1、目标定位1.了解一定质量的某种气体的等容变化与等压变化.2.知道查理定律与盖吕萨克定律的表达式及适用条件.3.理解pT图象与VT图象的物理意义.4.会运用气体变化规律解决实际问题一、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规律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(C是比例常数)推论式：.(3)图象：如图1所示：图1pT图中的等容线是一条过原点的倾斜直线pt图上等容线不过原点，但反向延长交t轴于273.15_.无论pT图象还是pt图象，其斜率都能判断气体体积的大小，斜率越大，体积越小深度思考(1)
2、查理定律在什么条件下成立？(2)查理定律的数学表达式C，其中C是一常量，C是不是一个与气体的质量、压强、温度、体积均无关的恒量？答案(1)气体的质量不变，体积不变(2)不是，C随气体质量、体积的变化而变化例1气体温度计结构如图2所示玻璃测温泡A内充有气体，通过细玻璃管B和水银压强计相连开始时A处于冰水混合物中，左管C中水银面在O点处，右管D中水银面高出O点h114 cm，后将A放入待测恒温槽中，上下移动D，使C中水银面仍在O点处，测得D中水银面高出O点h244 cm.求恒温槽的温度(已知外界大气压为1个标准大气压，1标准大气压相当于76 cmHg)图2答案364 K(或91 )解析设恒温槽的温
3、度为T2，由题意知T1273 KA内气体发生等容变化，根据查理定律得p1p0ph1p2p0ph2联立式，代入数据得T2364 K(或91 )明确研究对象，找准初、末状态，正确确定初、末状态的压强和温度，是运用查理定律的关键.二、气体的等压变化1等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积V随热力学温度T的变化规律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，其体积V与热力学温度T成正比(2)表达式：C(C是比例常数)推论式：.(3)图象：如图3所示图3VT图中的等压线是一条过原点的倾斜直线Vt图上的等压线不过原点，反向延长线交t轴于273.15_.无论VT图象还是
4、Vt图象，其斜率都能判断气体压强的大小，斜率越大，压强越小深度思考一定质量的某种气体，在等容变化过程中，气体的压强p与热力学温度T的图线如图4甲所示一定质量的某种气体，在等压变化过程中，气体的体积V与热力学温度T的图线如图乙所示这两种图线的不同点和共同点是什么？图4答案pT图象与VT图象的比较不同点图象纵坐标压强p体积V斜率意义体积的倒数，斜率越大，体积越小，V4V3V2V1压强的倒数，斜率越大，压强越小，p4p3p2p1相同点(1)都是一条通过原点的倾斜直线(2)都是斜率越大，气体的另外一个状态参量越小例2一容器中装有某种气体，且容器上有一小孔跟外界大气相通，原来容器内气体的温度为27 ，如
5、果把它加热到127 ，从容器中逸出的空气质量是原来质量的多少？答案解析设逸出的气体被一个无形的膜所密闭，以容器中原来的气体为研究对象，初状态V1V，T1300 K；末状态V2VV，T2400 K，由盖吕萨克定律得：，代入数据得V，又因为mV，故.此题从容器中逸出空气来看是一个变质量问题，为转化为等压变化问题，从而把逸出的空气看成气体的膨胀，因小孔跟外界大气相通，所以压强不变，因此符合盖吕萨克定律.例3(多选)一定质量的某种气体自状态A经状态C变化到状态B，这一过程在VT图上的表示如图5所示，则()图5A在AC过程中，气体的压强不断变大B在CB过程中，气体的压强不断变小C在状态A时，气体的压强最
6、大D在状态B时，气体的压强最大答案AD解析气体的AC变化过程是等温变化，由pVC(C是常数)可知，体积减小，压强增大，故A正确在CB变化过程中，气体的体积不发生变化，即为等容变化，由C(C是比例常数)可知，温度升高，压强增大，故B错误综上所述，在ACB过程中气体的压强始终增大，所以气体在状态B时的压强最大，故C错误，D正确故正确答案为A、D.(1)在VT图象中，比较两个状态的压强大小，可以通过这两个状态与原点连线的斜率大小来判断，斜率越大，压强越小；斜率越小，压强越大.(2)一定质量的气体，温度不变，体积越大，压强越小.三、假设法判断液柱(或活塞)的移动问题此类问题的特点是：当气体的状态参量p
7、、V、T都发生变化时，直接判断液柱或活塞的移动方向比较困难，通常先进行气体状态的假设，然后应用查理定律可以简单地求解其一般思路为：(1)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pT，求出每部分气体压强的变化量p，并加以比较例4如图6所示，两端封闭、粗细均匀、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l22l1.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？(设原来温度相同)图6答案水银柱上移解析水银柱原来处于平衡状态，所受合外力为零，即此时两部分气体的压强差pp1p2ph.温度升高后，两部分气体的压强都增大，
8、若p1p2，水银柱所受合外力方向向上，应向上移动，若p1p2，所以p1p2，即水银柱上移同一问题可从不同角度考虑，用不同方法求解，培养同学们的发散思维能力.此类问题中，如果是气体温度降低，则T为负值，p亦为负值，表示气体压强减小，那么降温后水银柱应该向压强减小得多的一方移动.1(查理定律的应用)有人设计了一种测温装置，其结构如图7所示，玻璃泡A内封有一定质量的气体，与A相连的B管插在水银槽中，管内外水银面的高度差x即可反映泡内气体的温度，即环境温度，并可由B管上的刻度直接读出设B管的体积与A泡的体积相比可略去不计图7(1)在1标准大气压下对B管进行温度标刻(1标准大气压相当于76 cmHg的压
9、强)已知当温度t127 时，管内水银面的高度为x116 cm，此高度即为27 的刻线，问t0 的刻线在何处？(2)若大气压已变为相当于75 cmHg的压强，利用该测温装置测量温度时所得读数仍为27 ，问：此时的实际温度为多少？答案(1)21.4 cm(2)22 解析(1)玻璃泡A内气体的初始状态：T1300 K，p1(7616) cmHg60 cmHg.末态，即t0 的状态：T0273 K，p？由查理定律得：pp160 cmHg54.6 cmHg，所以t0 时，水银面的高度即t0 的刻线位置是：x0(7654.6) cm21.4 cm.(2)由题意知，此时水银面的高度仍为x116 cm，所以玻
10、璃泡A内的气体压强为：p2(7516) cmHg59 cmHg.可得此时的实际温度为：T2T1300 K295 K即t222 .2(盖吕萨克定律的应用)一定质量的理想气体，在压强不变的情况下，温度由5 升高到10 ，体积的增量为V1；温度由10 升高到15 ，体积的增量为V2，则()AV1V2 BV1V2CV1H2，水银柱长度h1h2，今使封闭气柱降低相同的温度(大气压保持不变)，则两管中气柱上方水银柱的移动情况是()图4A均向下移动，A管移动较多B均向上移动，A管移动较多CA管向上移动，B管向下移动D无法判断答案A解析封闭气柱均做等压变化，故封闭气柱下端的水银面高度不变，根据盖吕萨克定律的分
11、比形式VV，因A、B管中的封闭气柱，初温相同，温度的变化也相同，且T0，所以VH2，A管中气柱的体积较大，|V1|V2|，A管中气柱体积减小得较多，故A、B两管气柱上方的水银柱均向下移动，且A管中的水银柱下移得较多，故A项正确10两个容器A、B，用截面均匀的水平细玻璃管连通，如图5所示，A、B所装气体的温度分别为17 和27 ，水银柱在管中央平衡，如果两边温度都升高10 ，则水银柱将()图5A向右移动 B向左移动C不动 D条件不足，不能确定答案A解析假设水银柱不动，A、B气体都做等容变化：由pp知 p，因为TApB，所以水银柱向右移动题组四综合应用11如图6所示，一端开口的钢制圆筒，在开口端上
12、面放一活塞活塞与筒壁间的摩擦及活塞的重力不计，现将其开口端向下，竖直缓慢地放入7 的水中，在筒底与水面相平时，恰好静止在水中，这时筒内气柱长为14 cm，当水温升高到27 时，钢筒露出水面的高度为多少？(筒的厚度不计)图6答案1 cm解析设筒底露出水面的高度为h.当t17 时，H114 cm，当t227 时，H2(14h)cm，由等压变化规律，得，解得h1 cm，也就是钢筒露出水面的高度为1 cm.121697年法国物理学家帕平发明了高压锅，高压锅与普通铝锅不同，锅盖通过几个牙齿似的锅齿与锅体镶嵌旋紧，加上锅盖与锅体之间有橡皮制的密封圈，所以锅盖与锅体之间不会漏气，在锅盖中间有一排气孔，上面再
13、套上类似砝码的限压阀，将排气孔堵住(如图7)当加热高压锅，锅内气体压强增加到一定程度时，气体就把限压阀顶起来，这时蒸气就从排气孔向外排出由于高压锅内的压强大，温度高，食物容易煮烂若已知排气孔的直径为0.3 cm，外界大气压为1.0105 Pa，温度为20 ，要使高压锅内的温度达到120 ，则限压阀的质量应为多少？(g10 m/s2)图7答案0.024 kg解析选锅内气体为研究对象，则初状态：T1293 K，p11.0105 Pa末状态：T2393 K由查理定律得p2 Pa1.34105 Pa.对限压阀受力分析可得mgp2Sp1S(p2p1)S(p2p1)(1.341051.0105)3.142
14、 N0.24 N，所以m0.024 kg.13如图8所示，上端开口的光滑圆柱形汽缸竖直放置，截面积为40 cm2的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在汽缸内在汽缸内距缸底60 cm处设有a、b两限制装置，使活塞只能向上滑动开始时活塞搁在a、b上，缸内气体的压强为p0(p01.0105Pa为大气压强)，温度为300 K现缓慢加热汽缸内气体，当温度为330 K时，活塞恰好离开a、b；当温度为360 K时，活塞上升了4 cm.g取10 m/s2求：图8(1)活塞的质量；(2)物体A的体积答案(1)4 kg(2)640 cm3解析(1)设物体A的体积为V.T1300 K，p11.0105Pa，V16040VT2330 K，p2Pa，V2V1T3360 K，p3p2，V36440V由状态1到状态2为等容过程，有代入数据得m4 kg(2)由状态2到状态3为等压过程，有代入数据得V640 cm3.