
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(huì)觀察到水柱緩慢向外移動(dòng),這說明了什么?
1.等壓變化:一定質(zhì)量的某種氣體,在壓強(qiáng)不變時(shí),體積隨溫度的變化叫做等壓變化.
法國(guó)科學(xué)家蓋—呂薩克通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):一定質(zhì)量的某種氣體,在壓強(qiáng)不變的情況下,其體積V與熱力學(xué)溫度T之間呈線性關(guān)系,把它蓋—呂薩克定律。
結(jié)論:當(dāng)壓強(qiáng)不太大,溫度不太低時(shí),一定質(zhì)量的氣體,在壓強(qiáng)不變時(shí),體積V和溫度T成正比.
氣體體積為0時(shí),溫度為0
V與攝氏溫度t是一次函數(shù)關(guān)系
V與熱力學(xué)溫度T是正比關(guān)系
2.蓋—呂薩克定律內(nèi)容:一定質(zhì)量的某種氣體,在壓強(qiáng)不變的情況下,其體積V與熱力學(xué)溫度T成正比。 即T ?T
式中V1、T1表示氣體在1(初態(tài))、V2、T2表示2(末態(tài))
這里的C和玻意耳定律查理定律表達(dá)式中的C都泛指比例常數(shù),它們并不相等。
4. 適用范圍:①溫度不太低(與室溫相比),壓強(qiáng)不太大(與大氣壓相比) ②氣體的質(zhì)量和體積都不變。
注意:V與熱力學(xué)溫度T成正比,不與攝氏溫度t成正比,但體積的變化?V與攝氏溫度?t的變化成正比。?V ? ?t(?T)
蓋·呂薩克(UsephLllis Gay—lussac,1778—1850年)法國(guó)化學(xué)家、物理學(xué)家.
蓋·呂薩克1778年9月6日生于圣·萊昂特。1800年畢業(yè)于巴黎理工學(xué)校. 1850年5月9日,病逝于巴黎,享年72歲.
1802年,蓋·呂薩克發(fā)現(xiàn)氣體熱膨脹定律(即蓋·呂薩克定律)壓強(qiáng)不變時(shí),一定質(zhì)量氣體的體積跟熱力學(xué)溫度成正比.即V1/T1=V2/T2=……=C恒量.
其實(shí)查理早就發(fā)現(xiàn)體積與溫度的關(guān)系,只是當(dāng)時(shí)未發(fā)表,也未被人注意。直到蓋-呂薩克重新提出后,才受到重視。早年都稱“查理定律”,但為表彰蓋-呂薩克的貢獻(xiàn)而稱為“查理-蓋呂薩克定律”.
(1)等壓線:一定質(zhì)量的某種氣體在等壓變化過程中,體積隨溫度變化關(guān)系的直線,叫做等壓線。
(2)等壓線的特點(diǎn):一定質(zhì)量的氣體的V—T圖線其延長(zhǎng)線過坐標(biāo)原點(diǎn)(過原點(diǎn)的傾斜直線)。
答:熱力學(xué)絕對(duì)零度不可能達(dá)到。
想一想:為什么O點(diǎn)附近用虛線?
④V-t圖象:在等壓變化過程中,體積V與攝氏溫度t是一次函數(shù)關(guān)系,不是簡(jiǎn)單的正比例關(guān)系,如圖乙所示,等壓線是一條延長(zhǎng)線通過橫軸上-273.15 ℃的傾斜直線,且斜率越大,壓強(qiáng)越小.圖象縱軸的截距V0是氣體在0 ℃時(shí)的體積.
①一定質(zhì)量的氣體的V—T圖線其延長(zhǎng)線過坐標(biāo)原點(diǎn)(過原點(diǎn)的傾斜直線),斜率反映壓強(qiáng)大小。
②圖線上每一個(gè)點(diǎn)表示氣體一個(gè)確定的狀態(tài),同一根等壓線上各狀態(tài)的壓強(qiáng)相同。
③不同壓強(qiáng)下的等壓線,斜率越大,壓強(qiáng)越?。ㄍ粶囟认?,體積大的壓強(qiáng)?。?。
(3)V-T和V-t圖像:
⑤蓋—呂薩克定律的微觀解釋:
一定質(zhì)量(m)的理想氣體的總分子數(shù)(N)是一定的,要保持壓強(qiáng)(p)不變,當(dāng)溫度(T)升高時(shí),全體分子運(yùn)動(dòng)的平均速率V會(huì)增加,那么單位體積內(nèi)的分子數(shù)(n)一定要減?。ǚ駝t壓強(qiáng)不可能不變),因此氣體體積一定增大;反之當(dāng)溫度降低時(shí),同理可推出氣體體積一定減小。
注意:條件中的“溫度不太低(與室溫相比),壓強(qiáng)不太大(與大氣壓相比)”的含義: 相當(dāng)于大氣壓幾倍的壓強(qiáng)都可以算作“壓強(qiáng)不太大”,零下幾十?dāng)z氏度的溫度也可以算作“溫度不太低”。
【例題1】一容器中裝有某種氣體,且容器上有一個(gè)小口與外界大氣相通,原來(lái)容器內(nèi)的溫度為27℃,若把它加熱到127℃,從容器中溢出的空氣質(zhì)量是原來(lái)質(zhì)量的多少倍呢?
初態(tài)? T1=300K V1=V P1=P
分析:容器上有一個(gè)小口與外界大氣相通,即氣體的壓強(qiáng)始終等于外界大氣壓,氣體狀態(tài)變化可以看作是等壓變化。本題解題的關(guān)鍵不是氣體狀態(tài)的確定,而是研究對(duì)象的選取。
末態(tài)? T2=400K V2=? P2=P
就容器而言,里面氣體質(zhì)量變了,但可視容器中氣體出而不走,以原來(lái)容器中的氣體為研究對(duì)象,就可以運(yùn)用氣體的等壓變化規(guī)律求解。氣體狀態(tài)變化如圖所示。
以后來(lái)容器中的氣體為研究對(duì)象。氣體狀態(tài)變化如圖所示。
初態(tài)? T1=400K V1=V P1=P
末態(tài)? T2=300K V2=? P2=P
1、如圖所示,兩個(gè)水平固定的汽缸由管道連通.活塞a、b用剛性桿相連,可在汽缸內(nèi)無(wú)摩擦地移動(dòng),缸內(nèi)及管中封有一定質(zhì)量的理想氣體.整個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài),大氣壓強(qiáng)不變.現(xiàn)令缸內(nèi)氣體的溫度緩慢升高一點(diǎn),則系統(tǒng)再次達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)( )A.活塞向左移動(dòng)一點(diǎn),缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變B.活塞向左移動(dòng)一點(diǎn),缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大C.活塞向右移動(dòng)一點(diǎn),缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變D.活塞的位置沒有改變,缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大
解析:因左、右汽缸中的氣體的壓強(qiáng)相等,若缸內(nèi)氣體的溫度緩慢升高一點(diǎn)時(shí),則氣體體積變大,因右側(cè)汽缸橫截面積較大,則活塞向左移動(dòng)一點(diǎn),故選A.
2. 如圖甲所示,質(zhì)量M=10 kg的導(dǎo)熱汽缸置于水平地面上,用質(zhì)量和厚度均不計(jì)的水平導(dǎo)熱活塞密封一定質(zhì)量的理想氣體,氣體溫度為300 K.一質(zhì)量m=1 kg的重物用輕繩經(jīng)光滑滑輪與汽缸中活塞豎直相連接,重物和活塞均處于靜止?fàn)顟B(tài),這時(shí)活塞離缸底的高度L0=10 cm,不計(jì)活塞與汽缸間的摩擦,且汽缸不漏氣.已知大氣壓強(qiáng)p0=1×105 Pa,活塞的橫截面積為S=10-2 m2,g取10 m/s2,下列兩種情況中,活塞均未脫離汽缸.(1)若將圖甲中環(huán)境溫度緩慢降低至240 K,求此時(shí)活塞離汽缸底的高度;(2)若保持圖甲中環(huán)境溫度為300 K不變,將汽缸從圖甲狀態(tài)變?yōu)閳D乙狀態(tài),用輕繩將汽缸和活塞豎直懸掛在天花板上,穩(wěn)定后處于靜止?fàn)顟B(tài),求穩(wěn)定后活塞離汽缸底的高度.
為什么夏天汽車輪胎打氣太足,容易爆胎。
利用高壓鍋可以很快把飯煮熟。
輪胎和高壓鍋都是氣體體積不變,溫度升高,壓強(qiáng)增大。
相傳三國(guó)時(shí)期著名的軍事家、政治家諸葛亮被司馬懿困于平陽(yáng),無(wú)法派兵出城求救。就在此關(guān)鍵時(shí)刻,諸葛亮發(fā)明了一種可以升空的信號(hào)燈——孔明燈,并成功進(jìn)行了信號(hào)聯(lián)絡(luò),其后終于順利脫險(xiǎn)。你知道孔明燈為什么能夠升空嗎?
簡(jiǎn)答:孔明燈是利用火焰的熱量使容器內(nèi)的氣體膨脹,使部分氣體從孔明燈內(nèi)溢出,進(jìn)而使孔明燈內(nèi)氣體的質(zhì)量減少,當(dāng)大氣對(duì)孔明燈的浮力恰好等于孔明燈的重力時(shí),即達(dá)到孔明燈升空的臨界條件,若繼續(xù)升溫,孔明燈就能升空了。
1.等容變化:一定質(zhì)量的某種氣體,在體積不變時(shí),壓強(qiáng)隨溫度的變化叫做等容變化.
法國(guó)科學(xué)家查理在分析了實(shí)驗(yàn)事實(shí)后發(fā)現(xiàn):當(dāng)氣體的體積一定時(shí),各種氣體的壓強(qiáng)與溫度之間都有線性關(guān)系,把它叫做查理定律。
結(jié)論:當(dāng)壓強(qiáng)不太大,溫度不太低時(shí),一定質(zhì)量的氣體,在體積不變時(shí),壓強(qiáng)p和溫度T成正比.
氣體壓強(qiáng)為0時(shí),溫度為0
P與攝氏溫度t是一次函數(shù)關(guān)系
P與熱力學(xué)溫度T是正比關(guān)系
2.查理定律內(nèi)容:一定質(zhì)量的某種氣體,在體積不變的情況下,壓強(qiáng)P與熱力學(xué)溫度T成正比。 即p ?T
式中p1、T1表示氣體在1(初態(tài))、p2、T2表示2(末態(tài))
這里的C和玻意耳定律表達(dá)式中的C都泛指比例常數(shù),它們并不相等。
4. 適用范圍:①溫度不太低,壓強(qiáng)不太大 ②氣體的質(zhì)量和體積都不變。
一定質(zhì)量的氣體,在體積不變的條件下,壓強(qiáng)的變化量與熱力學(xué)溫度的變化量(等于攝氏溫度變化量?t )成正比。
注意:p與熱力學(xué)溫度T成正比,不與攝氏溫度t成正比,但壓強(qiáng)的變化?P與攝氏溫度?t的變化成正比。?P ? ?t(?T)
(1)等容線:一定質(zhì)量的某種氣體在等容變化過程中,壓強(qiáng)隨溫度變化關(guān)系的直線,叫做等容線。
(2)等容線的特點(diǎn):一定質(zhì)量的氣體的p—T圖線其延長(zhǎng)線過坐標(biāo)原點(diǎn)(過原點(diǎn)的傾斜直線)。
P-t圖象變化為P-T圖象
把交點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn),建立新的坐標(biāo)系,那么,這時(shí)的壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系就是正比例關(guān)系了。
在等容變化過程中,p-t是一次函數(shù)關(guān)系,不是簡(jiǎn)單的正比例關(guān)系。
如果把直線AB延長(zhǎng)至與橫軸相交,交點(diǎn)坐標(biāo)是-273.150C
(3)p-T和p-t圖像:
④p-t圖象:在等容變化過程中,壓強(qiáng)p與攝氏溫度t是一次函數(shù)關(guān)系,不是簡(jiǎn)單的正比例關(guān)系,如圖乙所示,等容線是一條延長(zhǎng)線通過橫軸上-273.15 ℃的傾斜直線,且斜率越大,體積越小.圖象縱軸的截距p0是氣體在0 ℃時(shí)的壓強(qiáng).
①一定質(zhì)量的氣體的P—T圖線其延長(zhǎng)線過坐標(biāo)原點(diǎn)(過原點(diǎn)的傾斜直線),斜率反映體積大小。
②圖線上每一個(gè)點(diǎn)表示氣體一個(gè)確定的狀態(tài),同一根等容線上各狀態(tài)的體積相同。
③不同體積下的等容線,斜率越大,體積越?。ㄍ粶囟认?,壓強(qiáng)大的體積?。?。
一定質(zhì)量(m)的氣體的總分子數(shù)(N)是一定的,體積(V)保持不變時(shí),其單位體積內(nèi)的分子數(shù)(n)也保持不變,當(dāng)溫度(T)升高時(shí),其分子運(yùn)動(dòng)的平均速率(v)也增大,則氣體壓強(qiáng)(p)也增大;反之當(dāng)溫度(T)降低時(shí),氣體壓強(qiáng)(p)也減小。
⑤查理定律的微觀解釋:
我國(guó)民間常用“拔火罐”來(lái)治療某些疾病,即用一個(gè)小罐,將紙燃燒后放入罐內(nèi),然后迅速將火罐開口端緊壓在人體的皮膚上,待火罐冷卻后,火罐就被緊緊地“吸”在皮膚上。你知道其中的道理嗎?答案:火罐內(nèi)的氣體體積一定,冷卻后氣體的溫度降低,壓強(qiáng)減小,故在大氣壓力作用下被“吸”在皮膚上。
【例題】某種氣體在狀態(tài)A時(shí)壓強(qiáng)2×105Pa,體積為1m3,溫度為200K,(1)它在等溫過程中由狀態(tài)A變?yōu)闋顟B(tài)B,狀態(tài)B的體積為2m3,求狀態(tài)B的壓強(qiáng)。(2)隨后,又由狀態(tài)B在等容過程中變?yōu)闋顟B(tài)C,狀態(tài)C的溫度為300K,求狀態(tài)C的壓強(qiáng)。
等溫變化,根據(jù) pAVA=pBVB
2×105×1=PB×2
PC=1.5×105Pa
總結(jié):利用查理定律解題的一般步驟(1)確定研究對(duì)象,即被封閉的氣體。(2)分析被研究氣體在狀態(tài)變化時(shí)是否符合定律成立的條件,即是否是質(zhì)量和體積保持不變。(3)確定初、末兩個(gè)狀態(tài)的溫度、壓強(qiáng)。(4)按查理定律公式列式求解,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行討論。
1.(湖北武漢2022高二下期中)民間常用“拔火罐”來(lái)治療某些疾病,方法是將點(diǎn)燃的紙片放入一個(gè)小罐內(nèi),當(dāng)紙片燃燒完時(shí),迅速將火罐開口端緊壓在皮膚上,火罐就會(huì)被緊緊地“吸”在皮膚上.其原因是當(dāng)火罐內(nèi)的氣體( )A.溫度不變時(shí),體積減小,壓強(qiáng)增大B.體積不變時(shí),溫度降低,壓強(qiáng)減小C.壓強(qiáng)不變時(shí),溫度降低,體積減小D.質(zhì)量不變時(shí),壓強(qiáng)增大,體積減小
解析:把火罐扣在皮膚上,罐內(nèi)空氣的體積等于火罐的容積,之后罐內(nèi)氣體溫度不斷降低,氣體發(fā)生等容變化,由查理定律可知,氣體壓強(qiáng)減小,火罐內(nèi)氣體壓強(qiáng)小于外界大氣壓強(qiáng),壓強(qiáng)差就將火罐緊緊地壓在皮膚上.故選B.
2、如圖所示,A、B兩容器容積相等,用粗細(xì)均勻的細(xì)玻璃管連接,兩容器內(nèi)裝有不同氣體,細(xì)管中央有一段水銀柱,在兩邊氣體作用下保持平衡時(shí),A中氣體的溫度為273 K,B中氣體的溫度為293 K,如果將它們的溫度都降低10 K,則水銀柱將( )A.向A移動(dòng) B.向B移動(dòng)C.不動(dòng) D.不能確定
查理定律與蓋·呂薩克定律的比較
壓強(qiáng)不太大(相對(duì)大氣壓),溫度不太低(相對(duì)室溫)
(1)現(xiàn)實(shí)生活中,自行車輪胎在烈日下暴曬,車胎內(nèi)氣體的變化是等容過程。 ( )(2)一定質(zhì)量的氣體,等容變化時(shí),氣體的壓強(qiáng)和溫度不一定成正比。 ( )(3)氣體的溫度升高,氣體的體積一定增大。 ( )
『選一選』(多選)(2020·安徽省淮北市第一中學(xué)高二下學(xué)期期中)在下列圖中,可能反映理想氣體經(jīng)歷了等壓變化→等溫變化→等容變化后,又回到原來(lái)狀態(tài)的有( )解析:由圖可看出經(jīng)歷了“等壓變化”→“等溫變化”→“等容變化”后,又回到原來(lái)狀態(tài)的是A、C。
1.(多選)下列關(guān)于蓋·呂薩克定律的說法中正確的是( ) A、對(duì)于一定質(zhì)量的氣體,在保持壓強(qiáng)不變的情況下,溫度每升高1℃時(shí),其體積的增量是原來(lái)體積的1/273 B、對(duì)于一定質(zhì)量的氣體.在保持壓強(qiáng)不變的情況下,溫度每升高1℃時(shí),其體積的增量是它在0℃時(shí)體積的1/273 C、對(duì)于一定質(zhì)量的氣體,在保持壓強(qiáng)不變的情況下,其體積與溫度成正比 D、對(duì)于一定質(zhì)量的氣體,在保持壓強(qiáng)不變的情況下,其體積與熱力學(xué)溫度成正比
3.如圖所示,某同學(xué)用封有氣體的玻璃管來(lái)測(cè)絕對(duì)零度,當(dāng)容器中水溫是30 ℃時(shí),空氣柱的長(zhǎng)度為30 cm,當(dāng)水溫是90 ℃時(shí),空氣柱的長(zhǎng)度是36 cm,則該同學(xué)測(cè)得的絕對(duì)零度相當(dāng)于( )A.-273 ℃ B.-270 ℃C.-268 ℃ D.-271 ℃
4、如圖所示,在一端開口的鋼制圓筒的開口端上面放一活塞,活塞與筒壁間的摩擦及活塞的重力不計(jì),現(xiàn)將其開口端向下,豎直緩慢地放入280 K的水中,在筒底與水面相平時(shí),恰好靜止在水中,這時(shí)筒內(nèi)氣柱長(zhǎng)為14 cm,當(dāng)水溫升高到300 K時(shí),筒底露出水面的高度為多少?(筒的厚度不計(jì),取T=t+273 K)
5、如圖所示,封閉有一定質(zhì)量理想氣體的汽缸開口向下豎直固定放置,活塞的截面積為S,質(zhì)量為m0,活塞通過輕繩連接了一個(gè)質(zhì)量為m的重物。若開始時(shí)汽缸內(nèi)理想氣體的溫度為T0,輕繩剛好伸直且對(duì)活塞無(wú)拉力作用,外界大氣壓強(qiáng)為p0,一切摩擦均不計(jì)且m0gΔp2,水銀柱所受合外力方向向上,應(yīng)向上移動(dòng),若Δp1Δp2,即水銀柱上移。
7.如圖所示,封閉有一定質(zhì)量理想氣體的汽缸開口向下豎直固定放置,活塞的截面積為S,質(zhì)量為m0,活塞通過輕繩連接了一個(gè)質(zhì)量為m的重物。若開始時(shí)汽缸內(nèi)理想氣體的溫度為T0,輕繩剛好伸直且對(duì)活塞無(wú)拉力作用,外界大氣壓強(qiáng)為p0,一切摩擦均不計(jì)且m0g
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這是一份高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第三冊(cè)3 氣體的等壓變化和等容變化課文配套課件ppt,共54頁(yè)。PPT課件主要包含了學(xué)習(xí)目標(biāo),新課導(dǎo)入,新課講解,氣體的等壓變化,固體和液體,公式表述,CΔT,典例分析,氣體的等容變化,當(dāng)堂小練等內(nèi)容,歡迎下載使用。
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