（273+28）从而p′=301/300p
∴△p=p′－p=1/300p
故正确答案为A、D
例2、如图—3所示，两端封闭的粗细均匀的、竖直放置的玻璃管内有一长为h的水银柱，将管内气体分为两部分，已知l2=2l1，开始两部分气体温度相同，
若使两部分气体同时升高相同的温度，管内水银柱将如何运动
【解析】判断两容器间液柱移动方向常用“假设法”
先假设水银柱不移动，即假设两端空气柱体积不变，
用查理定律分别对上、下两部分气体列式，求得两气柱升高温
度前后压强的增量△p1和△p2.若△p1=△p2，则水银柱不移动；
若△p1<△p2，则水银住下移，若△p1>△p2，则水银住上移
由△p1=
p1，△p2=
p2，以及p1>p2可得△p1>△p2，所以水银柱上移。
例3.容积为2L的烧瓶，在压强为×105Pa时，用塞子塞住，此时温度为27℃，当把它加热到127℃时，塞子被打开了，稍过一会儿，重新把盖子塞好，停止加热并使它逐渐降温到27℃，求：
（1）塞子打开前的最大压强
（2）27℃时剩余空气的压强
【解析】塞子打开前，瓶内气体的状态变化为等容变化。
塞子打开后，瓶内有部分气体会逸出，此后应选择瓶中剩余气体为研究对象，再利用查理定律求解。
（1）塞子打开前：
选瓶中气体为研究对象，
初态：
p1=×105Pa，T1=273+27=300K
末态：
p2=，T2=273+127=400K
由查理定律可得：
p2=T2/T1×p1=400/300××105Pa≈×105Pa
（3）塞子塞紧后，选瓶中剩余气体为研究对象。
初态：
p1′=×105Pa，T1′=400K
末态：
p2′=T2′=300K
由查理定律可得：
p2′=T2′/T1′×p1′=300/400××105≈×105Pa
例4.一定质量的理想气体的P—t图象，如图—4所示，在状态A到状态B的过程中，体积：
A.一定不变B.一定减小C.一定增加D.不能判定怎样变化
【解析】正确答案是D。
很多同学错选C。
原因是他们“死记”等容线通过原点，因此连接OA、OB得两条等容线，∵斜率大而V小，故VA正确的分析是：
题目中给出的图线是p—t（摄氏）图，而不是p—T图，请看图—5，p—t图中的等容线的反向延长线通过-273℃，而没有通过0℃（即原点），只有在p—T图中的等容线才能通过0K即原点。
因该题中的AB反向延长线是否通过-273℃，或是在-273℃的左侧还是右侧题设条件中无法找到，故D正确。
友情提示：
对于此类问题，应注意根据条件选择一定质量的气体为研究对象，并列出初末状态参量，选择恰当的规律进行求解。
课后问题与练习点击：
1、解析：
对原来瓶中的气体：
初状态p1=×106PaT1=290K
设瓶子不漏气，在T2=260K时的压强为p2，
由查理定律，得p1/T1=p2/T2p2=T2p1/T1=×106Pa>×106Pa
所以已漏气。
2、解析：
选管内气体为研究对象，L为油柱离管口的距离，
初状态：
V1=360+2=362cm3T1=298K
末状态：
V2=360+L×T2=
由盖·吕萨克定律，V1/T1=V2/T2T2=V2T1/V1=298（360+L×）/36
ΔT=T2-T1=298××（L-10）/362=298××ΔL/362
ΔT与ΔL成正比，刻度均匀。
当L=0时T=298×360/362=
当L=20时T=298×364/362=
测量范围为；℃～26.6℃
3、解析：
（1）A→B过程中为等压变化，压强不变：
TA=300TA=200K=-730C
（2）B→C过程中为等容变化，pB/TB=pC/TC，pC=2×105Pa图略。
多维链接
1、解释下列现象：
（1）、炎热的夏天，打了气的自行车胎，在日光爆晒下，有时会胀破。
解释这个现象。
解析：
自行车胎在炎热的夏天被日光爆晒，车胎里气体的温度上升，车胎里的气在打足了之后已不能再大。
由查理定律，气体压强与热力学温度成正比，气体的压强将增大。
当压强达到车胎能承受的最大压强时，温度再高车胎就会胀破。
（2）、乒乓球挤瘪后，放在热水里泡一会，有时会重新鼓起来。
解释这个现象。
解析：
挤瘪的乒乓球放在热水里泡时，乒乓球内空气温度升高，在一极短的时间内可认为体积不变，由查理定律，球内空气的压强增大，当球内压强达到一定值时，乒乓球就会鼓起一点，温度再高，会再鼓起一点，……一会乒乓球就会重新鼓起来。
2、判断两容器间液柱移动方向的问题。
问题如图—12所示，两端封闭，粗细均匀的玻璃管竖直放置，管内的空气被一段水银柱隔成两部分，A部分长度为L1，B部分长度为L2，它们温度相等，并且处于平衡状态。
现将两部分空气的温度都升高200C，忽略水银柱和管的热膨胀，则水银柱向哪一个方向移动
A、向上移动
B、向下移动
C、不移动
D、条件不足，移动方向不能判断
解析：
（1）假设法：
解决这类问题的一般思路是先假定水银柱不动，看条件变化后（如温度升高后）水银柱两边的压力哪个变的较大，于是液柱就向压力较小的方向移动，以求得新的平衡。
由于管的内径均匀，只需看条件变化后液柱两边的压强哪个变的较大，液柱就向压强小的方向移动。
先假定水银柱暂时不动，A，B两部分空气都做等容变化，由查理定律，有
pA/TA=ΔpA/ΔTA，pB/TB=ΔpB/ΔTB，得ΔpA=ΔTApA/TA，ΔpB=ΔTBpB/TB，依题意得，TA=TB，ΔTA=ΔTB=200C。
但ΔpB>ΔpA,即温度升高后，B部分气体增加的压强较A大，故水银柱向上移动，选A项正确。
（2）极限法：
由于上部气体压强pA较小，设想pA=0，即上部几乎是真空，于是立即得到T增大时，水银柱上移。
3、一个瓶子里装有某种气体，瓶上一个小孔跟外面的大气相通，瓶中原来气体的温度为150C，如果把它加热到2070C，瓶中气体的质量是原来质量的几分之几
解析：
选原瓶中气体为研究对象，
T1=288KV1=V
T2=480KV2=
由盖·吕萨克定律，V1/T1=V2/T2得V2=480V/288
在2070C时，气体各部分密度一样，处于同一状态，其密度为ρ，
m*/m=V/V2=60%
关键搞清瓶中气体末状态下与总体积的多少。
4、课本做一做：
此装置还可演示压强不变时热胀冷缩的实验。
方法是用双手握住烧瓶，瓶内气体膨胀，油柱右移；用冷湿毛巾包住烧瓶，瓶内气体收缩，油柱左移，为增加可见度，油柱应带颜色。
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