《（江蘇專版）2018版高中物理 第八章 氣體 2 氣體的等容變化和等壓變化學(xué)案 新人教版選修3-3》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（江蘇專版）2018版高中物理 第八章 氣體 2 氣體的等容變化和等壓變化學(xué)案 新人教版選修3-3（12頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、2氣體的等容變化和等壓變化學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.掌握查理定律和蓋呂薩克定律的內(nèi)容、表達(dá)式及適用條件.2.會用氣體變化規(guī)律解決實(shí)際問題.3.理解pT圖象與VT圖象的物理意義一、氣體的等容變化導(dǎo)學(xué)探究(1)為什么擰上蓋的水杯(內(nèi)盛半杯熱水)放置一段時(shí)間后很難打開杯蓋？(2)打足氣的自行車在烈日下曝曬，常常會爆胎，原因是什么？答案(1)放置一段時(shí)間后，杯內(nèi)的空氣溫度降低，壓強(qiáng)減小，外界的大氣壓強(qiáng)大于杯內(nèi)空氣壓強(qiáng)，所以杯蓋很難打開(2)車胎在烈日下曝曬，胎內(nèi)的氣體溫度升高，氣體的壓強(qiáng)增大，把車胎脹破知識梳理1等容變化：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變時(shí)，壓強(qiáng)隨溫度的變化叫做等容變化2查理定律(1)內(nèi)容：一定質(zhì)量
2、的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T成正比(2)表達(dá)式：pCT或.推論式：.(3)適用條件：氣體的質(zhì)量和體積不變(4)圖象：如圖1所示圖1pT圖象中的等容線是一條過原點(diǎn)的傾斜直線pt圖象中的等容線不過原點(diǎn)，但反向延長線交t軸于273.15 .無論是pT圖象還是pt圖象，其斜率都能判斷氣體體積的大小，斜率越大，體積越小二、氣體的等壓變化1等壓變化：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變時(shí)，體積隨溫度的變化叫做等壓變化2蓋呂薩克定律(1)內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，其體積V與熱力學(xué)溫度T成正比(2)表達(dá)式：VCT或.推論式：.(3)適用條件：氣體的質(zhì)量和壓強(qiáng)不變(4)圖象
3、：如圖2所示圖2VT圖象中的等壓線是一條過原點(diǎn)的傾斜直線Vt圖象中的等壓線不過原點(diǎn)，反向延長線交t軸于273.15 .無論VT圖象還是Vt圖象，其斜率都能判斷氣體壓強(qiáng)的大小，斜率越大，壓強(qiáng)越小.一、查理定律的應(yīng)用例1氣體溫度計(jì)結(jié)構(gòu)如圖3所示，玻璃測溫泡A內(nèi)充有氣體，通過細(xì)玻璃管B和水銀壓強(qiáng)計(jì)相連開始時(shí)A處于冰水混合物中，左管C中水銀面在O點(diǎn)處，右管D中水銀面高出O點(diǎn)h114 cm，后將A放入待測恒溫槽中，上下移動D，使C中水銀面仍在O點(diǎn)處，測得D中水銀面高出O點(diǎn)h244 cm.求恒溫槽的溫度(已知外界大氣壓為1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓相當(dāng)于76 cmHg)圖3答案364 K(或91 )解析
4、設(shè)恒溫槽的溫度為T2，由題意知T1273 KA內(nèi)氣體發(fā)生等容變化，根據(jù)查理定律得p1p0ph1p2p0ph2聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得T2364 K(或91 )明確研究對象，找準(zhǔn)初、末狀態(tài)，正確確定初、末狀態(tài)的壓強(qiáng)和溫度，是運(yùn)用查理定律的關(guān)鍵二、蓋呂薩克定律的應(yīng)用例2如圖4所示，把一個小燒瓶和一根彎成直角的均勻玻璃管用橡皮塞連成如圖所示的裝置在玻璃管內(nèi)引入一小段油柱，將一定質(zhì)量的空氣密封在容器內(nèi)，被封空氣的壓強(qiáng)跟大氣壓強(qiáng)相等如果不計(jì)大氣壓強(qiáng)的變化，利用此裝置可以研究燒瓶內(nèi)空氣的體積隨溫度變化的關(guān)系已知1 mol任何氣體的壓強(qiáng)p01105 Pa，溫度t00 時(shí)，體積約為V022.4 L瓶內(nèi)空氣的平均摩爾
5、質(zhì)量M29 g/mol，體積V12.24 L，溫度為t125 .試求：圖4(1)瓶內(nèi)空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積；(2)估算瓶內(nèi)空氣的質(zhì)量答案(1)2.05 L(2)2.65 g解析(1)氣體做等壓變化，由蓋呂薩克定律：，其中T0273 K，T1(27325) K298 K代入數(shù)據(jù)得V22.05 L(2)瓶內(nèi)空氣的質(zhì)量mM2.65 g.判斷出氣體的壓強(qiáng)不變是運(yùn)用蓋呂薩克定律的關(guān)鍵三、pT圖象與VT圖象的比較不同點(diǎn)圖象縱坐標(biāo)壓強(qiáng)p體積V斜率意義斜率越大，體積越小，V4V3V2V1斜率越大，壓強(qiáng)越小，p4p3p2p1相同點(diǎn)(1)都是一條通過原點(diǎn)的傾斜直線(2)都是斜率越大，氣體的另外一個狀態(tài)參量越小(填
6、“大”或“小”)例3圖5所示是一定質(zhì)量的氣體從狀態(tài)A經(jīng)B到狀態(tài)C的VT圖象，由圖象可知()圖5ApApBBpCpBCVAVBDpATA，所以pBpA.故D選項(xiàng)正確例4一定質(zhì)量的氣體的狀態(tài)經(jīng)歷了如圖6所示的ab、bc、cd、da四個過程，其中bc的延長線通過原點(diǎn)，cd垂直于ab且與水平軸平行，da與bc平行，則氣體體積在()圖6Aab過程中不斷增加Bbc過程中保持不變Ccd過程中不斷增加Dda過程中保持不變答案AB解析首先，因?yàn)閎c的延長線通過原點(diǎn)，所以bc是等容線，即氣體體積在bc過程中保持不變，B正確；ab是等溫線，壓強(qiáng)減小則體積增大，A正確；cd是等壓線，溫度降低則體積減小，C錯誤；如圖所
7、示，連接aO交cd于e，則ae是等容線，即VaVe，因?yàn)閂dVe，所以VdVa，所以da過程中氣體體積不是保持不變，D錯誤1(查理定律的應(yīng)用)一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的條件下，溫度由0 升高到10 時(shí)，其壓強(qiáng)的增量為p1，當(dāng)它由100 升高到110 時(shí)，所增壓強(qiáng)為p2，則p1與p2之比是()A101 B373273C11 D383283答案C解析由查理定律得pT，一定質(zhì)量的氣體在體積不變的條件下C，溫度由0 升高到10 和由100 升高到110 ，T10 K相同，故所增加的壓強(qiáng)p1p2，C項(xiàng)正確2. (蓋呂薩克定律的應(yīng)用)如圖7所示，汽缸中封閉著溫度為100 的空氣，一重物用輕質(zhì)繩索經(jīng)光滑滑
8、輪跟缸中活塞相連接，重物和活塞都處于平衡狀態(tài)，這時(shí)活塞離汽缸底的高度為10 cm.如果缸內(nèi)空氣溫度變?yōu)? ，重物將上升多少厘米？(繩索足夠長，結(jié)果保留三位有效數(shù)字)圖7答案2.68 cm解析這是一個等壓變化過程，設(shè)活塞的橫截面積為S.初狀態(tài)：T1(273 100) K373 K，V110S末狀態(tài)：T2273 K，V2LS由蓋呂薩克定律得LSV1，L10 cm7.32 cm重物上升高度為10 cm7.32 cm2.68 cm3(pT圖象)如圖8所示，是一定質(zhì)量的氣體的三種變化過程，下列四種解釋中，說法正確的是() 圖8Aad過程氣體體積增加Bbd過程氣體體積不變Ccd過程氣體體積增加Dad過程氣
9、體體積減小答案AB解析在pT圖象中等容線是延長線過原點(diǎn)的直線，且體積越大，直線的斜率越小因此，a狀態(tài)對應(yīng)的體積最小，c狀態(tài)對應(yīng)的體積最大，b、d狀態(tài)對應(yīng)的體積相等，故A、B正確4(VT圖象)一定質(zhì)量的理想氣體，從圖中9所示的A狀態(tài)開始，經(jīng)歷了B、C狀態(tài)，最后到D狀態(tài)，下列判斷中不正確的是(BC與橫軸平行，CD與縱軸平行)()圖9AAB溫度升高，壓強(qiáng)不變BBC體積不變，壓強(qiáng)變大CCD體積變小，壓強(qiáng)變大DD點(diǎn)的壓強(qiáng)比A點(diǎn)的壓強(qiáng)小答案B解析AB過程V與T成線性關(guān)系，是等壓線，A正確；BC是等容過程，溫度降低，壓強(qiáng)減小，B錯誤；CD是等溫過程，體積變小，壓強(qiáng)變大，C正確；D點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率大于O
10、A的斜率，在VT圖象中斜率越大，壓強(qiáng)越小，所以D點(diǎn)的壓強(qiáng)比A點(diǎn)的壓強(qiáng)小，D正確故選B.題組一查理定律的應(yīng)用1一定質(zhì)量的氣體，體積保持不變，下列過程可以實(shí)現(xiàn)的是()A溫度升高，壓強(qiáng)增大B溫度升高，壓強(qiáng)減小C溫度不變，壓強(qiáng)增大D溫度不變，壓強(qiáng)減小答案A解析由查理定律pCT得溫度和壓強(qiáng)只能同時(shí)升高或同時(shí)降低，故A項(xiàng)正確2民間常用“拔火罐”來治療某些疾病，方法是將點(diǎn)燃的紙片放入一個小罐內(nèi)，當(dāng)紙片燃燒完時(shí)，迅速將火罐開口端緊壓在皮膚上，火罐就會緊緊地“吸”在皮膚上其原因是，當(dāng)火罐內(nèi)的氣體()A溫度不變時(shí)，體積減小，壓強(qiáng)增大B體積不變時(shí)，溫度降低，壓強(qiáng)減小C壓強(qiáng)不變時(shí)，溫度降低，體積減小D質(zhì)量不變時(shí)，壓強(qiáng)
11、增大，體積減小答案B解析紙片燃燒時(shí)，罐內(nèi)氣體的溫度升高，將罐壓在皮膚上后，封閉氣體的體積不再改變，溫度降低時(shí)，由pT知封閉氣體壓強(qiáng)減小，罐緊緊“吸”在皮膚上，B選項(xiàng)正確3在密封容器中裝有某種氣體，當(dāng)溫度從50 升高到100 時(shí)，氣體的壓強(qiáng)從p1變到p2，則()A. B.C. D12答案C解析由于氣體做等容變化，所以，故C選項(xiàng)正確題組二蓋呂薩克定律的應(yīng)用4一定質(zhì)量的氣體保持其壓強(qiáng)不變，若熱力學(xué)溫度降為原來的一半，則氣體的體積變?yōu)樵瓉淼?)A四倍 B二倍 C一半 D四分之一答案C5房間里氣溫升高3 時(shí)，房間內(nèi)的空氣將有1%逸出到房間外，由此可計(jì)算出房間內(nèi)原來的溫度是()A7 B7 C17 D27
12、答案D解析以升溫前房間里的氣體為研究對象，由蓋呂薩克定律：，解得：T300 K，t27 .所以答案選D.6. 如圖1所示，上端開口的圓柱形汽缸豎直放置，截面積為5104 m2，一定質(zhì)量的氣體被質(zhì)量為2.0 kg的光滑活塞封閉在汽缸內(nèi)，其壓強(qiáng)為 Pa(大氣壓強(qiáng)取1.01105 Pa，g取10 m/s2)若從初溫27 開始加熱氣體，使活塞離汽缸底部的高度由0.5 m緩慢變?yōu)?.51 m，則此時(shí)氣體的溫度為 .圖1答案1.4110533解析氣體的壓強(qiáng)pp01.41105 Pa加熱氣體時(shí)做等壓變化，根據(jù)，代入數(shù)據(jù)得：T2306 K，t233 .題組三pT圖象和VT圖象的考查7. 如圖2所示是一定質(zhì)量的
13、氣體從狀態(tài)A經(jīng)B到狀態(tài)C的pT圖象，則下列判斷正確的是()圖2AVAVBBVBVCCVBVC答案AC解析由題圖和查理定律可知VAVB，故A正確；由B到C，溫度不變，壓強(qiáng)減小，說明體積增大，故C正確8. 如圖3所示，a、b、c分別是一定質(zhì)量的氣體的三個狀態(tài)點(diǎn)，設(shè)a、b、c狀態(tài)的氣體體積分別為Va、Vb、Vc，則下列關(guān)系中正確的是()圖3AVaVbVcBVaVbVcCVaVbVcDVaVbVc答案C9. 如圖4所示，一向右開口的汽缸放置在水平地面上，活塞可無摩擦移動且不漏氣，汽缸中間位置有小擋板初始時(shí)，外界大氣壓為p0，活塞緊壓小擋板，現(xiàn)緩慢升高缸內(nèi)氣體溫度，則如圖所示的pT圖象能正確反映缸內(nèi)氣體
14、壓強(qiáng)變化情況的是()圖4答案B解析初始時(shí)刻，活塞緊壓小擋板，說明汽缸中的氣體壓強(qiáng)小于外界大氣壓強(qiáng)；在緩慢升高汽缸內(nèi)氣體溫度時(shí)，氣體先做等容變化，溫度升高，壓強(qiáng)增大，當(dāng)壓強(qiáng)等于大氣壓時(shí)活塞離開小擋板，氣體做等壓變化，溫度升高，體積增大，A、D錯誤；在pT圖象中，等容線為過原點(diǎn)的直線，所以C錯誤，B正確10. 一定質(zhì)量的某種氣體自狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)C變化到狀態(tài)B，這一過程在VT圖上如圖5所示，則()圖5A在過程AC中，氣體的壓強(qiáng)不斷變大B在過程CB中，氣體的壓強(qiáng)不斷變小C在狀態(tài)A時(shí)，氣體的壓強(qiáng)最大D在狀態(tài)B時(shí)，氣體的壓強(qiáng)最大答案AD解析氣體的AC變化過程是等溫變化，由pVC可知，體積減小，壓強(qiáng)增大，故A
15、正確在CB變化過程中，氣體的體積不發(fā)生變化，即為等容變化，由C可知，溫度升高，壓強(qiáng)增大，故B錯誤綜上所述，在ACB過程中氣體的壓強(qiáng)始終增大，所以氣體在狀態(tài)B時(shí)的壓強(qiáng)最大，故C錯誤，D正確題組四綜合應(yīng)用11如圖6所示，一足夠高圓柱形容器豎直放置，通過活塞封閉著攝氏溫度為t的理想氣體活塞的質(zhì)量為m，橫截面積為S，與容器底部相距h.現(xiàn)通過電熱絲給氣體加熱一段時(shí)間，結(jié)果活塞緩慢上升了h，已知大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度為g，不計(jì)器壁向外散失的熱量及活塞與器壁間的摩擦，求：圖6(1)氣體的壓強(qiáng)；(2)這段時(shí)間內(nèi)氣體的溫度升高了多少度？答案見解析解析(1)對活塞受力分析，如圖所示pSp0Smg則pp0(2)
16、氣體做等壓變化初狀態(tài)：V1hS，T1273t末狀態(tài)：V22hS，T2？由得T22(273t)故tT2T1273t.12. 一圓柱形汽缸，質(zhì)量M為10 kg，總高度L為40 cm，內(nèi)有一厚度不計(jì)的活塞，質(zhì)量m為5 kg，截面積S為50 cm2，活塞與汽缸壁間摩擦不計(jì)，且不漏氣當(dāng)外界大氣壓強(qiáng)p0為1105 Pa，溫度t0為7 時(shí)，如果用繩子系住活塞將汽缸懸掛起來，如圖7所示，汽缸內(nèi)氣體柱的高L1為35 cm，g取10 m/s2.求：圖7(1)此時(shí)汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)；(2)當(dāng)溫度升高到多少攝氏度時(shí)，活塞將與汽缸分離答案(1)8104 Pa(2)47 解析(1)以汽缸為研究對象，受力分析，根據(jù)平衡條件有p0SpSMg，解得pp08104 Pa.(2)由于汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)不變，溫度升高，體積增大，根據(jù)蓋呂薩克定律有，當(dāng)活塞將與汽缸分離時(shí)，氣柱的總高度為40 cm，代入數(shù)據(jù)得，解得t47 .13一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B再變化到狀態(tài)C，其狀態(tài)變化過程的pV圖象如圖8所示已知該氣體在狀態(tài)A時(shí)的溫度為27 .則該氣體在狀態(tài)B、C時(shí)的溫度分別為多少攝氏度？圖8答案173 27 解析由題圖可知：AB為等容變化，由查理定律得：代入數(shù)據(jù)得：TB100 K又：T273t由聯(lián)立得：tB173 BC為等壓變化，由蓋呂薩克定律得代入數(shù)據(jù)得：TC300 K由聯(lián)立得：tC27 .12
（江蘇專版）2018版高中物理 第八章 氣體 2 氣體的等容變化和等壓變化學(xué)案 新人教版選修3-3
