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文本内容:
2019-2020年高中物理选修(3-3)《气体的等容变化和等压变化》word教案目标导航
1、知道什么是等容变化,什么是等压变化
2、掌握查理定律,盖·吕萨克定律的内容和公式表达
3、理解p-T图上等容变化的图线及物理意义
4、理解V-T图上等压变化的图线及物理意义
5、会用查理定律、盖·吕萨克定律解决有关问题诱思导学
1、概念
(1)等容变化气体在体积不变的情况下发生的状态变化叫等容变化
(2)等压变化气体在压强不变的情况下发生的状态变化叫等压变化
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,压强与热力学温度成正比
(2)公式=C或=点拨
①查理定律是实验定律,由法国科学家查理发现
②成立条件气体质量一定,体积不变
③一定质量的气体在等容变化时,升高(或降低)相同的温度增加(或减小)的压强是相同的,即=
④解题时,压强的单位要统一
⑤C与气体的种类、质量和体积有关
3、盖·吕萨克定律
(1)内容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
(2)公式=或=C点拨
①盖·吕萨克定律是通过实验发现的
②成立条件气体质量一定,压强不变
③一定质量的气体在等压变化时,升高(或降低)相同的温度增加(或减小)的体积是相同的
④C与气体的种类、质量和压强有关
4、等容线
(1)等容线一定质量的气体在等容变化过程中,压强P与热力学温度T成正比关系,在p—T直角坐标系中的图象叫等容线
(2)一定质量的气体的p—T图线其延长线过原点,斜率反映体积的大小点拨等容线的物理意义1图象上每一点表示气体一个确定的状态同一等容线上,各气体的体积相同2不同体积下的等温线,斜率越大,体积越小(见图
8.2—1)
5、等压线
(1)定义一定质量的气体在等压变化过程中,体积V与热力学温度T成正比关系,在V—T直角坐标系中的图象叫等压线
(2)一定质量的气体的V—T图线其延长线过原点点拨等压线的物理意义
①图象上每一点表示气体一个确定的状态同一等压线上,各气体的压强相同
②不同压强下的等压线,斜率越大,压强越小(见图
8.2—2)[探究]
1、查理定律的另一种表达式;设温度为0℃时,一定质量的气体压强为p0,此时T=273K;当温度为t℃时,气体压强为p,则有p0/273=p/(273+t)即p=p0(1+t/273)同样对盖·吕萨克定律V=V0(1+t/273)典型探究例1.一定质量的气体在0℃时压强为p0,在27℃时压强为p,则当气体从27℃升高到28℃时,增加的压强为A.1/273p0B.1/273pC.1/300p0D.1/300p【解析】本题只要灵活应用查理定律的各种表达式即可求得根据p/T=C可得pt=p0(1+t/273),所以p=p0(1+27/273),p′=p01+28/273∴△p=p′-p=1/273p0根据p1/T1=p2/T2得p1/(273+27)=p′/(273+28)从而p′=301/300p∴△p=p′-p=1/300p故正确答案为A、D例
2、如图
8.2—3所示,两端封闭的粗细均匀的、竖直放置的玻璃管内有一长为h的水银柱,将管内气体分为两部分,已知l2=2l1,开始两部分气体温度相同,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?【解析】判断两容器间液柱移动方向常用“假设法”先假设水银柱不移动,即假设两端空气柱体积不变,用查理定律分别对上、下两部分气体列式,求得两气柱升高温度前后压强的增量△p1和△p
2.若△p1=△p2,则水银柱不移动;若△p1△p2,则水银住下移,若△p1△p2,则水银住上移由△p1=p1,△p2=p2,以及p1p2可得△p1△p2,所以水银柱上移例
3.容积为2L的烧瓶,在压强为
1.0×105Pa时,用塞子塞住,此时温度为27℃,当把它加热到127℃时,塞子被打开了,稍过一会儿,重新把盖子塞好,停止加热并使它逐渐降温到27℃,求
(1)塞子打开前的最大压强
(2)27℃时剩余空气的压强【解析】塞子打开前,瓶内气体的状态变化为等容变化塞子打开后,瓶内有部分气体会逸出,此后应选择瓶中剩余气体为研究对象,再利用查理定律求解
(1)塞子打开前选瓶中气体为研究对象,初态p1=
1.0×105Pa,T1=273+27=300K末态p2=?,T2=273+127=400K由查理定律可得p2=T2/T1×p1=400/300×
1.0×105Pa≈
1.33×105Pa
(3)塞子塞紧后,选瓶中剩余气体为研究对象初态p1′=
1.0×105Pa,T1′=400K末态p2′=?T2′=300K由查理定律可得p2′=T2′/T1′×p1′=300/400×
1.0×105≈
0.75×105Pa例
4.一定质量的理想气体的P—t图象,如图
8.2—4所示,在状态A到状态B的过程中,体积A.一定不变B.一定减小C.一定增加D.不能判定怎样变化【解析】正确答案是D很多同学错选C原因是他们“死记”等容线通过原点,因此连接OA、OB得两条等容线,∵斜率大而V小,故VAVB,这是不看横轴而造成的错误正确的分析是题目中给出的图线是p—t(摄氏)图,而不是p—T图,请看图
8.2—5,p—t图中的等容线的反向延长线通过-273℃,而没有通过0℃(即原点),只有在p—T图中的等容线才能通过0K即原点因该题中的AB反向延长线是否通过-273℃,或是在-273℃的左侧还是右侧?题设条件中无法找到,故D正确友情提示对于此类问题,应注意根据条件选择一定质量的气体为研究对象,并列出初末状态参量,选择恰当的规律进行求解课后问题与练习点击
1、解析对原来瓶中的气体初状态p1=
9.31×106PaT1=290K设瓶子不漏气,在T2=260K时的压强为p2,由查理定律,得p1/T1=p2/T2p2=T2p1/T1=
8.35×106Pa
8.15×106Pa所以已漏气
2、解析选管内气体为研究对象,L为油柱离管口的距离,初状态V1=360+2=362cm3T1=298K末状态V2=360+L×
0.2T2=?由盖·吕萨克定律,V1/T1=V2/T2T2=V2T1/V1=298(360+L×
0.2)/36ΔT=T2-T1=298×
0.2×(L-10)/362=298×
0.2×ΔL/362ΔT与ΔL成正比,刻度均匀当L=0时T=298×360/362=
296.4K当L=20时T=298×364/362=
299.6K测量范围为;
23.4℃~
26.6℃
3、解析
(1)A→B过程中为等压变化,压强不变
0.4/TA=
0.6/300TA=200K=-730C
(2)B→C过程中为等容变化,pB/TB=pC/TC,pC=2×105Pa图略多维链接
1、解释下列现象
(1)、炎热的夏天,打了气的自行车胎,在日光爆晒下,有时会胀破解释这个现象解析自行车胎在炎热的夏天被日光爆晒,车胎里气体的温度上升,车胎里的气在打足了之后已不能再大由查理定律,气体压强与热力学温度成正比,气体的压强将增大当压强达到车胎能承受的最大压强时,温度再高车胎就会胀破
(2)、乒乓球挤瘪后,放在热水里泡一会,有时会重新鼓起来解释这个现象解析挤瘪的乒乓球放在热水里泡时,乒乓球内空气温度升高,在一极短的时间内可认为体积不变,由查理定律,球内空气的压强增大,当球内压强达到一定值时,乒乓球就会鼓起一点,温度再高,会再鼓起一点,……一会乒乓球就会重新鼓起来
2、判断两容器间液柱移动方向的问题问题如图
8.2—12所示,两端封闭,粗细均匀的玻璃管竖直放置,管内的空气被一段水银柱隔成两部分,A部分长度为L1,B部分长度为L2,它们温度相等,并且处于平衡状态现将两部分空气的温度都升高200C,忽略水银柱和管的热膨胀,则水银柱向哪一个方向移动?A、向上移动B、向下移动C、不移动D、条件不足,移动方向不能判断解析
(1)假设法解决这类问题的一般思路是先假定水银柱不动,看条件变化后(如温度升高后)水银柱两边的压力哪个变的较大,于是液柱就向压力较小的方向移动,以求得新的平衡由于管的内径均匀,只需看条件变化后液柱两边的压强哪个变的较大,液柱就向压强小的方向移动先假定水银柱暂时不动,A,B两部分空气都做等容变化,由查理定律,有pA/TA=ΔpA/ΔTA,pB/TB=ΔpB/ΔTB,得ΔpA=ΔTApA/TA,ΔpB=ΔTBpB/TB,依题意得,TA=TB,ΔTA=ΔTB=200C但ΔpBΔpA即温度升高后,B部分气体增加的压强较A大,故水银柱向上移动,选A项正确
(2)极限法由于上部气体压强pA较小,设想pA=0,即上部几乎是真空,于是立即得到T增大时,水银柱上移
3、一个瓶子里装有某种气体,瓶上一个小孔跟外面的大气相通,瓶中原来气体的温度为150C,如果把它加热到2070C,瓶中气体的质量是原来质量的几分之几?解析选原瓶中气体为研究对象,T1=288KV1=VT2=480KV2=?由盖·吕萨克定律,V1/T1=V2/T2得V2=480V/288在2070C时,气体各部分密度一样,处于同一状态,其密度为ρ,m*/m=V/V2=60%关键搞清瓶中气体末状态下与总体积的多少
4、课本做一做此装置还可演示压强不变时热胀冷缩的实验方法是用双手握住烧瓶,瓶内气体膨胀,油柱右移;用冷湿毛巾包住烧瓶,瓶内气体收缩,油柱左移,为增加可见度,油柱应带颜色EMBEDPBrush。