1、第二章 固体、液体和气体第八节 气体实验定律()学 习 目 标重 点 难 点1.知道什么是气体的等容变化、等压变化和过程.2.理解p T图象和VT图象的物理意义.3.会用查理定律和盖吕萨克定律解决问题.4.掌握液柱移动问题.重点1.理解p T图象和VT图象的物理意义.2.会用查理定律和盖吕萨克定律解决问题难点1.会用查理定律和盖吕萨克定律解决问题.2.掌握液柱移动问题.知识点一 气体的等容变化提炼知识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：pT 或_或p1p2T1T2
2、.(3)图象：一定质量的气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比在 p-T 图上等容线为过原点的倾斜直线，在 p -t 图上等容线不过原点，其反向延长线与时间轴的交点为273.15 p1T1p2T2判断正误(1)气体在等容变化时，升高相同的温度所增加的压强一定相同()(2)由查理定律知，在体积不变的情况下压强与温度成正比()小试身手1一定质量的理想气体的 pt 图象如图所示，在气体由状态 A 变化到状态 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：题图中横坐标表示的是摄氏温度 t.若 BA 的延长线与 t 轴相交在273，则表示 A 到 B 过程中体积是
3、不变的但是，由题图中无法做出这样的判定 答案：D知识点二 气体的等压变化提炼知识1等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积随温度的变化规律2盖吕萨克定律.(1)内容：一定质量的气体，在压强不变的情况下，体积与热力学温度成正比(2)表达式：VT 或_(3)图象：在 V-T 图上等容线为过原点的倾斜直线V1V1T1T2判断正误(1)在压强不变的情况下，体积和温度成正比()(2)一定质量的气体其等压线是过原点的一条倾斜直线()小试身手2房间里气温升高 3 时，房间内的空气将有 1%逸出到房间外，由此可计算出房间内原来的温度是()A7 B7 C17 D27 解析：以升温前房间里的气体为研
4、究对象，由盖吕萨克定律得：T3T V（11%）V，解得：T300 K，t27.答案：D知识点三 对气体实验定律的解释提炼知识1玻意耳实验定律的微观解释一定质量的气体，温度保持不变时，分子的平均动能是一定的在这种情况下，体积减小，分子的密集程度增大，气体的压强就增大2查理定律的微观解释一定质量的气体，体积保持不变时，分子的密集程度保持不变在这种情况下，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强就增大3盖吕萨克定律的微观解释一定质量的气体，温度升高时，分子的平均动能增大在这种情况下，只有气体的体积同时增大，使分子的密集程度减小，才能保持压强不变判断正误(1)对玻意耳实验定律来说是指一定质量的气体，
5、分子平均动能不变，体积增大，分子密集程度增大，则压强增大()(2)对查理定律来说，一定质量的气体分子密集程度不变，温度升高分子平均动能增大则压强增大()(3)对盖吕萨克定律来说，温度升高分子平均动能增大，体积增大，分子密集度减小，则压强不变()小试身手3(多选)一定质量的理想气体，在压强不变的条件下，体积增大，则()A气体分子的平均动能增大B气体分子的平均动能减小C气体分子的平均动能不变D分子的密度减小，平均速率增大解析：一定质量的理想气体，在压强不变时，由盖吕萨克定律VTC 可知，体积增大，温度升高，所以气体分子的平均动能增大，平均速率增大，分子密度减小，A、D 对，B、C 错 答案：AD拓
6、展一 气体的等容变化查理定律凹进的乒乓球用热水可以烫起来，是什么原因？提示：乒乓球内的气体受热，温度升高气体会膨胀，压强增大，使乒乓球内部产生比较大的压力，而迫使乒乓球变回原来的圆球形1气体的等容变化气体的等容变化：气体体积保持不变的情况下所发生的状态变化叫等容变化2等容变化的规律(1)实验条件气体质量一定；气体体积不变(2)实验过程在室温 T1 下将一定质量的气体封闭在烧瓶中，记下气体的体积 V1和压强 p1p.把烧瓶放入冰水混合物的容器里，记下这时温度为 T20，调整压强计保持气体体积不变，记下压强p2ph.如图所示把烧瓶放在温度为 T3 的温水中，调整压强计保持气体体积不变，记下压强 p
7、3p0h.(3)实验结论：一定质量的气体，在体积不变的条件下，气体的压强随温度升高而增大，随温度降低而减小3摄氏温标下的查理定律(1)定律：一定质量的气体，在体积不变的条件下，气体温度每升高(或降低)1，增加(或减小)的压强等于气体在 0 时压强的 1273.这条规律叫作查理定律(2)公式：ptp0p0t 1273或 ptp01 t273.其中 pt是温度为 t 时的压强，p0是 0 时的压强(3)等容曲线，如图所示特别说明 p-t 图象：一定质量的某种气体，在等容过程中，压强 p 与摄氏温度 t 是一次函数关系，不是简单的正比例关系，等容线是一条延长线通过横轴273.15 的倾斜直线，且斜率
8、越大，体积越小图象纵轴的截距p0是气体在 0 时的压强4热力学温标下的查理定律(1)定律：一定质量的气体，在体积不变的条件下，气体的压强跟热力学温度成正比(2)公式：p1T1p2T2，或p1p2T1T2.(3)等容线如图所示特别说明 p-T 图象：一定质量的某种气体，在等容过程中，气体的压强 p 和热力学温度 T 的图线是过原点的直线 5推论一定质量的气体，从初状态(p、T)开始，发生一个等容变化过程，其压强的变化量 p 与温度的变化量 T 间的关系为：p TT p.这是查理定律的分比形式【典例 1】1697 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
9、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，上面再套上类似砝码的限压阀，将排气孔堵住(如图)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？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 p2T2p1T1 3931.0105293Pa1.34105 Pa
10、.对限压阀受力分析可得 mgp2Sp1S(p2p1)S(p2p1)d24 (1.34105 1.0105)3.14（0.3102）24N 0.24 N，所以 m0.024 kg.答案：0.024 kg题后反思 1确定研究对象及是否适用查理定律条件 2确定初末两个状态的温度和压强 3按查理定律公式列式求解 4分析、检验求解结果是否合理 1贮气罐内的某种气体，在密封的条件下，温度从13 上升到 52，则气体的压强()A升高为原来的 4 倍 B降低为原来的14C降低为原来的2225D升高为原来的2522解析：气体体积不变，由查理定律p1p2T1T2得p2p1T2T127352273132522，故
11、D 对 答案：D2(多选)如图所示，是一定质量的理想气体三种升温过程，那么，以下四种解释中，哪些是正确的()Aad 的过程气体体积增加Bbd 的过程气体体积不变Ccd 的过程气体体积增加Dad 的过程气体体积减小解析：在 p-T 图上的等容线的延长线是过原点的直线，且体积越大，直线的斜率越小由此可见，a 状态对应体积最小，c 状态对应体积最大所以选项 A、B 是正确的 答案：AB拓展二 气体的等压变化盖吕萨克定律在烧水时，水在沸腾前会听到锅内很响(即响水不开)，水的气泡从锅底向上体积逐渐变小，这是为什么？提示：水在沸腾前会产生大量的气泡，气泡向上温度降低，体积减小，使水剧烈振荡，产生“嗡嗡”的
12、响声，这就是响水不开的原因1数学表达式(1)一定质量的气体，在压强不变的情况下，温度每升高(或降低)1，增加(或减少)的体积等于它在 0 时体积的 1273，这就是盖吕萨克定律其数学表达式为VtV0t V0273或 VtV01 t273.(2)采用热力学温标时，盖吕萨克定律可表述为：一定质量的气体，在压强不变的情况下，它的体积跟热力学温度成正比其数学表达式为V1T1V2T2或VT恒量2适用条件对于实际气体，温度不太低(与室温比较)，压强不太大(与大气压相比)的情况3VT 和 V-t 图象(1)V-T 图象：一定质量的某种气体，在等压过程中，气体的体积 V 和热力学温度 T 的图线是过原点的倾斜
13、直线，如图左所示，p1 V2C V1pBBpCpBCVAVBDTATA，故 pBpA，A、C 错误，D 正确；由 BC 为等压过程 pBpC，故 B 错误 答案：D拓展三 液柱移动问题对液柱移动问题的求解有哪些方法？提示：假设法、图象法、极限法此类问题的特点是：当气体的状态参量 p、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 ppT T，求出每部分气体压强的变化量 p，并加以比较【典例 3】如图所示，两端封闭、
14、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)?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pp1p2h.温度升高后，两部分气体的压强都增大，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 答案：水银柱上移题后反思 假设液柱不动，则两部分气体做等容变化，根据查理定律的分比形式确定各自压强的变化，从而判定液柱的移动方向此类问题中，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
15、应该向压强减小得多的一方移动 1(多选)如图所示，四支两端封闭、粗细均匀的玻璃管内的空气被一段水银柱隔开，按图中标明的条件，当玻璃管水平放置时，水银柱处于静止状态如果管内两端的空气都升高相同的温度，则水银柱向左移动的是()解析：假设升温后，水银柱不动，则压强要增加，由查理定律，压强的增加量ppTT，而各管原压强 p 相同，所以p1T，即 T 高，p 小，也就可以确定水银柱应向温度高的方向移动，故 C、D 项正确 答案：CD2.两个容器 A、B，用截面均匀的水平细玻璃管连通，如图所示，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()A向右移动B向左移动C不动D条件不足，不能确定解析：假设水银柱不动，A、B 气体都做等容变化：由pTT p 知p1T，因为 TApB，所以水银柱向右移动 答案：A
