高中物理第八章气体2气体的等容变化和等压变化课堂互动学案新人教选修

2气体的等容变化和等压变化
讲堂互动
三点分析
1.对查理定律和盖·吕萨克定律的理解及应用
(1)查理定律
①可表示为P
=恒量或
P
1
P
2 . T T1T2
②它的合用范围温度不太低，压强不太大.
③应用时注意单位一致 .
④据等比定理可得P t =P0(1t
) .即必定质量的气体，在体积不变时，温度每高升( 或降273
1 .
低)1 ℃，增大 ( 或减小 ) 的压强等于它在 0℃时压强的
273 (2)盖·吕萨克定律
①可写成V
=恒量或许
V
1
V
2 . T T1T2
②合用范围是温度不太低和压强不太大.
③解决实质问题时要单位一致.
④运用等比定理可得
t
V t =V0(1+).
273
即：必定质量的气体，在压强不变的条件下，温度每高升( 或降低增添(或减小)的体
积等于它在 0℃时体积的
t
. 273
2.等容线和等压线的分析及应用
(1) 等容线
必定质量的气体，体积不变时，压强与热力学温度成正比，在
点的直线，图中8-2-3 中， A、B 两状态体积相等.
P— T 坐标系中等容线为过原
图 8-2-3
(2)等压线
因 m，P 必定， V 与 T 成正比，在 V— T 图中，等压线应为过原点的直线 . 图 8-2-4 中， A、 B 两状态压强是同样的 .
图8-2-4
各个击破
【例 1】如图 8-2-1所示，是伽利略设计的一种测温装置，玻璃泡 A 内封有必定质量的空气，与 A 相连的 B 管插在水银槽中. 制作时，先给球形容器微加热，跑出一些空气，插入水
银槽中时，水银能上涨到管内某一高度. 试证明管内外液面高度差h 与温度 t 成线性函数关系. 设 B 管的体积与 A 泡的体积对比可略去不计.
图 8-2-1
证明：因为题设 B 管的体积与 A 泡的体积对比可略去不计，所以A泡内气体状态变化可以为
是等容变化 . 制作时先给玻璃泡 A 轻轻加热，跑出一些空气. 设此时温度为t 0，管内气体的状
态为初状态，则 p1=p0，温度为 T1=t 0+273. 把细管插入水银槽中，管内外水银面的高度差为h，此时管内气体的状态为末状态，则
p2=p0 - ρ gh， T2=t+273
由查理定律得：p1/T 1=p2/T 2
P0P0gh
t0 273t 273
化简上式得： h
p0 (t0t ) (t0 273) g
对上式进行议论 . 当外界大气压p0不变时，上式变成：
p0t0p0t
h
(t0273)g
(t0 273) g
设 a p0 t0， b p0
273)273) g
(t0g(t0
∴h=a-bt,h与 t 是一次函数 , 即成线性关系 .
类题操练 1上端张口竖直搁置的玻璃管，内横截面积为0.10 cm 2. 管中有一段 15 cm 长的水银柱将一些空气关闭在管中，如图 8-2-2 ，此时气体的温度为27℃. 当温度高升到 30℃时，为了负气体体积不变，需要再注入多少克水银？设大气压强为p0=75 cmHg且不变 . 水银密度ρ=13.6 × 103 kg/m 3.
图 8-2-2
分析： 设再注入水银柱长 x cm ，以关闭在管中气体为研究对象 初态： p =p +p =90 cmHg ，T =300 K
10
h
1
未态： p 2=(90+x) cmHg ， T 2=303 K 由查理定律 p /T 2
=p /T 1
代入已知数据得 x=0.9 cm
2
1
则注入水银的质量 m=ρ xs=13.6 ×0.9 ×0.1 g=1.2 g
答案： m=1.2 g
【例 2】 如图 8-2-5
所示，必定质量的理想气体的三种变化过程，以下四种解说中，哪些
是正确的？
图
8-2-5
A.a 到 d 的过程气体体积增添
B.b 到 d 的过程气体体积不变
C.c 到 d 的过程气体体积增添
D.a
到 d 的过程气体体积减小
分析： 在 P — T 图线上等容线的延伸线是过原点的直线，且体积越大，直线的斜率越小，由 此可见， V a ＜V b ＜ V c ，所以选项 AB 是正确的 . 答案： AB
类题操练 2
必定质量的某种气体从状态
A 经状态 C 变化到状态
B ，如图 8-2-6 所示 (
)
图 8-2-6
A. 在 A 到 C 的过程中气体的压强不停增大
B. 在 C 到 B 的过程中气体的压强不停变小
C.在状态 A 时，气体的压强最大
D.在状态 B 时，气体的压强最大
分析： 在 V — T 图线上等压线的延伸线是过原点的直线，且压强越大，直线的斜率越小，由
此可见从状态 A 到状态 C 再到状态 B ，压强向来增大，故正确选项为 AD
答案： AD。