1、第二章固体、液体和气体目标定位 1.知道什么是等容变化，知道查理定律的内容和公式.2.知道什么是等压变化，知道盖吕萨克定律的内容和公式.3.了解等容变化的pT图线和等压变化的VT图线及其物理意义.4.会用分子动理论和统计观点解释气体实验定律.学案8 气体实验定律()知识探究 自我检测 一、查理定律 问题设计 打足气的自行车在烈日下曝晒，常常会爆胎，原因是什么？答案 车胎在烈日下曝晒，胎内的气体温度升高，气体的压强增大，把车胎胀破.知识探究 要点提炼 1.等容变化：一定质量的某种气体，在不变时，压强随温度的变化叫做等容变化.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
2、学温度T成(填“正比”或“反比”).(2)表达式：p或.(3)适用条件：气体的和不变.p1T1p2T2CT体积正比质量体积3.等容线：pT图象和pt图象分别如图1甲、乙所示.图14.从图 1 可以看出：pT 图象(或 pt 图象)为一次函数图象，由此我们可以得出一个重要推论：一定质量的气体，从初状态(p、T)开始发生等容变化，其压强的变化量 p 与热力学温度的变化量 T 之间的关系为：.pTpT延伸思考 图1中斜率的不同能够说明什么问题？答案 斜率与体积成反比，斜率越大，体积越小.二、盖吕萨克定律 1.等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度的变化叫做等压变化.2.盖吕萨克定律(
3、1)内容：一定质量的气体，在压强不变的情况下，体积V与热力学温度T成.(2)表达式：V或V1T1.V2T2CT正比(3)适用条件：气体的和不变.质量 压强 3.等压线：VT图象和Vt图象分别如图2甲、乙所示.图24.从图 2 可以看出：VT 图象(或 Vt 图象)为一次函数图象，由此我们可以得出一个重要推论：一定质量的气体从初状态(V、T)开始发生等压变化，其体积的变化量V 与热力学温度的变化量 T 之间的关系为.VTVT延伸思考 图2中斜率的不同能够说明什么问题？答案 斜率与压强成反比，斜率越大，压强越小.三、对气体实验定律的微观解释 问题设计 如何从微观角度来解释气体实验定律？答案 从决定
4、气体压强的微观因素上来解释，即气体分子的平均动能和气体分子的密集程度.要点提炼 1.玻意耳定律的微观解释 一定质量的某种理想气体，温度不变，分子的平均动能不变.体积减小，分子的密集程度增大，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增多，气体的压强增大.2.查理定律的微观解释 一定质量的某种理想气体，体积不变，则分子的密集程度不变，温度升高，分子平均动能增大，分子撞击器壁的作用力变大，所以气体的压强增大.3.盖吕萨克定律的微观解释 一定质量的某种理想气体，温度升高，分子的平均动能增大，撞击器壁的作用力变大，而要使压强不变，则需使影响压强的另一个因素分子的密集程度减小，所以气体的体积增大.典例精析一、查
5、理定律的应用例1 气体温度计结构如图3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个标准大气压等于76 cmHg).图3解析 设恒温槽的温度为T2，由题意知T1273 K A内气体发生等容变化，根据查理定律得 p1T1p2T2 p1p0ph1 p2p0ph2 联立式，代入数据得 T2364 K(或91).答案 364 K(或91)二、盖吕萨克定
6、律的应用例2 如图4所示，一端开口的钢制圆筒，在开口端上面放一活塞，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4解析 设钢筒露出水面的高度为h，圆筒的横截面积为S.当t17 时，V114S，当t227 时，V2(14h)S，由等压变化规律V1T1V2T2，得 1428014h300，解得h1 cm，即钢筒露出水面的高度为1 cm.答案 1 cm 三、pT图象与VT图象的应用 例3 图5甲是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态
7、C的VT图象，已知气体在状态A时的压强是1.5105 Pa.图5(1)根据图象提供的信息，计算图中TA的值.解析 根据盖吕萨克定律可得VATAVBTB所以 TAVAVBTB0.40.6300 K200 K.答案 200 K(2)请在图乙坐标系中，作出气体由状态A经状态B变为状态C的pT图象，并在图线相应位置上标出字母A、B、C，如果需要计算才能确定有关坐标值，请写出计算过程.解析 根据查理定律得pBTBpCTCpCTCTBpB400300pB43pB431.5 105 Pa2.0105 Pa则可画出由状态ABC的pT图象如图所示.答案 见解析图 四、对气体实验定律的微观解释例4 对一定质量的理
8、想气体，下列说法正确的是()A.体积不变，压强增大时，气体分子的平均动能一定增大 B.温度不变，压强减小时，气体的密度一定减小 C.压强不变，温度降低时，气体的密度一定减小 D.温度升高，压强和体积可能都不变 解析 根据气体压强、体积、温度的关系可知，体积不变，压强增大时，气体的温度升高，气体分子的平均动能一定增大，选项A正确；温度不变，压强减小时，气体体积增大，气体的密度减小，故选项B正确；压强不变，温度降低时，体积减小，气体的密度增大，故选项C错误；温度升高，压强、体积中至少有一个会发生改变，故选项D错误.答案 AB 课堂要点小结 气体实验定律()1 2 3 4自我检测 1.(查理定律的应
9、用)一定质量的气体，在体积不变的条件下，温度由0 升高到10 时，其压强的增量为p1，当它由100 升高到110 时，所增压强为p2，则p1与p2之比是()A.101B.373273 C.11D.383283 1 2 3 4解析 由查理定律得 ppTT，一定质量的气体在体积不变的条件下pTC，温度由0 升高到10 和由100 升高到 110，T10 K 相同，故所增加的压强 p1p2，C 项正确.答案 C 1 2 3 42.(盖吕萨克定律的应用)如图6所示，气缸中封闭着温度为100 的空气，一重物用轻质绳索经光滑滑轮跟缸中活塞相连接，重物和活塞都处于平衡状态，这时活塞离气缸底的高度为10 cm
10、.如果缸内空气温度变为0，重物将上升多少厘米？(绳索足够长，结果保留三位有效数字)图61 2 3 4解析 这是一个等压变化过程，设活塞的横截面积为S.初态：T1(273100)K373 K，V110S 末态：T2273 K，V2LS 由盖吕萨克定律V1T1V2T2得LST2T1V1，L27337310 cm7.32 cm重物上升高度为10 cm7.32 cm2.68 cm.答案 2.68 cm 1 2 3 43.(pT图象与VT图象的应用)如图7所示，是一定质量的气体从状态A经状态B、C到状态D的pT图象，已知气体在状态B时的体积是8 L，求VA和VC、VD，并画出此过程的VT图象.图71 2
11、 3 4解析 AB为等温过程，有pAVApBVB 所以 VApBVBpA 110582105L4 LBC为等容过程，所以VCVB8 LCD为等压过程，有VCTCVDTD，VDTDTCVC4003008 L323 L10.7 L1 2 3 4此过程的VT图象如图所示：答案 4 L 8 L 10.7 L VT图象见解析图 1 2 3 44.(气体实验定律的微观解释)一定质量的理想气体，在压强不变的条件下，温度升高，体积增大，从分子动理论的 观点来分析，正确的是()A.此过程中分子的平均速率不变，所以压强保持不变 B.此过程中每个气体分子碰撞器壁的平均冲击力不变，所以压强保持不变 C.此过程中单位时间内气体分子对单位面积器壁的碰撞次数不变，所以压强保持不变 D.以上说法都不对 1 2 3 4解析 压强与单位时间内碰撞到器壁单位面积的分子数和每个分子的冲击力有关，温度升高，分子对器壁的平均冲击力增大，单位时间内碰撞到器壁单位面积的分子数应减小，压强才可能保持不变.答案 D