第8章 2 气体的等容变化和等压变化-2021-2022学年高中物理选修3-3【名师导航】同步Word教参(人教版)

2　气体的等容变化和等压变化 [学习目标]　1.知道什么是等容变化，理解查理定律的内容和公式．(重点)2.掌握等容变化的p ­T图线、物理意义并会应用．(重点、难点)3.知道什么是等压变化，理解盖­吕萨克定律的内容和公式．(重点)4.掌握等压变化的V­T图线、物理意义并会应用．(重点、难点) 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成正比． (2)公式表达：p＝CT或＝或＝. (3)图象：从图甲可以看出，在等容过程中，压强p与摄氏温度t是一次函数关系，不是简单的正比例关系．但是，如果把图甲中的直线AB延长至与横轴相交，把交点当作坐标原点，建立新的坐标系(如图乙所示)，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气体压强为0时，其温度为0 K．可以证明，新坐标原点对应的温度就是0_K. 甲　　　　　　乙 (4)适用条件：气体的质量一定，气体的体积不变． 二、气体的等压变化 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＝或＝. (3)适用条件：气体质量一定；气体压强不变． (4)等压变化的图象：由V＝CT可知在V­T坐标系中，等压线是一条通过坐标原点的倾斜的直线．对于一定质量的气体，不同等压线的斜率不同．斜率越小，压强越大，如图所示，p2>(选填“>”或“<”)p1. 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)在质量和体积不变的情况下，气体的压强与摄氏温度成正比． (×) (2)等容变化的p­T图线是一条过坐标原点的直线． (√) (3)一定质量的气体，若体积变大，则温度一定升高. (×) (4)一定质量的某种气体，在压强不变时，其V­T图象是过原点的直线． (√) (5)pV＝C，＝C，＝C，三个公式中的常数C是同一个数值． (×) 2．(多选)下列描述一定质量的气体作等容变化的过程的图线不正确的是(　　) ABC　[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；p ­T图象是过原点的直线，E正确．] 3．在密封容器中装有某种气体，当温度从50 ℃升高到100 ℃时，气体的压强从p1变到p2，则为__________． [解析]　由于气体做等容变化，所以＝＝＝. [答案]　 气体的等容变化 1．查理定律的适用条件 压强不太大，温度不太低的情况．当温度较低，压强较大时，气体会液化，定律不再适用． 2．公式变式 由＝得＝或Δp＝p1，ΔT＝T1. 3．等容线 (1)p ­T图象 ①意义：反映了一定质量的气体在等容变化中，压强p与热力学温度T成正比． ②图象：过原点的直线． ③特点：斜率越大，体积越小 (2)p­t图象 ①意义：反映了一定质量的气体在等容变化中，压强p与摄氏温度t的线性关系． ②图象：倾斜直线，延长线与t轴交点为－273.15 ℃. ③特点：连接图象中的某点与(－273.15 ℃，0)连线的斜率越大，体积越小． 【例1】　有人设计了一种测温装置，其结构如图所示，玻璃泡A内封有一定量气体，与A相连的B管插在水槽中，管内水银面的高度x即可反映泡内气体的温度，即环境温度，并可由B管上的刻度直接读出．设B管的体积与A玻璃泡的体积相比可忽略不计．在1标准大气压下对B管进行温度刻度(1标准大气压相当于76 cmHg的压强，等于101 kPa)．已知当温度t1＝27 ℃时，管内水银面高度x＝16 cm，此高度即为27 ℃的刻度线，问t＝0 ℃的刻度线在何处？ [解析]　选玻璃泡A内的一定量的气体为研究对象，由于B管的体积可略去不计，温度变化时，A内气体经历的是一个等容过程． 玻璃泡A内气体的初始状态：T1＝300 K， p1＝(76－16) cmHg＝60 cmHg； 末态，即t＝0 ℃的状态：T0＝273 K. 由查理定律得p＝p1＝×60 cmHg ＝54.6 cmHg. 所以t＝0 ℃时水银面的高度，即刻度线的位置是 x0＝(76－54.6) cm＝21.4 cm. [答案]　21.4 cm 利用查理定律解题的一般步骤 (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成立条件，即是否是质量和体积保持不变． (3)确定初、末两个状态的温度、压强． (4)按查理定律公式列式求解，并对结果进行讨论． 1．有一上端开口、竖直放置的玻璃管，管中有一段15 cm长的水银柱将一些空气封闭在管中，如图所示，此时气体的温度为27 ℃.当温度升高到30