1、第八节 气体实验定律()固体、液体和气体1通过实验，理解查理定律和盖吕萨克定律2知道理想气体模型，能用分子运动论和统计观点解释气体实验定律3掌握气体实验定律的简单应用前面我们学习了玻意耳定律：一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强和体积成反比那么，一定质量的气体，在体积不变的情况下，压强随温度怎样变化呢？滴液瓶中装有干燥的空气，用涂有少量润滑油的橡皮塞盖住瓶口，把瓶子放入热水中，会看到塞子飞出；把瓶子放在冰水混合物中，拔掉塞子时会比平时费力，为什么？1气体在_不变的状态下，发生的变化叫做等容变化；2_质量的某种气体，在体积不变的情况下，_与_成正比；则有p_或_.此关系为查理定律在PT图上，
2、等容过程的图线是一条_3气体在_不变的状态下，发生的变化叫做等压变化体积一定 压强热力学温度 CT过原点的直线压强4_质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积与_成_比；则有V_或_.此关系为盖吕萨克定律在VT图上，等压过程的图线是一条_5理想气体：实验表明，在压强不太大，温度不太低的条件下，不论什么气体都近似符合气体实验定律，为了研究方便，我们可以设想有一种严格遵守_的气体，这样的气体称为理想气体，理想气体实际上是不存在的，它是对实际气体的一种理想化的简化模型热力学温度 正 CT一定过原点的直线三个实验定律6气体实验定律的微观解释(1)对玻意耳定律的解释：从分子动理论的观点来看，一定质量的气
3、体，温度保持不变时，气体分子的平均动能一定，气体的体积减小，分子的密集程度增大，气体的压强增大；反之，气体体积增大，分子密集程度减小，气体压强减小(2)对查理定律的解释：从分子动理论的观点来看，一定质量的气体，体积保持不变而温度升高时，分子的密集程度不变，分子的平均动能增大，因而气体的压强增大，温度降低时，情况恰好相反(3)对盖吕萨克定律的解释：一定质量的气体温度升高时，要保持压强不变，那就只能让气体体积增大才行，这时，一方面由于温度升高，分子的平均动能增大，分子对器壁单位时间内单位面积上的作用力增大，压强有增大的倾向，另一方面，由于体积的增大，分子的密集程度减小，单位时间内分子对单位面积的碰
4、撞次数减小，使压强有减小的倾向，这两种倾向抵消，所以压强保持不变查理定律的应用一定质量气体在体积不变时，压强和温度的关系是由法国科学家查理通过实验发现的，叫做查理定律一定质量的某种气体，在体积V不变的情况下，压强p与热力学温度T成正比，即这一定律适用于体积不变，温度不太低，压强不太大的情况注意：(1)在具体题目中一定要注意压强p与热力学温度T成正比，而与摄氏温度不成正比，因此应注意温度的计算灯泡内充有氮氩混合气体，如果要使灯泡内的混合气体在500时的压强不超过1个大气压，在20下充气，则灯泡内气体的压强至多能充到多少？解析：以灯泡内的气体为研究对象，温度升高时体积不变初态：温度T1(27320
5、)K293 K 末态：温度T2(273500)K773 K，压强p21 atm 由查理定律.解得P10.38 atm.答案：0.38 atm课堂训练1.（2012全国新课标）如图，由U型管和细管连接的玻璃泡A、B和C浸泡在温度均为0 的水槽中，B的容积是A的3倍.阀门S将A和B两部分隔开.A内为真空，B和C内都充有气体.U型管内左边水银柱比右边的低60mm.打开阀门S，整个系统稳定后，U型管内左右水银柱高度相等.假设U型管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积.（1）求玻璃泡C中气体的压强（以mmHg为单位）；（2）将右侧水槽的水从0 加热到一定温度时，U型管内左右水银柱高度差又为60 mm，求
6、加热后右侧水槽的水温.解析：（1）在打开阀门S前，两水槽水温均为T0=273K.设玻璃泡B中气体的压强为p1，体积为VB，玻璃泡C中气体的压强为pC，依题意有p1=pC+p式中p=60 mmHg，打开阀门S后，两水槽水温仍为T0，设玻璃泡B中气体的压强为pB，依题意，有pB=pC 玻璃泡A和B中气体的体积为V2=VA+VB 根据玻意耳定律得p1VB=pBV2 联立式，并代入题给数据得（2）当右侧水槽的水温加热至T时，U型管左右水银柱高度差为p.玻璃泡C中气体的压强为pC=pB+p 玻璃泡C中的气体体积不变，根据查理定理得联立式，并代入题给数据得T=364K.答案：（1）180 mmHg（2）3
7、64 K盖吕萨克定律的应用体积为V100 cm3的空心球带有一根有刻度的均匀长管，管上共有N101个刻度，设长管与球连接处为第一个刻度，以后顺序往上排列，相邻两刻度间管的体积为0.2 cm3，水银液滴将球内空气与大气隔开，如右图所示当温度t5 时，水银液滴在刻度为N21的地方.那么在此大气压下，能否用它测量温度？说明理由，若能，求出测量范围不计热膨胀.解析：因管口与大气相通，所以球壳内气体的体积随温度的升高而膨胀，气体做等压变化，根据盖吕萨克定律温度的增加与体积的增加成正比，所以可用来测量温度当t5 时：T0(2735)K278 K，V0(100200.2)cm3104 cm3当N1时：T12
8、67.3V1100 cm3当N101时：T2320.8V2(1001000.2)cm3120 cm3T1t1273 K，T2t2273 K，t15.7，t247.8.答案：5.7 47.8 课堂训练2.（2012上海卷）右图为“研究一定质量气体在压强不变的条件下，体积变化与温度变化关系”的实验装置示意图.粗细均匀的弯曲玻璃管A臂插入烧瓶，B臂与玻璃管C下部用橡胶管连接，C管开口向上，一定质量的气体被封闭于烧瓶内.开始时，B、C内的水银面等高.（1）若气体温度升高，为使瓶内气体的压强不变，应将C管_（填“向上”或“向下”）移动，直至_（2）（单选）实验中多次改变气体温度，用t表示气体升高的温度，
9、用h表示B管内水银面高度的改变量.根据测量数据作出的图象是()解析：（2）v与t成正比，v=Sh，S表示B管内横截面积，所以h与t成正比，选项A正确.答案：（1）向下B、C两管内水银面等高（2）ApT 图象的应用1pT图象：一定质量的某种气体，在等容过程中气体压强p和热力学温度T的图线是过原点的倾斜直线，在pT图象中，比较两个状态的体积大小，可以用这两个状态到原点连线的斜率大小来判断.如图所示，且V1V2，即体积越大，斜率越小2pt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，如图所示，等容线是一条延长线通过横轴273.15 的倾斜直线，且斜率越
10、大，体积越小，且V1V2，图象纵轴的截距p0是气体在0 时的压强(双选）如图所示，是一定质量的理想气体的三种变化过程，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pT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正确答案：AB课堂训练3一定质量的理想气体的pt图象如下图所示，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：图中横坐标表示的是摄氏温度t.若BA的延长线与t
11、轴相交在273，则表示A到B过程中体积是不变的但是，由图中无法作出这样的判定答案：DVT图象的应用1VT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直线，在VT图象中，比较两个状态的压强大小，可以用这两个状态到原点连线的斜率大小来判断，斜率越大，压强越小如下图所示，且p1pB BpCpBCVAVB DTAkodkab，故bc过程体积减小，cd过程体积增大，da过程体积增大答案：A8.（2012重庆卷）右图为伽利略设计的一种测温装置示意图，玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定量的空气.若玻璃管中水柱上升，则外界大气的变化可
12、能是（）A.温度降低，压强增大B.温度升高，压强不变C.温度升高，压强减小D.温度不变，压强减小解析：设玻璃泡中气体压强为P，外界大气压为P，则P=P+gh，且玻璃泡中气体与外界大气压温度相同，液柱上升，气体体积减小，根据理想气体状态方程可知，变大，即变大，B、C、D三项均不符合要求，A正确.9.上端开口竖直放置的玻璃管，横截面积为0.10 cm2.管中有一段15 cm长的水银柱将一些空气封闭在管中，如右图，此时气体的温度为27.当温度升高到30 时，为了使气体体积不变，需要再注入多少克水银？设大气压强为p075 cmHg且不变水银密度13.6 g/cm3.解析：以管中封闭气体为研究对象，初态：p1p0gh90 cmHg，T1300 K末态：p2(90 x)cmHg，T2303 K由查理定律得：，所以x0.9 cm注入水银的质量mxS13.60.90.10 g1.2 g.答案：1.2 g
