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高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-3第八章 气体2 气体的等容变化和等压变化备课课件ppt
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【例1】如图8-2-3所示甲、乙为一定质量的某种气体的等容或等压变化图象，关于这两个图象的正确说法是A.甲是等压线，乙是等容线B.乙图中p-t线与t轴交点对应的温度是-273.15 ℃，而甲图中V-t线与t轴的交点不一定是-273.15 ℃C.由乙图可知，一定质量的气体，在任何情况下都是p与t成直线关系D.乙图表明随温度每升高1 ℃，压强增加相同，但甲图随温度的升高压强不变【思路点拨】V-t线或p-t线特点，可先由V -T、p-T及T=t+273.15推出V-t及p-t的函数关系，再加以判定.【自主解答】选A、D.由查理定律p=CT=C（t+273.15）及盖—吕萨克定律V=CT=C（t+273.15）可知，甲图是等压线，乙图是等容线，故A正确；由“外推法”可知两种图线的反向延长线与t轴的交点温度为-273.15 ℃，即热力学温度的0 K，故B错；查理定律及盖—吕萨克定律是气体的实验定律，都是在温度不太低、压强不太大的条件下得出的，当压强很大，温度很低时，这些定律就不成立了，故C错；由于图线是直线，故D正确.【变式训练】一定质量的某种气体在等容变化过程中，已知0 ℃的压强为p0，求温度为t ℃时压强为多大？并判断温度每上升1 ℃，压强增加数值有何特点？【解析】设温度为t ℃时压强为p，由查理定律知即所以变形得即温度每升高1 ℃，压强增加数值相等,为0 ℃压强的答案： 数值相等,为0 ℃压强的【例2】如图8-2-5所示,两端封闭粗细均匀,竖直放置的玻璃管内有一段长为h的水银柱,将管内气体分为两部分.已知l2=2l1,若使两部分气体同时升高相同的温度,管内水银柱将如何运动?(设原来温度相同)【思路点拨】本题可按以下思路进行解题:【标准解答】此类问题的解答方法一般有“假设法”和“极限法”两种.假设法:先假设管内水银柱相对玻璃管不动,即两段空气柱体积不变,用查理定律求得两气柱压强增量Δp1和Δp2,进而比较压强增量的大小.若Δp1=Δp2,水银柱不会移动;若Δp1>Δp2,水银柱向上移动;若Δp1<Δp2,水银柱向下移动.(注意:若降温时,当Δp1>Δp2,即p1比p2减小得快时,水银柱向下移动;当Δp1<Δp2,即p2比p1减小得快时,水银柱向上移动.)由查理定律的公式和等容图线可判断,因此此题的假设法从两个方面来解:(1)利用公式:由查理定律,对于上段气柱有:p2′/T2′=p2/T2,得p2′=p2T2′/T2.Δp2=p2′-p2=p2T2′/T2-p2,即Δp2=ΔT2p2/T2.同理对于下段气柱可得:Δp1=ΔT1p1/T1,因为p1=p2+h>p2,ΔT1=ΔT2,T1=T2,所以Δp1>Δp2,即水银柱向上移动.(2)利用图象:首先在同一p-T图线上画出两段气柱的等容图线,如图所示.由于两气柱在相同温度T1下压强不同,所以它们等容线的斜率也不同,气柱l1的压强较大,等容线的斜率也较大.从图中可以看出,当两气柱升高相同温度ΔT时,其压强的增量Δp1>Δp2,所以水银柱向上移动.极限法:(1)由于管上段气柱压强p2较下段气柱压强p1小,设想p2→0,即管上部认为近似为真空,于是立即得到：温度T升高,水银柱向上移动.(2)假设两部分气体温度降低到0 K,则上下两部分气体的压强均为零,故降低相同温度时水银柱下降,那么升高相同温度水银柱会上升.【变式训练】如图8-2-6所示,A,B两容器容积相等,用粗细均匀的细玻璃管连接,两容器内装有不同气体,细管中央有一段水银柱,在两边气体作用下保持平衡时,A中气体的温度为0 ℃,B中气体温度为20 ℃,如果将它们的温度都降低10 ℃,则水银柱将（ ）A.向A移动B.向B移动C.不动D.不能确定【解析】选A.由 ,可知Δp∝ ,所以A部分气体压强减小的多,水银柱将向左移.1.对于一定质量的气体,在体积不变时,压强增大到原来的二倍,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二倍B.气体的热力学温度升高到原来的二倍C.气体的摄氏温度降为原来的一半D.气体的热力学温度降为原来的一半【解析】选B.一定质量的气体体积不变时,压强与热力学温度成正比,即 ,得 ,B正确.2.（2010·临汾高二检测）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ΔV1;从10 ℃升到15 ℃的体积增量为ΔV2,则（ ）A.ΔV1=ΔV2 B.ΔV1>ΔV2C.ΔV1<ΔV2 D.无法确定【解析】选A.由盖—吕萨克定律 可知ΔV1=ΔV2.3.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8-2-7所示.已知两部分气体A和B的体积关系是VB=3VA，将玻璃管两端空气均升高相同温度的过程中，水银柱将（ ）A.向A端移动B.向B端移动C.始终不动D.以上三种情况都有可能【解析】选C.设水银柱不移动，由查理定律可知 ，ΔT、T、p相同，Δp相同，所以水银柱不移动，C对.4.一定质量的气体，如果保持它的压强不变，降低温度使它的体积为0 ℃时体积的 倍，则此时气体的温度为 （ ）A.-273/n ℃ B.-273(1-n)/n ℃C.-273(n-1)/n ℃ D.-273n(n-1) ℃【解析】选C.0℃时的体积为V0，温度T0=273 K.设此时温度T=273+ t，则体积 .由盖—吕萨克定律 ,得 ,整理得t=-273(n-1)/n ℃,故选C.5.某登山运动员在一次攀登珠穆朗玛峰的过程中,他手表的表面玻璃突然爆裂,而这时手表没有受到任何撞击,通过调查发现该手表的出厂参数为27 ℃时表内气体压强为1×105 Pa.当内外压强差超过6×104 Pa时,手表表面玻璃可能爆裂,若已知当时气温是-13 ℃,那么手表表面玻璃爆裂时表内气体压强为多少?【解析】由查理定律可得:答案:8.7×104 Pa一、选择题（本大题共5小题，每小题5分，共25分，每小题至少一个选项符合题意）1.（2010·东营高二检测）一定质量的气体，在体积不变时，温度由50 ℃加热到100 ℃，气体的压强变化情况是（ ）A.气体压强是原来的2倍B.气体压强比原来增加了C.气体压强是原来的3倍D.气体压强比原来增加了【解析】选D.根据查理定律 得 ,即压强变为原来的 倍. ,气体压强比原来增加了 ，所以正确答案为D.2.如图1所示是一定质量的气体从状态A经B到状态C再到状态A的p-T图象,由图可知（ ）A.VA=VBB.VB>VCC.VB=VCD.VA>VC【解析】选A.A沿直线到B是等容过程,因此VA=VB,故A项正确;连接OC可知,直线OC的斜率比直线OB的斜率小,因此VBTB=TCB.TA>TB>TCC.TA=TB>TCD.TA
【例1】如图8-2-3所示甲、乙为一定质量的某种气体的等容或等压变化图象，关于这两个图象的正确说法是A.甲是等压线，乙是等容线B.乙图中p-t线与t轴交点对应的温度是-273.15 ℃，而甲图中V-t线与t轴的交点不一定是-273.15 ℃C.由乙图可知，一定质量的气体，在任何情况下都是p与t成直线关系D.乙图表明随温度每升高1 ℃，压强增加相同，但甲图随温度的升高压强不变【思路点拨】V-t线或p-t线特点，可先由V -T、p-T及T=t+273.15推出V-t及p-t的函数关系，再加以判定.【自主解答】选A、D.由查理定律p=CT=C（t+273.15）及盖—吕萨克定律V=CT=C（t+273.15）可知，甲图是等压线，乙图是等容线，故A正确；由“外推法”可知两种图线的反向延长线与t轴的交点温度为-273.15 ℃，即热力学温度的0 K，故B错；查理定律及盖—吕萨克定律是气体的实验定律，都是在温度不太低、压强不太大的条件下得出的，当压强很大，温度很低时，这些定律就不成立了，故C错；由于图线是直线，故D正确.【变式训练】一定质量的某种气体在等容变化过程中，已知0 ℃的压强为p0，求温度为t ℃时压强为多大？并判断温度每上升1 ℃，压强增加数值有何特点？【解析】设温度为t ℃时压强为p，由查理定律知即所以变形得即温度每升高1 ℃，压强增加数值相等,为0 ℃压强的答案： 数值相等,为0 ℃压强的【例2】如图8-2-5所示,两端封闭粗细均匀,竖直放置的玻璃管内有一段长为h的水银柱,将管内气体分为两部分.已知l2=2l1,若使两部分气体同时升高相同的温度,管内水银柱将如何运动?(设原来温度相同)【思路点拨】本题可按以下思路进行解题:【标准解答】此类问题的解答方法一般有“假设法”和“极限法”两种.假设法:先假设管内水银柱相对玻璃管不动,即两段空气柱体积不变,用查理定律求得两气柱压强增量Δp1和Δp2,进而比较压强增量的大小.若Δp1=Δp2,水银柱不会移动;若Δp1>Δp2,水银柱向上移动;若Δp1<Δp2,水银柱向下移动.(注意:若降温时,当Δp1>Δp2,即p1比p2减小得快时,水银柱向下移动;当Δp1<Δp2,即p2比p1减小得快时,水银柱向上移动.)由查理定律的公式和等容图线可判断,因此此题的假设法从两个方面来解:(1)利用公式:由查理定律,对于上段气柱有:p2′/T2′=p2/T2,得p2′=p2T2′/T2.Δp2=p2′-p2=p2T2′/T2-p2,即Δp2=ΔT2p2/T2.同理对于下段气柱可得:Δp1=ΔT1p1/T1,因为p1=p2+h>p2,ΔT1=ΔT2,T1=T2,所以Δp1>Δp2,即水银柱向上移动.(2)利用图象:首先在同一p-T图线上画出两段气柱的等容图线,如图所示.由于两气柱在相同温度T1下压强不同,所以它们等容线的斜率也不同,气柱l1的压强较大,等容线的斜率也较大.从图中可以看出,当两气柱升高相同温度ΔT时,其压强的增量Δp1>Δp2,所以水银柱向上移动.极限法:(1)由于管上段气柱压强p2较下段气柱压强p1小,设想p2→0,即管上部认为近似为真空,于是立即得到：温度T升高,水银柱向上移动.(2)假设两部分气体温度降低到0 K,则上下两部分气体的压强均为零,故降低相同温度时水银柱下降,那么升高相同温度水银柱会上升.【变式训练】如图8-2-6所示,A,B两容器容积相等,用粗细均匀的细玻璃管连接,两容器内装有不同气体,细管中央有一段水银柱,在两边气体作用下保持平衡时,A中气体的温度为0 ℃,B中气体温度为20 ℃,如果将它们的温度都降低10 ℃,则水银柱将（ ）A.向A移动B.向B移动C.不动D.不能确定【解析】选A.由 ,可知Δp∝ ,所以A部分气体压强减小的多,水银柱将向左移.1.对于一定质量的气体,在体积不变时,压强增大到原来的二倍,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二倍B.气体的热力学温度升高到原来的二倍C.气体的摄氏温度降为原来的一半D.气体的热力学温度降为原来的一半【解析】选B.一定质量的气体体积不变时,压强与热力学温度成正比,即 ,得 ,B正确.2.（2010·临汾高二检测）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ΔV1;从10 ℃升到15 ℃的体积增量为ΔV2,则（ ）A.ΔV1=ΔV2 B.ΔV1>ΔV2C.ΔV1<ΔV2 D.无法确定【解析】选A.由盖—吕萨克定律 可知ΔV1=ΔV2.3.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8-2-7所示.已知两部分气体A和B的体积关系是VB=3VA，将玻璃管两端空气均升高相同温度的过程中，水银柱将（ ）A.向A端移动B.向B端移动C.始终不动D.以上三种情况都有可能【解析】选C.设水银柱不移动，由查理定律可知 ，ΔT、T、p相同，Δp相同，所以水银柱不移动，C对.4.一定质量的气体，如果保持它的压强不变，降低温度使它的体积为0 ℃时体积的 倍，则此时气体的温度为 （ ）A.-273/n ℃ B.-273(1-n)/n ℃C.-273(n-1)/n ℃ D.-273n(n-1) ℃【解析】选C.0℃时的体积为V0，温度T0=273 K.设此时温度T=273+ t，则体积 .由盖—吕萨克定律 ,得 ,整理得t=-273(n-1)/n ℃,故选C.5.某登山运动员在一次攀登珠穆朗玛峰的过程中,他手表的表面玻璃突然爆裂,而这时手表没有受到任何撞击,通过调查发现该手表的出厂参数为27 ℃时表内气体压强为1×105 Pa.当内外压强差超过6×104 Pa时,手表表面玻璃可能爆裂,若已知当时气温是-13 ℃,那么手表表面玻璃爆裂时表内气体压强为多少?【解析】由查理定律可得:答案:8.7×104 Pa一、选择题（本大题共5小题，每小题5分，共25分，每小题至少一个选项符合题意）1.（2010·东营高二检测）一定质量的气体，在体积不变时，温度由50 ℃加热到100 ℃，气体的压强变化情况是（ ）A.气体压强是原来的2倍B.气体压强比原来增加了C.气体压强是原来的3倍D.气体压强比原来增加了【解析】选D.根据查理定律 得 ,即压强变为原来的 倍. ,气体压强比原来增加了 ，所以正确答案为D.2.如图1所示是一定质量的气体从状态A经B到状态C再到状态A的p-T图象,由图可知（ ）A.VA=VBB.VB>VCC.VB=VCD.VA>VC【解析】选A.A沿直线到B是等容过程,因此VA=VB,故A项正确;连接OC可知,直线OC的斜率比直线OB的斜率小,因此VB
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