气体的等容变化和等压变化教学文案
气体的等容变化和等压变化3(物理教案)
§X8.2 气体的等容变化和等压变化执笔人:魏德宾[学习目标]1、 掌握查理定律及其应用,理解P —T 图象的意义2、 掌握盖••吕萨克定律及其应用,理解V —T 图象的意义[自主学习]一、 气体的等容变化1、法国科学家查理在分析了实验事实后发现,一定质量的气体在体积不变时,各种气体的压强与温度之间都有线性关系, 从图8—11甲可以看出,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 关系。
但是,如果把图8—11甲直线AB 延长至与横轴相交,把交点当做坐标原点。
建立新的坐标系(如图8—11乙所示),那么这时的压强与温度的关系就是正比例关系了。
图乙坐标原点的意义为 。
可以证明,当气体的压强不太大,温度不太低时,坐标原点代表的温度就是 。
2、查理定律的内容: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 成 比。
3、公式: 、 、 。
4、气体在体积不变的情况下,发生的状态变化过程, 叫做 过程。
表示该过程的P —T 图象称为 。
一定质量的气体的等容线是 线。
一定质量的某种气体在不同体积下的几条等容线如 图8—12所示,其体积的大小关系是 。
二、气体的等压变化1、盖••吕萨克定律内容:一定质量的某种气体,在压强不变的情况下,体积V 与热力学温度T 成 比。
2、公式: 、 、 。
3、气体在压强不变的情况下发生的状态变化的过程,叫做 过程,表示变化过程的V —T 图象称为 。
一定质量的某种气体的等压线是 线。
图8—13 中是一定质量的某种气体在不同压强下的几条等压线,其压强的大小关系是 。
[典型例题]1、 水平放置,粗细均匀,两侧都封闭的细长玻璃管中,有一段水银柱将管中气体分为两部分如图8—14所示,将玻璃管温度均匀升高的过程中,水银柱将( )A 、 向右移动B 、向左移动B 、 始终不动 D 、以上三种情况都有可能如果左边气体温度比右边温度高,在此基础上两边升高相同的温度哪?2、 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1atm ,在20℃下充气,灯泡内气体的压强至多能充到多少?P O P T/KO A A B B t/0c 273.15 图8—11 甲 乙 O P T V 1 V 2 V 3 图8—12 OV TP 1 P 2 P 3 图8—13 图8—143、 如图8—15所示,气缸A中封闭有一定质量的气体,活塞B 与A 的接触是光滑的且不漏气,B上放一重物C,B与C的总量为G,大气压为P0。
气体的等压变化和等容变化1 (教案)——高中物理人教版(2019)选择性必修三
教案讨论练习与讲课后作业①VT图像中的等压线是一条过原点的倾斜直线。
②Vt图像中的等压线不过原点,但反向延长线交t轴于-273.15 ℃。
③无论是VT图像还是Vt图像,根据其斜率都能判断气体压强的大小,斜率越大,压强越小。
(二)气体的等容变化1.等容变化:一定质量的某种气体,在□01体积不变时,压强随温度变化的过程。
2.查理定律(1)内容: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 成正比。
(2)发现者:法国科学家查理。
(3)表达式:①p=CT或pT=C;②p1T1=p2T2或p1p2=T1T2。
(4)意义:反映了一定质量的某种气体的等容变化规律。
(5)图像:如图所示。
①pT图像中的等容线是一条□07过原点的倾斜直线。
②pt图像中的等容线不过原点,但反向延长线交t轴于-273.15 ℃。
③无论是pT图像还是pt图像,根据其斜率都能判断气体体积的大小,斜率越大,体积越小。
例1:教材30页第1题(等容过程,应用查理定律)假设不漏气,得到压强为8.35×106Pa,而实际变小,可见漏气。
例2:教材30页第3题(等压过程,应用盖—吕萨克定律)通过推导和计算,知温度的变化与管内空气柱长度的变化是确定值。
三.课堂练习:教材30页第4题四.课堂总结:(见板书设计)五.学习效果检测(见学案“闯关检测题”)板书设计气体的等压变化和等容变化一.气体的等压变化盖—吕萨克定律V1 T1=V2T2或V1V2=T1T2。
二.气体的等容变化查理定律p1 T1=p2T2或p1p2=T1T2。
课后反思。
气体的等容变化和等压变化教案资料
气体的等容变化和等压变化收集于网络,如有侵权请联系管理员删除气体的等容变化和等压变化在物理学中,当需要研究三个物理量之间的关系时,往往采用“控制变量法”——保持一个量不变,研究其它两个量之间的关系,然后综合起来得出所要研究的几个量之间的关系。
一、气体的等容变化:1、等容变化:当体积(V )保持不变时, 压强(p )和温度(T )之间的关系。
2、查理定律:一定质量的气体,在体积不变的情况下,温度每升高(或降低) 1℃,增加(或减少)的压强等于它0℃时压强的1/273.或一定质量的某种气体,在体积保持不变的情况下, 压强p 与热力学温度T 成正比.3、公式:常量==1122T pT p4、查理定律的微观解释:一定质量(m )的气体的总分子数(N )是一定的,体积(V )保持不变时,其单位体积内的分子数(n )也保持不变,当温度(T )升高时,其分子运动的平均速率(v )也增大,则气体压强(p )也增大;反之当温度(T )降低时,气体压强(p )也减小。
这与查理定律的结论一致。
二、气体的等压变化:1、等压变化:当压强(p ) 保持不变时,体积(V )和温度(T )之间的关系.2、盖·吕萨克定律: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0℃时体积的1/273.收集于网络,如有侵权请联系管理员删除(℃)或一定质量的某种气体,在压强p 保持不变的情况下, 体积V 与热力学温度T 成正比. 3、公式:常量==1122T V T V 4、盖·吕萨克定律的微观解释:一定质量(m )的理想气体的总分子数(N )是一定的,要保持压强(p )不变,当温度(T )升高时,全体分子运动的平均速率v 会增加,那么单位体积内的分子数(n )一定要减小(否则压强不可能不变),因此气体体积(V )一定增大;反之当温度降低时,同理可推出气体体积一定减小三、气态方程一定质量的理想气体的压强、体积的乘积与热力学温度的比值是一个常数。
8.2 气体的等容变化和等压变化
例3.一定质量的理想气体,从图示A状态开始,经历
了B、C,最后到D状态,下列判断中正确的是(ACD)
A.A→B温度升高,压强不变 B.B→C体积不变,压强变大 C.C→D体积变小,压强变大 D.D点的压强比A点的压强小
【对点练习】(2014·福建高考)如图为一定质量理想气
相同温度的过程中,水银将( C )
A.向A端移动 C.始终不动
B.向B端移动 D.以上三种情况都有可能
假设法:假设等容变化:水银移动 的条件是 Δ PA>Δ PB
思考:如 果管竖直
PA PA TA TA
PA
PA TA
TA
能力提升(水银柱的移动问题)
例4、粗细均匀,两端封闭的细长玻璃管中,有一段水 银柱将管中气体分为A和B两部分,如图所示.已知两部 分气体A和B的体积关系是Vb=3Va,将玻璃管温度均升高
(3)图像的斜率与压强的关系 斜率越小压强越大
1、等容线 2、等压线
V2<V1
一定质量的气体,不同 体积下的图像1、2,等 容线的斜率反映了体积 的大小
P2<P1
一定质量的气体,不同 压强下的图像1、2,等 容线的斜率反映了体积 的大小
基本规律简单应用
例1、一定质量的氢气在0℃时的压强是9×104Pa, 保持氢气的体积不变,它在30℃时的压强是多大?
注意:查理定律中的温度T为热力学温度,解题时 注意单位的统一。
思考1、冬季,装有半瓶水的暖水瓶经过一个夜晚, 第二天拔瓶口的软木塞时会觉得很紧,不易拔出来, 这是什么原因?
例2.如图所示,气缸中封闭着温度为100℃的空气,一 重物用绳索经滑轮跟缸中活塞相连接,且处于平衡状 态,这时活塞离气缸底的高度为10 cm,如果缸内空气 变为0℃。 ①重物是上升还是下降? ②这时重物将从原处移动多少厘米? (设活塞与气缸壁间无摩擦)
2气体的等容变化和等压变化-人教版选修3-3教案
2气体的等容变化和等压变化-人教版选修3-3教案1. 气体的等容变化1.1 等容过程的概念等容过程是指气体在容器内体积保持不变的情况下,发生的温度、压力和物态的变化过程。
1.2 物理量计算公式在气体的等容过程中,根据热力学定律,温度、压力和物态之间有如下关系:•气体内能变化量(ΔU)= 热量(Q)•压力(P)与温度(T)之间有以下关系:P/T=k其中,k 为一个常数。
1.3 实例分析假设一个固定容积(V)中的气体被加热,则气体内能变化量(ΔU)= 热量(Q),根据热力学定律,有以下公式:Q=ΔU=c v m(ΔT)其中,c_vm 为气体的摩尔热容,m为气体的质量,ΔT为气体的温度变化量。
当气体在等容过程中压力不变时,气体的性质会随着温度的变化而发生变化。
当气体从一个温度变为另一个温度时,它内能变化量(ΔU)等于热量(Q)。
2. 气体的等压变化2.1 等压过程的概念等压过程是指气体在容器内压强保持不变的情况下,发生的温度、体积和物态的变化过程。
2.2 物理量计算公式在气体的等压过程中,根据热力学定律,温度、体积和物态之间有如下关系:•气体内能变化量(ΔU)= 热量(Q)- PV•定压热量(Q_p)= 无限小温度变化时气体的内能变化量(ΔU)•蒸汽发生冷凝时(相变过程)所释放的潜热(L)等于热量(Q),即做功为零。
2.3 实例分析假设一个固定压力(P)下的气体被加热,则气体的压强和体积都会发生变化,但气体的内能变化量(ΔU)等于热量(Q)减去压力和体积的乘积(PV)。
当气体在等压过程中温度不变时,气体的体积会随着压力的变化而发生变化。
当气体从一个体积变为另一个体积时,它内能变化量(ΔU)等于热量(Q)减去压力和体积的乘积(PV)。
总结气体的等容变化和等压变化是热力学学科中重要的研究领域,涉及温度、压力、体积和物态等多个方面的物理量计算和理解。
理解气体的等容变化和等压变化对于科学研究和实际应用都具有重要的意义。
《气体的等容变化和等压变化》教案
《气体的等容变化和等压变化》教案一、教学目标1. 让学生理解气体的等容变化和等压变化的定义及其物理意义。
2. 让学生掌握气体的等容变化和等压变化的基本公式。
3. 培养学生运用气体的等容变化和等压变化公式解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 气体的等容变化a. 等容变化的定义b. 等容变化的物理意义c. 等容变化的基本公式2. 气体的等压变化a. 等压变化的定义b. 等压变化的物理意义c. 等压变化的基本公式三、教学重点与难点1. 教学重点:a. 气体的等容变化和等压变化的定义及其物理意义。
b. 气体的等容变化和等压变化的基本公式。
2. 教学难点:a. 气体的等容变化和等压变化公式的推导。
b. 运用气体的等容变化和等压变化公式解决实际问题。
四、教学方法1. 采用讲授法,讲解气体的等容变化和等压变化的定义、物理意义和基本公式。
2. 采用案例分析法,分析实际问题,引导学生运用气体的等容变化和等压变化公式解决问题。
3. 采用互动教学法,鼓励学生提问、讨论,提高学生的参与度和积极性。
五、教学过程1. 引入:通过讲解气体的等容变化和等压变化的实例,引发学生对这两种变化的好奇心,激发学生的学习兴趣。
2. 讲解:详细讲解气体的等容变化和等压变化的定义、物理意义和基本公式。
3. 案例分析:分析实际问题,引导学生运用气体的等容变化和等压变化公式解决问题。
4. 互动环节:鼓励学生提问、讨论,解答学生在学习过程中遇到的问题。
6. 作业布置:布置一些有关气体的等容变化和等压变化的练习题,巩固所学知识。
六、教学评估1. 课堂问答:通过提问方式检查学生对气体的等容变化和等压变化的定义、物理意义和基本公式的理解程度。
2. 练习题:布置课堂练习题,检查学生运用气体的等容变化和等压变化公式解决问题的能力。
3. 课后作业:收集学生提交的课后作业,检查学生对课堂所学知识的掌握情况。
七、教学拓展1. 对比分析:让学生对比气体的等容变化和等压变化,分析它们的异同点。
《气体的等容变化和等压变化》教案
一、教学目标1. 让学生理解气体的等容变化和等压变化的定义及特点。
2. 让学生掌握气体的状态方程及其在等容变化和等压变化中的应用。
3. 培养学生运用气体状态方程分析和解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 气体的等容变化定义:在恒定体积的条件下,气体温度和压力的变化。
特点:体积V不变,状态方程PV/T=k中的k为常数。
2. 气体的等压变化定义:在恒定压力的条件下,气体体积和温度的变化。
特点:压力P不变,状态方程PV/T=k中的k为常数。
3. 气体状态方程表达式:PV/T=k含义:在一定条件下,气体的压强、体积和温度之间存在恒定的比例关系。
4. 等容变化和等压变化的联系与区别联系:都遵循状态方程PV/T=k。
区别:等容变化体积V不变,等压变化压力P不变。
三、教学方法1. 采用讲授法,讲解气体的等容变化和等压变化的定义、特点及应用。
2. 利用示例,让学生直观地理解等容变化和等压变化的过程。
3. 引导学生通过小组讨论,探讨等容变化和等压变化的联系与区别。
4. 利用练习题,巩固学生对气体状态方程的理解和应用。
四、教学重点与难点1. 教学重点:气体的等容变化和等压变化的定义及特点。
气体状态方程及其在等容变化和等压变化中的应用。
2. 教学难点:气体状态方程在复杂变化过程中的应用。
五、教学准备1. 教学课件:制作课件,包含气体等容变化和等压变化的示意图、状态方程等。
2. 教学素材:收集相关的练习题和案例,用于课堂练习和分析。
3. 教学设备:投影仪、白板、粉笔等。
六、教学过程1. 引入新课:回顾上一节课的内容,引导学生思考气体的状态方程在实际应用中的重要性。
2. 讲解等容变化:通过示例,讲解在恒定体积条件下,气体温度和压力的变化规律。
3. 讲解等压变化:通过示例,讲解在恒定压力条件下,气体体积和温度的变化规律。
4. 小组讨论:让学生分组讨论等容变化和等压变化的联系与区别,引导学生发现它们遵循相同的状态方程。
5. 练习与应用:布置练习题,让学生运用气体状态方程分析和解决实际问题。
《气体的等容变化和等压变化》教案
一、教学目标1. 让学生了解气体的等容变化和等压变化的定义及其物理意义。
2. 使学生掌握气体的状态方程,并能运用状态方程分析实际问题。
3. 培养学生的实验操作能力,提高学生对气态方程的理解和应用。
二、教学内容1. 气体的等容变化1.1 定义:在恒定温度下,气体体积不变的变化过程。
1.2 物理意义:探讨气体压强与体积的关系。
2. 气体的等压变化2.1 定义:在恒定压强下,气体体积变化的过程。
2.2 物理意义:研究气体温度与体积的关系。
3. 气体的状态方程3.1 理想气体状态方程:PV=nRT3.2 状态方程的适用条件:低压、高温、理想气体。
4. 实验操作4.1 气体的等容变化实验:通过改变恒定温度,观察气体压强的变化。
4.2 气体的等压变化实验:通过改变恒定压强,观察气体温度的变化。
三、教学方法1. 采用讲授法,讲解气体的等容变化、等压变化及状态方程的原理和应用。
2. 利用实验演示法,让学生直观地观察气体的等容变化和等压变化过程。
3. 引导学生运用讨论法,分析实验现象,探讨气态方程的内涵。
四、教学步骤1. 引入话题:通过日常生活中的实例,引发学生对气体等容变化和等压变化的兴趣。
2. 讲解气体的等容变化和等压变化的定义、物理意义及数学表达式。
3. 推导气体的状态方程,并解释其适用条件。
4. 演示气体的等容变化和等压变化实验,引导学生观察实验现象。
5. 分析实验结果,让学生运用状态方程解释实验现象。
五、教学评价1. 课堂问答:检查学生对气体等容变化、等压变化及状态方程的理解程度。
2. 实验报告:评估学生在实验操作、观察现象和分析问题方面的能力。
3. 课后作业:巩固学生对气体状态方程的应用,提高解题能力。
六、教学内容6. 实验数据分析6.1 利用实验数据,绘制压强-体积图(P-V图)和温度-体积图(T-V 图)。
6.2 分析P-V图和T-V图中的特点,验证气态方程的正确性。
7. 理想气体状态方程的应用7.1 计算气体在特定条件下的状态参数。
《气体的等容变化和等压变化》教案
一、教学目标1. 让学生理解气体的等容变化和等压变化的定义及特点。
2. 让学生掌握气体的状态方程,并能运用到实际问题中。
3. 培养学生运用数学工具解决物理问题的能力。
二、教学内容1. 气体的等容变化(1)定义:在恒定体积的条件下,气体温度和压力的变化。
(2)特点:体积不变,压力和温度成正比。
2. 气体的等压变化(1)定义:在恒定压力的条件下,气体体积和温度的变化。
(2)特点:压力不变,体积和温度成正比。
三、教学方法1. 采用讲授法,讲解气体的等容变化和等压变化的定义、特点及应用。
2. 利用数学工具,推导气体的状态方程。
3. 通过实例分析,让学生掌握气体的等容变化和等压变化在实际问题中的应用。
四、教学步骤1. 引入气体的等容变化和等压变化的定义,让学生了解两种变化的基本概念。
2. 讲解气体的状态方程,引导学生理解气体参数之间的关系。
3. 分析气体的等容变化和等压变化的特点,让学生掌握两种变化的规律。
4. 利用实例,让学生运用气体的状态方程解决实际问题。
5. 总结本节课的主要内容,布置课后作业。
五、课后作业1. 复习气体的等容变化和等压变化的定义及特点。
2. 练习运用气体的状态方程解决实际问题。
3. 思考气体变化在生产生活中的应用,举例说明。
六、教学评价1. 评价学生对气体等容变化和等压变化的定义、特点的掌握程度。
2. 评价学生对气体状态方程的理解和应用能力。
3. 评价学生在解决实际问题时的数学运用能力。
七、教学拓展1. 介绍其他气体变化现象,如等温变化、等熵变化等。
2. 探讨气体变化在现代科技领域的应用,如火箭推进、制冷技术等。
八、教学资源1. 教材或教参:《物理学》、《气体物理学》等。
2. 教学课件:展示气体等容变化和等压变化的图形、公式等。
3. 网络资源:查找相关气体变化的实例和应用。
九、教学反思1. 反思本节课的教学内容、教学方法是否适合学生的学习需求。
2. 反思教学过程中是否充分调动了学生的学习积极性,培养了学生的实践能力。
《气体的等容变化和等压变化》 讲义
《气体的等容变化和等压变化》讲义一、引入在我们的日常生活和许多科学领域中,气体的性质和变化都有着重要的作用。
今天,我们要来深入探讨气体的两种重要变化——等容变化和等压变化。
二、等容变化等容变化,顾名思义,就是在气体体积保持不变的情况下,其压强和温度之间的变化关系。
当我们把一定质量的气体封闭在一个固定体积的容器中时,比如一个坚固的气缸,如果对这个气体加热,它的温度会升高,而压强也会随之增大;相反,如果给它降温,温度降低,压强也会减小。
查理定律清晰地描述了等容变化中压强和温度的定量关系。
查理定律指出: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 成正比。
数学表达式为:\(\frac{p_1}{T_1} =\frac{p_2}{T_2}\)其中,\(p_1\)和\(T_1\)表示气体在初始状态下的压强和温度,\(p_2\)和\(T_2\)表示气体在变化后的压强和温度。
为了更好地理解等容变化,我们可以通过一个简单的实验来感受一下。
假设我们有一个带有活塞的密闭气缸,里面装有一定量的气体。
首先,我们记录下此时气体的压强和温度。
然后,用加热装置给气缸加热,同时确保活塞固定不动,也就是气体体积不变。
随着温度的升高,我们会发现压强计的示数逐渐增大。
等容变化在实际生活中有很多应用。
比如,汽车发动机的气缸在工作时,就经历了近似的等容变化过程。
三、等压变化接下来,我们来了解一下气体的等压变化。
等压变化是指一定质量的气体,在压强保持不变的情况下,体积与温度之间的变化关系。
想象一下,我们有一个气球,里面充满了一定质量的气体,并且这个气球的压强保持不变。
当我们给气球加热时,气球的体积会增大;而当我们给气球降温时,气球的体积会缩小。
盖吕萨克定律定量地描述了等压变化中体积和温度的关系。
盖吕萨克定律指出:一定质量的某种气体,在压强不变的情况下,体积 V 与热力学温度 T 成正比。
其数学表达式为:\(\frac{V_1}{T_1} =\frac{V_2}{T_2}\)这里,\(V_1\)和\(T_1\)是气体在初始状态下的体积和温度,\(V_2\)和\(T_2\)是变化后的体积和温度。
《气体的等容变化和等压变化》教案
《气体的等容变化和等压变化》教案教案:气体的等容变化和等压变化教学目标:1.了解气体的等容变化和等压变化的概念;2.了解气体的等容变化和等压变化的特点;3.能够应用所学知识解决相关问题。
教学重点和难点:1.区分气体的等容变化和等压变化;2.理解等容变化和等压变化对气体性质的影响。
教学准备:1.教学PPT;2.实验器材:气球、玻璃瓶、活塞等;3.多媒体设备。
教学过程:Step 1:导入(5分钟)用一幅图片或动画引入气体的等容变化和等压变化的概念,激发学生的兴趣。
Step 2:讲解气体的等容变化(15分钟)1.说明气体的等容变化是指在容积不变的条件下,温度和压强发生变化的现象。
2.讲解静态性质:温度升高时,分子运动速度加快,压强增加;温度降低时,则相反。
强调温度和压强的直接关系。
3.讲解动态性质:根据理想气体状态方程PV=nRT,引导学生理解等容变化对PV=nRT方程中P和T的影响。
4.结合实验演示,通过用活塞推压气体,使温度上升,让学生观察气体的等容变化现象。
Step 3:讲解气体的等压变化(15分钟)1.说明气体的等压变化是指在压强不变的条件下,温度和容积发生变化的现象。
2.由理想气体状态方程的形式PV=nRT,可以推导出V与T的关系,即等压变化时,温度和容积成正比。
强调温度和容积的直接关系。
3.结合实验演示,通过用气球膨胀来说明气体的等压变化现象,引导学生理解等压变化对PV=nRT方程中V和T的影响。
Step 4:对比分析等容变化和等压变化(15分钟)1.总结等容变化和等压变化的特点。
2.通过实例让学生理解等容变化和等压变化对气体性质的影响。
3.培养学生分析问题和解决问题的能力。
Step 5:练习和讲解案例(20分钟)1.布置练习题,让学生运用所学知识解题。
2.对学生的练习题进行讲解,解答学生的疑惑。
Step 6:拓展和应用(10分钟)应用所学知识,解决一个实际问题,如一个汽车胎在不同温度下的等容变化和等压变化。
2.3气体的等压变化和等容变化 教案
2.3气体的等压变化和等容变化〖教材分析〗本课知识主要分为四部分,其中气体的等压、等容变化与前面学习的等温变化,合为气体的三变化。
学生可能遇到的问题是气体变化规律解决实际问题,产生这一问题的原因是不会判断气体变化是等温、等容还是等压变化。
解决这一问题的方法就是多练,使学生掌握每一种变化情况。
结合三个规律的局限性,建立了理想气体模型,进而从微观上解释了气体实验定律。
〖教学目标与核心素养〗物理观念∶能建立等压过程、等容过程的物理观念,理解这两个过程状态参量的变化。
科学思维∶知道理想气体是一种理想化的物理模型,现实中并不存在,具有建构“理想化的物理模型”的意识。
科学探究:具有与他人交流成果,讨论问题的意识。
科学态度与责任∶理解物理概念的建立的过程和规律;感悟自然界的统一、和谐美;认识到气体实验的规律可以从微观解释,也可以从宏观来感受。
〖教学重难点〗教学重点:盖—吕萨克和查理定律的理解和计算。
教学难点:盖—吕萨克和查理定律的理解和计算,以及图像问题。
〖教学准备〗多媒体课件等。
〖教学过程〗一、新课引入烧瓶上通过橡胶塞连接一根玻璃管,向玻璃管中注入一段水柱。
用手捂住烧瓶,会观察到水柱缓慢向外移动,这说明了什么?实验表明:温度升高时,为了保持气体的压强不变的情况下,气体的体积要随温度的升高而增大。
二、新课教学(一)气体的等压变化1.等压变化的概念温度,压强和体积是气体的三个状态参量,对于一定质量的某种气体,让温度不变,研究压强与体积的变化关系,就是之前学习的等温变化,那如果换成压强不变,研究体积随温度的变化,那就是等压变化。
即一定质量的某种气体,在压强不变时,体积随温度变化的过程叫作气体的等压变化。
实验表面,在V —T 图像中,等压线是一条过原点的直线。
对于一定质量的气体,温度不变时,压强越大,体积就越小。
2.盖—吕萨克定律法国科学家盖—吕萨克通过研究发现这一线性关系。
得出结论:一定质量的某种气体,在压强不变的情况下,其体积与热力学温度成正比。
《第二章 3 气体的等压变化和等容变化》学历案-高中物理人教版19选择性必修第三册
《气体的等压变化和等容变化》学历案(第一课时)一、学习主题本节课的学习主题是“气体的等压变化和等容变化”。
我们将通过实验和理论分析,探究气体在压力或体积恒定条件下的变化规律,理解其背后的物理原理,并掌握相关的计算公式和实验方法。
二、学习目标1. 理解气体的等压变化和等容变化的基本概念。
2. 掌握气体的状态方程及等压变化、等容变化的数学表达式。
3. 学会通过实验观察气体的等压变化和等容变化过程,并记录实验数据。
4. 能够根据实验数据,分析并解释气体的等压变化和等容变化现象。
5. 培养学生的观察能力、实验能力和分析问题的能力。
三、评价任务1. 课堂互动评价:通过课堂提问和小组讨论,评价学生对气体的等压变化和等容变化的理解程度。
2. 实验操作评价:通过观察学生在实验过程中的操作规范性和实验结果准确性,评价学生的实验能力。
3. 作业评价:通过布置相关的课后作业,评价学生对知识点的掌握情况和解题能力。
四、学习过程1. 导入新课:通过回顾之前学习的气体相关知识,引出本节课的学习主题——气体的等压变化和等容变化。
2. 新课讲解:通过讲解和演示,使学生理解气体的等压变化和等容变化的基本概念、状态方程及数学表达式。
3. 实验演示:教师进行实验演示,让学生观察气体的等压变化和等容变化过程,并记录实验数据。
4. 学生实验:学生分组进行实验,观察并记录气体的等压变化和等容变化过程及数据。
5. 小组讨论:学生小组内交流实验结果,分析并解释气体的等压变化和等容变化现象。
6. 课堂总结:教师总结本节课的学习内容,强调重点和难点。
五、检测与作业1. 课堂检测:通过课堂小测验,检查学生对气体的等压变化和等容变化的理解程度。
2. 作业布置:布置相关的课后作业,包括填空题、选择题和计算题,以巩固学生对知识点的掌握。
六、学后反思1. 学生反思:学生应反思自己在课堂上的学习情况,包括对知识点的掌握程度、实验操作的规范性等方面。
2. 教师反思:教师应对本节课的教学过程进行反思,包括教学方法、教学效果、学生反应等方面,以便改进教学方法和提高教学效果。
《气体的等容变化和等压变化》 讲义
《气体的等容变化和等压变化》讲义一、引入在研究气体的性质时,我们常常会遇到气体的状态发生变化的情况。
其中,等容变化和等压变化是两种非常重要的变化过程。
通过深入了解这两种变化,我们能够更好地理解气体的行为和规律。
二、气体的等容变化等容变化,顾名思义,就是在气体的体积保持不变的情况下,其压强和温度发生的变化。
假设我们有一个固定体积的密闭容器,里面充满了某种气体。
当我们给这个容器加热时,气体的温度会升高。
根据查理定律,一定质量的某种气体,在体积不变的情况下,压强与热力学温度成正比。
数学表达式为:$\frac{p_1}{T_1} =\frac{p_2}{T_2}$这里,$p_1$和$T_1$是气体初始的压强和温度,$p_2$和$T_2$是变化后的压强和温度。
为了更好地理解等容变化,我们来看一个具体的例子。
假设初始时容器内气体的压强为$p_1 = 10^5$ Pa,温度为$T_1 = 300$ K。
当我们将容器加热到温度为$T_2 = 400$ K 时,根据查理定律,可以计算出变化后的压强$p_2$:$p_2 =\frac{p_1T_2}{T_1} =\frac{10^5×400}{300} ≈133×10^5$ Pa从这个例子可以看出,在等容变化中,温度升高,压强增大;温度降低,压强减小。
等容变化在日常生活中有很多实际应用。
比如,汽车发动机的气缸在工作时,就近似于等容变化。
当燃料燃烧使气缸内气体温度迅速升高时,压强增大,推动活塞做功。
三、气体的等压变化等压变化则是在气体的压强保持不变的情况下,其体积和温度发生的变化。
同样假设我们有一个密闭容器,里面充满气体,并且容器内的压强保持恒定。
当我们对容器加热时,气体的温度升高,体积会随之增大;当温度降低时,体积会减小。
根据盖吕萨克定律,一定质量的某种气体,在压强不变的情况下,体积与热力学温度成正比。
数学表达式为:$\frac{V_1}{T_1} =\frac{V_2}{T_2}$这里,$V_1$和$T_1$是气体初始的体积和温度,$V_2$和$T_2$是变化后的体积和温度。
《气体的等容变化和等压变化》教案
一、教学目标:1. 让学生了解气体的等容变化和等压变化的定义及其在实际中的应用。
2. 使学生掌握气体的状态方程,并能运用状态方程分析气体的等容变化和等压变化。
3. 培养学生的实验操作能力,通过实验观察气体的等容变化和等压变化现象。
二、教学内容:1. 气体的等容变化:定义、特点、状态方程及应用。
2. 气体的等压变化:定义、特点、状态方程及应用。
3. 气体状态方程的推导。
4. 实验操作:观察气体的等容变化和等压变化现象。
三、教学重点与难点:1. 教学重点:气体的等容变化和等压变化的定义及特点。
气体状态方程的应用。
实验操作技能的培养。
2. 教学难点:气体状态方程的推导。
理解并运用气体状态方程分析气体的等容变化和等压变化。
四、教学方法:1. 采用讲授法,讲解气体的等容变化、等压变化及气体状态方程的理论知识。
2. 利用实验演示法,让学生观察气体的等容变化和等压变化现象,提高学生的实践操作能力。
3. 采用问题驱动法,引导学生思考并解决实际问题,培养学生的解决问题的能力。
五、教学准备:1. 教学课件:制作气体等容变化、等压变化及气体状态方程的相关课件。
2. 实验器材:气压计、温度计、容器等。
3. 教学资源:相关学术论文、案例、视频等。
教案编写要根据具体的教学目标和教学内容进行,要考虑学生的实际情况,采取适当的教学方法和教学准备。
希望这个教案能对你有所帮助。
六、教学过程:1. 引入新课:通过回顾上一节课的内容,引导学生思考气体的等容变化和等压变化在实际生活中的应用。
2. 讲解气体的等容变化:介绍气体的等容变化定义、特点,讲解状态方程及其应用。
3. 讲解气体的等压变化:介绍气体的等压变化定义、特点,讲解状态方程及其应用。
4. 气体状态方程的推导:引导学生通过实验数据和理论知识推导气体状态方程。
5. 实验操作:指导学生进行实验,观察气体的等容变化和等压变化现象,让学生亲身体验并巩固理论知识。
七、课堂练习:1. 根据气体状态方程,分析一个固定容器中气体在等容变化和等压变化时的体积、压强和温度的关系。
气体的等容变化和等压变化--优质获奖精品教案 (1)
8.2气体的等容变化和等压变化(教师用书独具)●课标要求通过实验了解气体实验定律.●课标解读1.掌握查理定律和盖—吕萨克定律的内容、表达式及适用条件.2.运用查理定律和盖—吕萨克定律解决一些简单问题.3.理解p-T图象和V-T图象的物理意义.●教学地位本节主要学习查理定律和盖—吕萨克定律,并且掌握两个定律的实际应用,以及学会用P-T图象和V-T图象分析解决问题.本节内容是高考的重点.(教师用书独具)●新课导入建议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?●教学流程设计课前预习:1.看教材;2.填写【课前自主导学】⇒步骤1:导入新课:用“孔明灯”导入,提高学生兴趣⇒步骤2:老师提问:检查学生预习效果,并组织讨论⇒步骤3:师生互动完成“探究1”总结查理定律及应用⇒步骤4:学生练习,完成【迁移应用】⇓步骤6:学生练习,完成【当堂双基达标】⇐步骤5:师生互动完成“探究2”总结解题规律步骤7:课堂小结:学生总结本节内容,老师布置【课时作业】⇐课标解读重点难点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p-T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V-T图线及其物理意义.1.查理定律和盖—吕萨克定律.(重点)2.p-T图象和V-T图象.(重点)3.用p-T图象和V-T图象分析处理等容、等压变化.(难点)气体的等容变化1.基本知识(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成正比.②公式表达:p=CT或p1T1=p2T2或p1p2=T1T2.③图象表达图8-2-1④适用条件:气体的质量一定,气体的体积不变.2.思考判断(1)在等容过程中,压强p与摄氏温度成正比.(×)(2)在等容过程中,压强p与热力学温度成正比.(√)(3)等容过程的p-1T图象是一条通过原点的直线.(×)3.探究交流根据课本所给出的气体等容变化图象,试写出摄氏温标下查理定律的数学表达式.在摄氏温标下应该怎样表达查理定律?【提示】设温度为0 ℃时,一定质量的气体压强为p0,此时T=273 K;当温度为t℃时,气体压强为p,则有p0273=p(273+t),即p=p0(1+t273).气体的等压变化1.(1)等压变化质量一定的气体,在压强不变的条件下,体积随温度的变化.(2)盖—吕萨克定律①文字表述: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公式表达:V=CT或V1T1=V2T2或V1V2=T1T2.③适用条件:气体质量一定;气体压强不变.(3)图象图8-2-22.思考判断(1)气体的温度升高,气体体积一定增大.(×)(2)一定质量的气体,体积与温度成正比.(×)(3)一定质量的某种气体,在压强不变时,其V-T图象是过原点的直线.(√)3.探究交流能否参考一定质量的某种气体的等容变化的p-t图象,画出一定质量气体等压变化的V -t图象?【提示】运用“外推法”可知t=-273.15 ℃时,V=0,其V-t图象如图所示:查理定律和盖—吕萨克定律的应用1.查理定律和盖—吕萨克定律的表达式是什么?2.应用查理定律和盖—吕萨克定律应注意什么问题?3.查理定律和盖—吕萨克定律的两个重要推论是什么?1.两定律的比较定律查理定律盖—吕萨克定律表达式p1T1=p2T2=恒量V1T1=V2T2=恒量成立条件气体的质量一定,体积不变气体的质量一定,压强不变图线表达直线的斜率越大,体积越小,如图V2<V1直线的斜率越大,压强越小,如图P2<P11.应用两个公式P 1T 1=P 2T 2和V 1T 1=V 2T 2一定要将摄氏温度换算为热力学温度.2.应用两个定律一定要选择好研究对象,并分析是否符合定律的适用条件.图8-2-3(2013·沈阳高二检测)体积为V 1=100 cm 3的空心球带有一根有刻度的均匀长管,管上共有N =101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,相邻两刻度间管的容积为0.2 cm 3,水银液滴将球内空气与大气隔开,如图8-2-3所示,当温度t =5 ℃时,水银液滴在刻度为n =21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,求其测量范围,不计热膨胀.【审题指导】 压强不变→V 1T 1=ΔV ΔT→ΔT ∝ΔV → ΔV ∝Δh →ΔT ∝Δh →能测量温度【解析】 因为管口和大气相通,所以球内气体的体积随温度的升高而膨胀,气体是等压变化,根据盖—吕萨克定律:V 1T 1=V 2T 2=ΔVΔT=恒量. 温度的增加与体积的增加成正比,又V =hS +V 1,ΔV =ΔhS ,故ΔT ∝Δh ,所以可以用来测量温度.测量温度的范围应该为气体的体积从V 1=100 cm 3,等压变化到V 2=100 cm 3+100×0.2 cm 3=120 cm 3,这个范围所对应的气体温度T 1~T 2之间. 根据题意当T 0=273 K +5 K =278 K 时,气体的体积 V 0=(100+20×0.2) cm 3=104 cm 3. 根据盖—吕萨克定律: V 0T 0=V 1T 1T 1=V 1T 0V 0=100×278104 K =267.3 KV 0T 0=V 2T 2所以T 2=V 2T 0V 0=120×278104K =320.8 K267.3 K =-5.7 ℃ 320.8 K =47.8 ℃【答案】 能测量,测量温度的范围从-5.7 ℃~47.8 ℃应用查理定律和盖—吕萨克定律解题五步走1.确定研究对象,即被封闭的气体.2.分析被研究气体在状态变化时是否符合定律的适用条件. 3.确定初、末两个状态的温度、压强或温度、体积. 4.根据查理定律或盖—吕萨克定律公式列式求解. 5.求解结果并分析、检验.电灯泡内充有氮、氩混合气体,如果要使灯泡内的混合气体在500 ℃时的压强不超过一个标准大气压,则在20 ℃的室温下充气,电灯泡内气体压强至多能充到多少?【解析】 灯泡内气体初、末状态的参量为气体在500 ℃时,p 1=1 atm ,T 1=(273+500) K =773 K.气体在20 ℃时,T 2=(273+20)K =293 K.由查理定律p 1T 1=p 2T 2得p 2=T 2T 1p 1=293773×1 atm =0.38 atm.综合解题方略——气体实验定律的实际应用一容器中装有某种气体,且容器上有一小孔跟外界大气相通,原来容器内气体的温度为27 ℃,如果把它加热到127 ℃,从容器中逸出的空气质量是原来质量的多少倍?【审题指导】 由于容器有小孔与外界相通,当温度升高时,气体将从小孔逸出,这是一个变质量问题.若取原来容器中一定质量的气体作为研究对象,假设在气体升温时,逸出的气体被一个无形的膜所密闭,就变成了质量一定的气体,找出初、末状态的体积、温度,可用盖·吕萨克定律求解.【规范解答】 解法一 设逸出的气体被一个无形的膜所密封,以容器中原来的气体为研究对象,初态V 1=V ,T 1=300 K ;末态T 2=400 K ,V 2=V +ΔV .由盖·吕萨克定律V 1T 1=V 2T 2,得V T 1=V +ΔVT 2,故ΔV =V3.又因m 1=ρ(V +ΔV ),Δm =ρΔV ,ρ为127 ℃时空气密度.所以Δm m 1=ρΔVρ(V +ΔV )=V 343V =14.解法二 容器内气体在加热时,固有小孔与外界相通,气体将从小孔逸出,容器内气体密度减小,但容器内气体压强保持不变,始终等于大气压强,由盖·吕萨克定律的变形mρ1T 1=mρ2T 2得ρ1T 1=ρ2T 2. 所以ρ2ρ1=T 1T 2=34,故从容器中逸出的空气质量与原来质量之比为: Δm m =ρ1V -ρ2V ρ1V =ρ1-ρ2ρ1=14. 【答案】 141.由盖·吕萨克定律得出的推导式ρ1T 1=ρ2T 2,与气体的体积和质量无关,故本题中容器内气体被加热而溢出,但仍可选择容器内气体为研究对象,不同的是气体的状态参量不是体积,而是密度.利用该变形公式,不失为解决变质量问题的一个好方法. 2.只要气体的压强保持不变,无论质量是否改变,ρ1T 1=ρ2T 2这个关系总是成立的. 热气球就是利用这个原理制成的.热气球的下方开口处,用发热器将气球内的空气加热,减小其密度,使热气球受到外界空气的浮力超过热气球所受的重力,热气球就会上升.【备课资源】(教师用书独具)如图教8-2-1所示是伽利略设计的一种测温装置,玻璃泡A 内封有一定量气体,图教8-2-1与A 相连的管B 插在水银槽中.制作时,先给球形容器微微加热,跑出一些空气,插入水银槽中时,水银能上升到管内某一高度.试证明管内外液面高度差h 与温度t 成线性函数关系,设管B 的体积与玻璃泡A 的体积相比可略去不计.【解析】 由于管B 的体积与玻璃泡A 的体积相比可略去不计,因此玻璃泡A 内气体状态变化可认为是等容变化.制作时先给玻璃泡A 微微加热,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p 1=p 0,温度为T 1=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p 2=p 0-ρgh ,T 2=t +273.由查理定律得:p 1/T 1=p 2/T 2,p 0t 0+273=p 0-ρgh t +273,化简上式得:h =p 0(t 0-t )(t 0+273)ρg .所以h =p 0t 0(t 0+273)ρg -p 0t(t 0+273)ρgh 与t 是一次函数,即成线性关系. 【答案】 见解析1.(2013·临朐实验中学高二检测)一定质量的气体保持压强不变,它从0 ℃升到5 ℃的体积增量为ΔV 1;从10 ℃升到15℃的体积增量为ΔV 2,则( )A .ΔV 1=ΔV 2B .ΔV 1>ΔV 2C .ΔV 1<ΔV 2D .无法确定【解析】 由盖·吕萨克定律V 1T 1=V 2T 2=ΔVΔT可知ΔV 1=ΔV 2,A 正确.【答案】 A2.描述一定质量的气体作等容变化的过程的图线是图中的( )【解析】 等容变化的过程的p -t 图象在t 轴上的交点坐标是(-273 ℃,0),D 正确. 【答案】 D3.对于一定质量的气体,在体积不变时,压强增大到原来的2倍,则气体温度的变化情况是( )A .气体的摄氏温度升高到原来的2倍B .气体的热力学温度升高到原来的2倍C .气体的摄氏温度降为原来的12D .气体的热力学温度降为原来的12【解析】 由查理定律p 1T 1=p 2T 2得,T 2T 1=p 2p 1=2,而t =T -273°C ,因此热力学温度变为原来的2倍,B 正确,A 、C 、D 错误.【答案】 B 4.用易拉罐盛装碳酸饮料非常卫生和方便,但如果剧烈碰撞或严重受热会导致爆炸.我们通常用的可乐易拉罐容积V =355 mL.假设在室温(17 ℃)下罐内装有0.9 V 的饮料,剩余空间充满CO 2气体,气体压强为1 atm.若易拉罐能承受的最大压强为1.2 atm ,则保存温度不能超过多少?【解析】 取CO 2气体为研究对象,则: 初态:p 1=1 atm ,T 1=(273+17)K =290 K , 末态:p 2=1.2 atm ,T 2未知. 气体发生等容变化,由查理定律p 2p 1=T 2T 1得:T 2=p 2p 1T 1=1.2×2901K =348 K ,t =(348-273) ℃=75 ℃. 【答案】 75 ℃。
气体的等容变化和等压变化学习教案
Charles,1746-
0
0
0
t C
-273
tT K C
l823)
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一、等容变化 (biànhuà)
2.查理定律
⑴内容(nèiróng): 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成正比 。
⑵表达式:① p CT
②p1 T1
p T
2 2
⑶适用条件: 气体质量(zhìliàng)一定,体积不 ⑷变适用范围:压强不太大、温度不太低
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一、等容变化 (biànhuà)
V1
3.等容线
一定质量气体(qìtǐ)的等容线的物理意义: ①同一根等容线上各状态的体积相同
V2
V1
V2<V1
②不同体积(tǐjī)下的等容线,斜率越大,体积 (tǐjī)越小
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第六页,共18页。
一、等容变化 (biànhuà)
1℃升高到5℃,压强的增量为 2.0×103 Pa,则C [ ]
A.它从5℃升高到10℃,压强增量为2.0×103Pa B.它从15℃升高到20℃,压强增量为2.0×103Pa C.它在0℃时,压强约为1.4×105Pa D.它在0℃时,压强约为0
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练一练
(273+27)K
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第十二页,共18页。
二、等压变化 (biànhuà)
2.等压线
一定质量气体的等压线的物理(wùlǐ)意义: ①同一根等压线上各状态的压强相同
P2<P
1
②不同压强(yāqiáng)下的等压线,斜率越大,压 强(yāqiáng)越小
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气体的等容变化和等压变化[要点导学]1.这堂课学习教材第二节的内容。
主要要求如下:了解气体的等容变化和等压变化过程,理解气体p-T、v-T图象的物理意义,会用查理定律和盖·吕萨克定律解决相关问题。
知道气体实验定律的适用范围。
2.查理定律的内容是:一定质量的某种气体在体积保持不变的情况下,压强p与热力学温度T成正比,即pT=恒量。
若一定质量的气体在体积v保持不变的情况下,热力学温度由T1变化到T2,压强由p1变化到p2,则查理定律又可以表达为:____________。
3.气体的等容变化过程可以用如图所示的图象来描述。
气体从状态A变化到状态B过程中,压强p与摄氏温度t成线性关系,压强p与热力学温度T成正比。
摄氏温度0℃相当于热力学温度273.15K,计算时通常取273K,p0为0℃时气体的压强。
4.盖·吕萨克定律的内容是:一定质量的某种气体在压强保持不变的情况下,体积v与热力学温度T成正比,即vT=恒量。
若一定质量的气体在体积p保持不变的情况下,热力学温度由T1变化到T2,体积由v1变化到v2,则盖·吕萨克定律又可以表达为:____________。
5.气体的等压变化过程可以用如图所示的图象来描述。
气体从状态A变化到状态B过程中,体积v与摄氏温度t成线性关系,体积v与热力学温度T成正比。
v0为0℃时气体的体积。
6.查理定律和盖·吕萨克定律以及上节学习的玻意耳定律都是实验定律,在压强不太大、温度不太低的情况下由实验总结得到。
对于压强很大、温度很低的情况,这三个实验定律不适用。
在通常的计算中几个大气压下、零下几十摄氏度都可以算作压强不太大、温度不太低。
7.应用气体定律解决有关气体状态变化的问题时,和波意耳定律的应用一样,首先要确定哪一部分气体作为研究对象,然后分析这部分气体状态变化的过程,确定变化过程的初、末状态参量,再根据气体状态变化选择适当的定律建立各参量间的关系,解得所要求的参量。
[范例精析]例1某个汽缸中有活塞封闭了一定质量的空气,它从状态A变化到状态B,其压强p和温度T的关系如图所示,则它的体积()A.增大B.减小C.保持不变D.无法判断解析:由图可知,气体从A变化到B的过程中,AB连线过坐标原点,即压强p与热力学温度T成正比,所以是等容变化,体积一定保持不变。
本题正确选项是:C。
拓展:物理学中可以用图象来分析研究物理过程中物理量的变化关系,也可以用图象来描述物理量的变化关系,也就是说图象可以作为一种表达方式,本题中的图象给了我们信息,要学会从图中寻找已知条件.若p-T 图象如图所示,则表明气体做等压变化,根据盖·吕萨克定律,气体压强不变时,温度升高,体积增大。
答案为A 。
例2 如图所示,有一根足够长的上端开口的玻璃细管,玻璃管中用h =10cm 的水银柱封闭了一段气体,当温度为27℃时,气体的长度为l =20cm 。
现给气体加热,使水银柱上升5cm ,求此时玻璃管中气体的温度。
(设大气压强p 0=76cmHg )解析:根据题意,玻璃管中的气体做等压变化。
初状态:1300K T = 120v s =225v s = 其中s 为玻璃管横截面积 根据盖·吕萨克定律有:1212v v T T =,代入数据解得: T 2=375K ,即102℃拓展:确定研究对象,然后分析这部分气体状态变化的过程,确定变化过程的初、末状态参量,根据气体状态变化选择适当的定律建立各参量间的关系是解决有关气体状态变化问题的基本思路。
若加热的同时不断注入水银,使气体的长度l 保持不变,则温度上升到375K 的过程中需要注入多少高度的水银?解析:此过程为等容变化。
初状态:1300K T = 1086cmHg p p h =+=末状态:T 2=375K 20'p p h =+根据查理定律有:1212p p T T =,代入数据解得: h 1=21.5cm例3.如图所示,两个容器A 和B 容积不同,内部装有气体,其间用细管相连,管中有一小段水银柱将两部分气体隔开。
当A 中气体温度为t A =27℃,B 中气体温度为t B =7℃时,水银柱恰好在管的中央静止。
若对两部分气体加热,使它们的温度都升高10℃,则水银柱是否移动?若要移动的话,将向哪个方向移动?解析:本题涉及到两部分气体,水银柱的移动由两部分气体的压强差决定。
可以先假设水银柱不动,A 、B 两部分气体都做等容变化,分别研究它们的压强变化。
对A 有:''A A A A P P T T = 得:''A A A A T P P T = (1) 对B 有:''B B B BP P T T = 得:''B B B B T P P T = (2) 比较(1)、(2)P A =P B ,''2732710273710273272737A B A B T T T T ++++=<=++ 所以''A B P P <,水银柱向A 侧移动拓展:如图两端封闭竖直放置的细管中有一段水银柱,将管中空气分隔成两部分,两部分气体温度相同,水银柱静止。
现保持细管竖直,使两部分空气同时升高相同的温度。
问:细管中的水银柱如何移动?解析:本题也可以假设水银柱不动,两部分气体都做等容变化,对A 有:''A A A A P P T T = 得:''A A A A T P P T = (1) 对B 有:''B B B B P P T T = 得:''B B B B T P P T = (2) 比较(1)、(2)A B T T =,''A B T T =,A B P P <所以:''A B A B P P P P -<-,水银柱将向上移动。
例4 :一个敞口的瓶子,放在空气中,气温为27℃。
现对瓶子加热,由于瓶子中空气受热膨胀,一部分空气被排出。
当瓶子中空气温度上升到57℃时,瓶中剩余空气的质量是原来的几分之几?解析:本题看起来瓶子中空气的质量是变化的,但如果把排出瓶子外的气体一起考虑,仍然是一定质量的问题,仍可用气体定律求解。
如图所示:过程中由于瓶子一直敞口,空气的压强不变。
设瓶子的容积v 0,加热后排出的空气体积为v ,则:T 1=27+273=300K ,v 1= v 0;T 2=57+273=330K ,v 2= v 0+v根据等压变化盖·吕萨克定律有: 0012v v v T T +=, 代入数据解得:001011v v v =+,所以剩余在瓶子里的空气质量为原来的1011。
[能力训练]1.对于一定质量的气体,下列说法中正确的是 ( )A .如果保持温度不变,则体积越小,压强越大B .如果保持体积不变,则温度越高,压强越大C .如果保持压强不变,则体积越小,温度越高D .如果保持温度不变,则体积越小,内能越多2.封闭在贮气瓶中的某种气体,当温度升高时,下列说法中正确的是(容器的膨胀忽略不计)( )A .密度不变,压强增大B. 密度不变,压强减小C. 压强不变,密度增大D. 压强不变,密度减小3.如图所示在气缸中用活塞封闭一定质量的气体,活塞与缸壁间的摩擦不计,且不漏气,将活塞用绳子悬挂在天花板上,使气缸悬空静止。
若大气压不变,温度降低到某一值,则此时与原来相比较 ( )A .绳子张力不变B .缸内气体压强变小C .绳子张力变大D .缸内气体体积变小4.如图所示,用橡皮帽堵住注射器前端的小孔,用活塞封闭了一部分空气在注射器中,当把注射器竖直放入热水中后,不计摩擦,下列说法中正确的是A .气体压强不变B .气体温度升高C .气体压强增大D .活塞将向上移动5.下列各图中,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,各图中正确描述一定质量气体等压变化规律的是 ( )6.如图所示,ac 和bd 为两条双曲线,是一定质量的同种理想气体的两条等温线,过(0,p 1)点作横轴的平行线,过(V 1,0)点作纵轴的平行线,与图线交于a ,b ,c ,d 四点,已知线段c V 1∶cd =1∶2,则: ( )A .T a =3T bB .T b =3T aC .P d =3P cD .v a =3v b7.家用白炽灯泡中充有氩气,设灯泡发光工作时灯泡中气体的平均温度为137℃,且灯泡中气压超过1.2大气压灯泡将炸裂,则常温下(可视作27℃)给灯泡内充氩气的压强不得超过多大?8.如图,圆管形容器抽成真空,顶板上拴一弹簧,弹簧下挂一活塞,活塞与器壁间摩擦不计,当活塞触及底部时,活塞的重力恰好跟弹簧的弹力平衡,给活塞下方充入温度为T 1开的某种气体,气柱的高度为h 米,若将气体温度升高到T 2开时,气体的高度为h 2=?(设整个过程弹簧均处于伸长状态)9.装在容器中的气体,体积为4×10-3m 3,压强为2.0×105Pa ,温度为300K 。
先让气体发生等容变化,压强增大为原来的2倍,然后让气体发生等温变化,压强又降低到原来的数值,求气体末状态时的体积和温度。
10.有一真空容器,在温度为0℃时,容器内的气压为10-8帕。
试估算该容器内1厘米3气体中的分子数。
(估算取一位有效数字即可,1标准大气压=1×105帕,阿伏伽德罗常数N=6×1023摩-1,标准状况下1摩尔气体的体积是22.4升)11.如图,盛水的烧杯固定在铁架台上,将带刻度的注射器中封闭一部分空气竖直地浸入盛在烧杯的水中,要使封闭着的空气始终没在水中,然后在烧杯底部加热,在烧杯的水中插温度计可测量水的温度,如何利用这个装置研究气体在压强不变的条件下,其体积与温度之间的关系.(1)写出操作步骤:(2)根据要测量的物理量,设计一张记录数据的表格[素质提高]12.如图所示,1、2、3三支管内径相同,管内水银面相平,三支管中都封闭有温度相同的空气,2管中的空气柱最长,3管中的空气柱最短,则( )A.三支管内气体降低相同温度时,三支管内水银面仍一样高B.三支管内气体降低相同温度时,2管水银面最高C.打开开关K,让水银流出一小部分,3管水银面最高D.打开开关K,让水银流出一小部分,2管水银面最高13.如图所示,一端封闭的均匀玻璃管水平段长15cm,竖直段充满水银,水平段与水银槽内液面高度差为25cm,当大气压强为750mmHg,温度为7o C时,水平段内被封闭的空气柱长度为14cm.求:当温度为37o C时,管内空气柱长度是多少?14.如图所示,一个内壁光滑的圆柱形汽缸竖直放在水平地面上,汽缸内部横截面积是s,用质量为m的活塞在汽缸内封闭一定质量的气体,活塞可以在缸内无摩擦地滑动,外界大气压为p0。