[學(xué)習(xí)目標] 1.知道什么是等壓變化和等容變化。2.掌握查理定律和蓋—呂薩克定律的內(nèi)容、表達式和適用條件，并會進行相關(guān)分析計算(重難點)。3.理解p－T圖像和V－T圖像及其物理意義(重點)。
氣體的等壓變化
燒瓶上通過橡膠塞連接一根玻璃管，向玻璃管中注入一段水柱。用手捂住燒瓶，會觀察到水柱緩慢向外移動，這說明了什么？
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1．等壓變化：一定質(zhì)量的某種氣體，在______不變時，體積隨溫度變化的過程。
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V與熱力學(xué)溫度T成________。
(2)表達式：V＝________或eq \f(V1,T1)＝eq \f(V2,T2)或eq \f(V,T) ＝eq \f(ΔV,ΔT)。
(3)適用條件：氣體的________和________不變。
(4)圖像：如圖所示。V－T圖像中的等壓線是一條________________________。
1.如圖所示為一定質(zhì)量的氣體在不同壓強下的V－T圖線，p1和p2哪一個大？
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2．根據(jù)等壓變化的V－T圖像，試畫出等壓變化的V－t圖像，該圖像有什么特點？
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例1 (2023·孝感市高二期中)如圖為一定質(zhì)量的理想氣體的V－T圖像，該氣體經(jīng)歷了從a→b→c的狀態(tài)變化，圖中ab連線平行于V軸，ac是雙曲線的一部分，bc連線通過坐標原點O，則三個狀態(tài)下的壓強滿足( )
A．pbpb＝pc
例2 (2022·徐州一中高二開學(xué)考試)如圖為一簡易恒溫控制裝置，一根足夠長的玻璃管豎直放置在水槽中，玻璃管內(nèi)裝有一段長L＝4 cm 的水銀柱，水銀柱下方封閉有一定質(zhì)量的氣體(氣體始終處在恒溫裝置中且均勻受熱)。開始時，開關(guān)S斷開，水溫為27 ℃，水銀柱下方空氣柱的長度為L0＝20 cm，電路中的A、B部分恰好處于水銀柱(水銀可導(dǎo)電)的正中央。閉合開關(guān)S后，電熱絲對水緩慢加熱使管內(nèi)氣體溫度升高；當水銀柱最下端恰好上升到A、B處時，電路自動斷開，電熱絲停止加熱，大氣壓強p0＝76 cmHg不變。則水溫為多少時電路自動斷開？
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應(yīng)用蓋—呂薩克定律解題的一般步驟
(1)確定研究對象，即被封閉的一定質(zhì)量的氣體。
(2)分析被研究氣體在狀態(tài)變化時是否符合定律的適用條件：質(zhì)量一定，壓強不變。
(3)確定初、末兩個狀態(tài)的溫度、體積。
(4)根據(jù)蓋—呂薩克定律列式。
(5)求解結(jié)果并分析、檢驗。
二、氣體的等容變化
1．為什么擰上蓋的水杯(內(nèi)盛半杯熱水)放置一段時間后很難打開杯蓋？
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2．打足氣的自行車在烈日下曝曬，常常會爆胎，原因是什么？
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1．等容變化：一定質(zhì)量的某種氣體，在______不變時，壓強隨溫度變化的過程。
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_____________
_______________________________________________________________________________。
(2)表達式：p＝________或eq \f(p1,T1)＝eq \f(p2,T2)或eq \f(p,T) ＝eq \f(Δp,ΔT)。
(3)適用條件：氣體的______和______不變。
(4)p－T和p－t圖像如圖。
3．氣體實驗定律適用于壓強______________、溫度____________的情況。相當于大氣壓幾倍的壓強，零下幾十攝氏度的溫度，氣體實驗定律都適用。
如圖所示為一定質(zhì)量的氣體在不同體積下的p－T圖線，V1與V2哪一個大？
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(1)一定質(zhì)量的氣體，等容變化時，氣體的壓強與攝氏溫度成正比。( )
(2)“拔火罐”時，火罐冷卻，罐內(nèi)氣體的壓強小于大氣的壓強，火罐就被“吸”在皮膚上。
( )
(3)查理定律的數(shù)學(xué)表達式eq \f(p,T)＝C，其中C是一個與氣體的質(zhì)量、壓強、溫度、體積均無關(guān)的恒量。( )
例3 在密封容器中裝有某種氣體，在體積不變時，溫度由50 ℃加熱到100 ℃，氣體的壓強變化情況是( )
A．氣體的壓強變?yōu)樵瓉淼?倍
B．氣體的壓強比原來增加了eq \f(50,323)
C．氣體的壓強變?yōu)樵瓉淼膃q \f(373,273)
D．氣體的壓強比原來增加了eq \f(50,373)
例4 如圖所示，圓柱形汽缸倒置在水平地面上，汽缸內(nèi)部封有一定質(zhì)量的氣體。已知汽缸質(zhì)量為10 kg，缸壁厚度不計，活塞質(zhì)量為5 kg，其橫截面積為50 cm2，所有摩擦均不計。當缸內(nèi)氣體溫度為27 ℃時，活塞剛好與地面接觸，但對地面無壓力。已知大氣壓強為p0＝1.0×105 Pa，g取10 m/s2，求：
(1)此時封閉氣體的壓強；
(2)現(xiàn)使汽缸內(nèi)氣體溫度升高，當汽缸恰對地面無壓力時，缸內(nèi)氣體溫度為多少攝氏度？
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應(yīng)用查理定律解題的一般步驟
(1)確定研究對象，即被封閉的一定質(zhì)量的氣體。
(2)分析被研究氣體在狀態(tài)變化時是否符合定律的適用條件：質(zhì)量一定，體積不變。
(3)確定初、末兩個狀態(tài)的溫度、壓強。
(4)根據(jù)查理定律列式。
(5)求解結(jié)果并分析、檢驗。

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3 氣體的等壓變化和等容變化

版本： 人教版 (2019)

年級： 選擇性必修 第三冊

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