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高三物理 8.2 气体的等容变化和等压变化学案 新人教版选修3-3


8.2 气体的等容变化和等压变化
[学习目标] 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] 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 。可以证明,当气体 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 的压强不太大,温度不太低时,坐标原点代表的温度就是 。 P B O t/0c 甲 图 8—11 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 比。 度T成 3、公式: 、 、 。 P V1 4、气体在体积不变的情 况下,发生的状态变化过程, V2 叫做 过程。表示该过程的 P—T 图象称为 V3 。一定质量的气体的等容线是 线。 O 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 T 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。 P1 V 2、公式: 、 、 。 P2 3、气体在压强不变的情况下发生的状态变化的过程, P3 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 O 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 图 8—13 T 的大小关系是 。 O 273.15 T/K 乙 A P B A

[典型例题] 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 图 8—14
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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?

3、 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。当气缸内气体温度是 20℃时, 活塞与气缸底部距离为 h1;当气缸内气体温度是 100℃时活塞与气缸底部的距离是多少? C
[来源:学,科,网 Z,X,X,K]

A

B

图 8—15 4、 如图 8—16 甲所示, 是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的V—T图 5 象。已知气体在状态A时的压强是1.5×10 Pa (1) 说出从A到B过 程中压强变化的情形,并根据图象提供的信息,计算图中TA 的温度值。 (2) 请在图乙坐标系中,作出由 状态A经过状态B变为状态C的P—T图象,并 在图线相应位置上标出字母A、B、C。如果需要计算才能确定有关坐标值,请写出计算过 程。 P/105Pa V/m3 2.0 B C 0.6 1.5 A 0.4 1.0 0.5 T/K T/K O O 100 200 300 400 TA 300 400 甲 图 8—16 乙

[当堂达标] 当堂达标]
1、 如图 8—17 所示,竖直放置,粗细均匀, 两端封闭的玻璃管中有一段水银,将空 气隔成 A、B 两部分,若使管内两部分气体的温度同时升高相同的温度,则管内的水银柱将 向哪个方向移动? B h A 图 8—17
[来源:学&科&网 Z&X&X&K]

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2、 一定质量的气体,在体积不变的情况下,温度由 0 C 升高到 10 C 时,其压强的增量 0 0 为△P1,当它由 100 C 升高到 110 C 时,其压强的增量为△P2,则△P1 与△P2 之比是 。 0 0 3、设大气压强保持不变,当室温由 6 C 升高到 27 C 时,室内的空气将减少 %。 4、使一定质量的理想气体按图中箭头所示的顺序变化,图线 BC 是一段以纵、横轴为渐 近线的双曲线。 (1)已知气体在状态 A 的温度 TA=300K,求气体在状态 B、C、D 的温度各是多少? (2)将上 述状态变化过程在图 8—18 乙中画出,图中要标明 A、B、C、D 四点,并且要 画箭头表示变化的方向,说明每段图线各表示什么过程? V/L P/atm 50 A B 4 40 30 C 2 20 D V/L 10 T/K 0
[来源:Z,xx,k.Com]

0

0

10 20 30 40 甲

0 图 8—18

300 乙

600

[能力训练] 能力训练]
1、 下面图中描述一定质量的气体做等容变化的过程的图线是( ) P P P P

t/0C O T O T O T -273 O A B C D 0 0 2、 一个密闭的钢管内装有空气,在温度为 20 C 时,压强为 1atm,若温度上升到 80 C, 管内空气的压强为( ) A、4atm B、1atm/4 C、1.2atm D、5atm/6 0 3、一定质量的理想气体在等压变化中体积增大了 1/2,若气体原来温度为 27 C,则温度 的变化是( ) 0 0 0 A、升高 450K B、升高了 150 C C、升高了 40.5 C D、升高了 450 C 4、如图 8—19 所示,是一定质量的气 体从状态 A 经 B 到状态 C 的 V—T 图象,由图象可 知( ) V P B A A、PA>PB B A B、PC<PB C C T T C、PA>PC O O D、PC>PB 图 8—19 图 8—20 5、如图 8—20 所示,是一定质量的气体从状态 A 经 B 到状态 C 的 P—T 图象,由图象可 知( ) B、VB=VC C、VB<VC D、VA>VC A、VA=VB
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6、一定质量的气体在体积不变时,下列有关气体的状态变化说法正确的是( ) 0 A、温度每升高 1 C,压强的增加是原来压强的 1/273 0 0 B、温度每升高 1 C,压强的增加是 0 C 时压强的 1/273 C、气体压强和热力学温度成正比 D、气体压强与摄氏温度成正比 7、在密闭容器中,当气体的温度升高 1K 时,气体的压强比原来增加了 0.4%,则容器中 气体原来的温度为 3 8、体积 V=100cm 的空球带有一根有刻度的均匀长管,管上共有 N=101 个刻度(长管与球连接处为第一个刻度,向上顺序排列) 3 相 邻两刻度间管的容积为 0.2cm ,管中有水银滴将球内空气与 0 大气隔开,如图 8—21 所示。当温度 t=5 C 时,水银液滴在刻度 N=21 的地方,若外界大气压不变,用这个装置测量温度的范围 图 8—21 。 是

[学后反思] 学后反思]

[来源:学。科。网]

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参考答案
[自主学习] 自主学习]
一、 气体的等容变化 1、 正比,气体的压强为零时其温度为零,热力学温度的 0 K 2、 正 3、 P/T=C,P1/T1=P2/T2,P1/P2=T1/T2 4、 等容,等容图象,过原点的直,V3>V2>V1 二、 气体的等压变化 1、 正 2、V/T=C,V1/T1=V2/T2 ,V1/V2=T1/T2 2、 等压,等压图象,P3>P2>P1

[典型例题] 典型例题]
1、B 向左移动 2、0.38atm 3、1.3h1 4、 (1)200K (2)略

[当堂达标] 当堂达标]
1、由 A 向 B 胀 BC 等温膨胀 1、C、D 2、1∶1 3、7 4、 (1)TB=TC =600K TD=300K (2)图略 AB 等压膨 CD 等压压缩 4、D 5、B 6、B、C 7、250K 8、-6.3℃到 47.8℃

[能力训练] 能力训练]
2、C 3、B

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