1、1 新情境激趣引航相传三国时期著名的军事家、政治家诸葛亮被司马懿困于平阳，无法派兵出城求救就在此关键时刻，诸葛亮发明了一种可以升空的信号灯孔明灯，并成功进行了信号联络，其后终于顺利脱险，你知道孔明灯为什么能够升空吗？2 新知识预习探索 学习目标1.知道什么是等容变化，知道查理定律的内容和公式2.了解等容变化的 pT 图线及其物理意义3.知道什么是等压过程，知道盖吕萨克定律的内容和公式4.了解等压变化的 VT 图线及其物理意义新知预习一、气体的等容变化1等容变化：一定质量的气体在体积不变时压强随温度的变化2查理定律(1)文字表述：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
2、成正比(2)数学表达式：pcTpT恒量 或p1T1p2T2p1p2T1T2.(3)图象表达(4)适用条件：气体的质量不变气体的体积不变二、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，体积随温度的变化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：VTC(恒量)或V1T1V2T2.(3)图象：等压线在 VT 图象中是过原点的倾斜直线，在 Vt图象中不过原点，但延长线交 t 轴于273.15.(4)适用条件：气体的质量不变，气体的压强不变问题探索想一想问题 1 某登山运动员在一次攀登珠穆朗玛峰的过程中，在接近山
3、顶时他裸露在手腕上的防水手表的表盘玻璃突然爆裂了，而手表没有受到任何撞击，你知道其中的原因吗？提示：手表表壳可以看成一个密闭容器，出厂时封闭着一定质量的气体，登山过程中气体发生等容变化，因为高山山顶附近的压强比山脚处小很多，内外压力差超过表盘玻璃的承受限度，便会发生爆裂问题 2 尝试根据等容线说明为什么绝对零度是低温的极限，只能接近，不能达到。提示：在 p T 坐标系中，等容线是一条延长线通过原点的倾斜直线，事实上，在温度很低时，查理定律已不适用了。由查理定律外推得出的结果表明，绝对零度时，气体压强为零，说明分子将停止运动，这是不可能的，所以，绝对零度是低温的极限，只能接近，不能达到。正因为如
4、此，在 p T 坐标系中画等容线时，原点附近一小段应画成虚线，表示它仅是外推的结果.3 新课堂互动探究 知识点一对查理定律、盖吕萨克定律的理解重点聚焦1两个定律的比较定律查理定律盖-吕萨克定律表达式p1T1p2T2常量V1T1V2T2常量成立条件气体的质量一定，体积不变气体的质量一定，压强不变图线表达应用直线的斜率越大，体积越小，如图 V2V1直线的斜率越大，压强越小，如图 p2p12.两个重要的推论(1)查理定律的分比形式ppTT即一定质量的气体在体积不变的条件下，压强的变化量与热力学温度的变化量成正比(2)盖-吕萨克定律的分比形式VVTT即一定质量的气体在压强不变的条件下，体积的变化量与热
5、力学温度的变化量成正比3“外推法”与热力学温标通过对一定质量气体等容变化的 pt 线“外推”得到的气体压强为零时对应的温度(273.15)，称为热力学温标的零度(0 K).特 别 提 醒“外推法”是科学研究的一种方法，“外推”并不表示定律适用范围的扩展4利用查理定律、盖-吕萨克定律解题的一般步骤(1)确定研究对象，即某被封闭气体(2)分析状态变化过程，明确初、末状态，确认在状态变化过程中气体的质量和体积(或压强)是否保持不变(3)分别找出初、末两状态的压强和温度(或体积和温度)(4)根据查理定律(或盖-吕萨克定律)列方程求解(5)分析所求结果是否合理.特 别 提 醒两个定律的表达式p1T1p2
6、T2和V1T1V2T2中的温度 T 必须用热力学温度，否则公式不成立初学者往往错以为两边都用摄氏温度也可以，这一点尤其需要注意典例精析 在一粗细均匀且两端封闭的 U 形玻璃管内，装有一段水银柱，将 A 和 B 两端的气体隔开，如图所示在室温下，A、B 两端的气体体积都是 V，管内水银面高度差为 h，现将它竖直地全部浸没在沸水中，高度差 h 怎么变化？【解析】设气体体积不变，由查理定律p1T1p2T2，得 ppTT.A、B 两气体初温 T 相同，又都升高相同温度，即 T 相同，开始 pApB，故升温后 B 气体的压强增加的多，即 pApB，故高度差 h 增大【答案】增大【方法归纳】判断由温度变化
7、引起的液柱移动问题，可假设液柱不动利用 pTT p 得出哪部分气体的压强增量小，液柱向压强增量小的方向移动(p 的符号表示大小)跟踪练习1.如图所示，A、B 两容器相等，用粗细均匀的细玻璃管连接，两容器内装有不同气体，细管中央有一段水银柱，在两边气体作用下保持平衡时，A 中气体的温度为 0，B 中气体温度为 20，如果将它们的温度都降低 10，则水银柱将()A向 A 移动 B向 B 移动C不动D不能确定【解析】由 pTT p，可知 p1T，所以 A 部分气体压强减小的多，水银柱将向左移【答案】A知识点二 p T 图象与 VT 图象重点聚焦1pT 图象与 VT 图象的比较：图象纵坐标压强 p体积
8、 V不同点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，p4p3p2VCDVAVC【解析】图线 AB 的延长线过坐标原点，说明从状态 A 到状态B 是等容变化，故 A 正确；连接 OC，该直线也是一条等容线，且直线的斜率比 AB 小，则 C 状态的体积要比 A、B 状态大，故 C 错误；也可以由玻意耳定律来分析 B 到 C 的过程，该过程是等温变化，由pVC 知，压强 p 减小，体积 V 必然增大，同样可得 C 项是错误的【答案】A4 新思维随堂自测1.在图中，p 表示压强，V 表示体积，T 表示热力学温度，t 表示摄氏温度，各图中不能正确描述一定质量的
9、气体等压变化规律的是()【解析】一定质量的气体在等压变化中，压强不变，体积 V 与绝对温度 T 成正比其中 B 图明显看出气体压强减小，A、C、D 对，B 错【答案】B2对于一定质量的气体，在体积不变时，压强增大到原来的二倍，则正确说法是()A气体的摄氏温度升高到原来的二倍B气体的热力学温度升高到原来的二倍C温度每升高 1 K 压强增加原来的 1273D压强的变化量与温度的变化量成反比【解析】由查理定律可知 B 对，由摄氏温度和热力学温度的关系可知 A 错；温度每升高 1 即 1 K，压强增加了 0 时压强的 1273，C 错；由 pCT 可知 pT 或 pt，D 错【答案】B3密封在容积不变
10、的容器中的气体，当温度降低时()A压强减小，密度减小B压强减小，密度增大C压强不变，密度减小D压强减小，密度不变【解析】本题考查的知识点是气体的等容变化由查理定律得，当体积不变时，热力学温度与压强成正比，因此温度降低时，压强减小因为质量和体积都不发生变化，因此密度不变故正确答案为 D.【答案】D4在冬季，剩有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚后，第二天拔瓶口的软木塞时觉得很紧，不易拔出，这种现象的主要原因是()A软木塞受潮膨胀B瓶口因温度降低而收缩变小C白天气温升高，大气压强变大D瓶内气体因温度降低而压强减小【解析】冬季气温较低，瓶中的气体在 V 不变时，因 T 减小而使 p 减小，这样瓶外的大气压
11、力将瓶塞位置下推，使瓶塞盖得紧紧的，所以拔起就感到很吃力，故正确选项为 D.【答案】D5(多选)如图所示为一定质量的某种气体等容变化的图线，下列说法中正确的是()A不管体积如何，图线只有一条B图线 1 和图线 2 体积不同，且有 V1V2C两条图线气体体积 V2V1D两图线必交于 t 轴上的同一点【解析】一定质量的气体，在不同体积下进行等容变化，图象是不同的，故 A 选项错误；图线 1、2 体积不同，且 V1V2，故 B 选项错误，C 选项正确；两图线必交于273，故 D 选项正确【答案】CD5 新视点名师讲座用分比式巧解液柱移动问题查理定律的分比形式 pTT p，盖吕萨克定律的分比形式 VT
12、T V.在液柱移动问题中，首先利用分比式判断出某一状态参量的变化，然后根据变化量判断出液柱移动方向，往往使问题变得简单 如图所示，两根粗细相同、两端开口的直玻璃管 A 和 B，竖直插入同一水银槽中，各用一段水银柱封闭着一定质量同温度的空气，空气柱长度 H1H2，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()A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均向下移动，B 管移动较多【解析】因为在温度降低过程中被封闭气体的压强恒等于大气压强与水银柱因自身重力而产生的压强之和，故封闭气柱均做等压变化并由此推知，被封闭气柱下端的水银面高度不变根据盖吕萨克定律的分比形式 VVTT，因 A、B 管中的封闭气柱，初温 T 相同，温度降低量 T 相同，且 T0，所以 V0，即 A、B 管中的封闭气柱的体积都减小；又因为 H1H2，A 管中封闭气柱的体积较大，所以|V1|V2|，A 管中气柱长度减小得较多，故 A、B 两管中封闭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【答案】A【易错提示】本题被封闭气体压强不变，很多同学得不出这个结论，从而使问题复杂化另外，本题往往忽略温度降低这个条件，而错选 B.