气体的等容变化和等压变化

气体的等容变化和等压变化在物理学中，当需要研究三个物理量之间的关系时，往往采用“控制变量法”保持一个量 不变，研究其它两个量之间的关系，然后综合起来得出所要研究的几个量之间的关系。一、气体的等容变化：1、等容变化：当体积（V）保持不变时，压强（P）和温度（T）之间的关系。2、查理定律：一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度每升高（或降低）1C,增加（或减少）的压强等于它0C时压强的1/273 .或一定质量的某种气体,在体积保持不变的情况下，压强P与热力学温度T成正比.3、公式：2 = p =常量T T214、查理定律的微观解释：一定质量（m ）的气体的总分子数（N）是一定的，体积（V）保持不变时，其单位体积内的 分子数（n ）也保持不变，当温度（T）升高时，其分子运动的平均速率（v）也增大，则气 体压强（P ）也增大；反之当温度（T）降低时，气体压强（p ）也减小。这与查理定律的结 论一致。二、气体的等压变化：1、等压变化：当压强（P）保持不变时，体积（V）和温度（T）之间的关系.2、盖吕萨克定律：一定质量的气体，在压强不变的情况下，温度每升高（或降低）1C,增加（或减少）的体积等于它Oc时体积的1/273 .或一定质量的某种气体,在压强p保持不变的情况下，体积V与热力学温度T成正比.3、公式：邑=Vi =常量T T214、盖吕萨克定律的微观解释：一定质量（m ）的理想气体的总分子数（N）是一定的，要保持压强（p）不变，当温度（T） 升高时，全体分子运动的平均速率v会增加，那么单位体积内的分子数（n）定要减小（否 则压强不可能不变），因此气体体积（V）定增大；反之当温度降低时，同理可推出气体 体积一定减小三、气态方程一定质量的理想气体的压强、体积的乘积与热力学温度的比值是一个常数=nRp VpV2-2 =-1T T21n为气体的摩尔数，R为普适气体恒量可得出图中t。二C;如果温度能降低到t。，那么气体的压强将减小到pa。答：273、0025.上海黄浦区08年1月期终测评15一定质量的理想气体在等容变化过程中测得，气体在Oc时的压强为P。, 10C时的压强为P10，则气体在21C时的压强在下述各表达式中正确的是 ( A D )P10PA . P = P +-11 10 273B P - P +0-ii o 273PC. P = P +o11 10 273284D . P -P11 283 1o033上海嘉定区2007学年上学期高三调研5、如图所示，A端封闭有气体的U形玻璃管倒插入水银槽中，当温度为I时，管中水银面处在M处，温度为T2时，管中水银面处在N处，且M、N位于同一高度，若大气压强不变，则：(A D)A. 两次管中气体压强相等B. I时管中气体压强小于T2时管中气体压强C. T1T2039.08 年深圳市高三年级第一次调研考试12对于一定质量的理想气体，可能发生的过程 是 ( C )A压强和温度不变，体积变大B温度不变，压强减少，体积减少C体积不变，温度升高，压强增大，D压强增大，体积增大，温度降低047.08年福建省毕业班质检查17 如图所示，导热性能良好的气缸开口向下，缸内用一 活塞封闭一定质量的气体，舌塞在气缸内可以自由滑动且不漏气,其下方用细绳吊着一重物， 系统处于平衡状态。现将细绳剪断，从剪断细绳到系统达到新的平衡状态的过程可视为一缓慢过程，在这一过程中气缸内（B ）A气体从外界吸热B单位体积的气体分子数变大C气体分子平均速率变大D单位时间单位面积器壁上受到气体分子撞击的次数减少030扬州市07-08学年度第一学期期末调研试卷12.（2） （6分）在图所示的气缸中封闭着温度为100C的空气，一重物用绳索经滑轮与缸中活塞相连接重物 和活塞均处于平衡状态，这时活塞离缸底的高度为10 cm,如果缸内空气变为0C,问: 重物是上升还是下降？ 这时重物将从原处移动多少厘米?（设活塞与气缸壁间无摩擦）解:缸内气体温度降低压强减小，故活塞下移，重物上升.分析可知缸内气体作等压变化.设活塞截面积为S cm2,气体初态体积V=10S cm3, 温度1=373 K,末态温度T2=273 K,体积设为V2二hScm3（h为活塞到缸底的距离）T 可得 h =7.4 cm2则重物上升高度Ah=10 - 7.4=2.6 cm024.上海市徐汇区07年第一学期期末试卷10如图所示，一竖直放置的气缸由两个 截面积不同的圆柱构成，各有一个活塞且用细杆相连，上、下分别封有两部分气体 A 和B，两活塞之间是真空，原来活塞恰好静止，两部分气体的温度相同，现在将两部 分气体同时缓慢升高相同温度，则（ B C ）（A）两活塞将静止不动（B）两活塞将一起向上移动（C）A气体的压强改变量比B气体的压强改变量大（D）无法比较两部分气体的压强改变量的大小054.08 年北京市海淀区一模试卷14. 如图所示，内壁光滑的绝热气缸竖直立于地面上，绝热活塞将一定质量的气体封闭在气缸中，活塞静止时处于A位置。现 将一重物轻轻地放在活塞上，活塞最终静止在B位置。若除分子之间 相互碰撞以外的作用力可忽略不计贝U活塞在B位置时与活塞在A位 置时相比较 （ D ）A气体的温度可能相同B气体的内能可能相同C单位体积内的气体分子数不变D单位时间内气体分子撞击单位面积气缸壁的次数一定增多gk004.2008 年高考物理上海卷13如图所示，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，右管有一段高为h的水银柱，中间封有一段空气。则（A C D）（A）弯管左管内外水银面的高度差为h（B）若把弯管向上移动少许，则管内气体体积增大（C）若把弯管向下移动少许，右管内的水银柱沿管壁上升（D）若环境温度升高，右管内的水银柱沿管壁上升 解析：封闭气体的压强等于大气压与水银柱产生压强之差，故左管内外水银面高度差也为h，A对；弯管上下移动，封闭气体温度和压强不变，体积不变，B错C对；环境温度升高，封闭气体体积增大，则右管内的水银柱沿管壁上升，D对。063.上海市南汇区2008年第二次模拟考试21（ 10分）如图，水平放置的汽缸内壁光滑，一个不导热的活塞将汽缸内的气体分为A、B两部分，两 部分气体可以分别通过放在其中的电热丝加热。开始时，二? 4 b 1 二A气体的体积是B的一半，A气体的温度是17C, B气体的温度是27C,活塞静止。现缓慢加热汽缸内气体，使A、B两部分气体的温度都升高 10C,在此过程中活塞向哪个方向移动？某同学是这样解答的：先设法保持A B气体的体积不变，由于两部分气体原来的压强相 等，温度每升高1 C,压强就增加原来的1/273，因此温度都升高10C,两边的压强还相 等，故活塞不移动。你认为该同学的思路是否正确？如果认为正确，请列出公式加以说明；如果认为不正确，请指出错误之处，并确定活塞的移动方向。解：该同学思路不正确。（2 分）在体积不变的情况下，一定质量的理想气体温度每升高1C,压强就增加0c时压强的1/273，而现在A、B的温度不同而压强相等，说明0C时它们的压强不相等，因此升 高相同的温度后，最后的压强不等。（3 分）设想先保持A、B的体积不变，当温度分别升高10C时，对A有TA = Ta （1 分）AA,T300p = A p =p（1 分）A T A 290 AA同理，对B有p=-BT310-Bp =p（1 分）T B 300 B （ 分）B由于PA二PB，300 310（1分）所以PaPb 故活塞向右移动。（1分）290300按其他思路求解，也按相应步骤给分。5 Vo032.上海虹口区2007学年度第一学期期终教学检测20、（ 10分）如图所示，气缸内封闭有 一定质量的理想气体，当时温度为0C,大气压为1 atm（设其值为105Pa）、气缸横截面积为 500cm2，活塞重为5000N。则：（1）气缸内气体压强为多少？（2）如果开始时内部被封 闭气体的总体积为Vo,汽缸上部体积为1V，并且汽缸口有个卡环可以卡住活塞，5 05 0使之只能在汽缸内运动，所有摩擦不计。现在使气缸内的气体加热至273C,求气缸 内气体压强又为多少？ 解：（1）由受力平衡可知：p二p + -1 0 S5000二 1.0 X105 +500 X10-4=2.0 x 105Pa3 分（2）缸内气体先做等压变化，活塞将运动到卡环处就不再运动，设此时温度为IV04 V03分所以T = 5 T 1分1 4 0接下来继续升温，气缸内气体将做等体积变化，设所求压强为P2，故有T=乙1分p1 p2 T8代入可得p 二 f p 二 p 二 3.2x 105Pa2 分2 T 15 11033.上海嘉定区2007学年上学期高三调研19、（10 分）如图所示， 上端开口的光滑圆柱形气缸竖直放置，截面积为 40cm2 的活塞将一 定质量的气体和一形状不规则的固体 A 封闭在气缸内。在气缸内距 缸底 60cm 处设有 a、b 两限制装置，使活塞只能向上滑动。开始时活塞搁在a、b上，缸内气体的压强为p0（ p0=1.0x105 Pa为大气压强），温度为300K。现缓慢加热汽缸内气体，当温度为330K，活塞恰好离开a、b ;当温度为360K时，活塞上升了 4cm。求:（1）活塞的质量。（2）物体A的体积。解：设物体A的体积为AV,气体的状态参量为：丁 = 300K1p1=1.0 x 105 PaV = 60 x 40 - AV1（1 分）=330Kp二（1.0 x 105 +mg丿Pa（2 分）V2=V2240 x 10 - 421二 360Kp二 pV 二 64x40 AV（1 分）3323气体从状态1到状态2为等容过程：T二T2（2分）12代入数据得m=4kg（1分）VV气体从状态2到状态3为等压过程：尹=（2分）23代入数据得AV = 640cm3（1分）031.上海市静安区07-08学年第一学期期末检测20、（12分）一根两端开口、粗细均匀的 长直玻璃管横截面积为S二2x10-3m2,竖直插入水面足够宽广的水中。管中有一个质量为m 二0.4kg的密闭活塞，封闭一段长度为L0二66cm的气体，气体温度T=300K,如图所示。 开始时，活塞处于静止状态，不计活塞与管壁间的摩擦。外界大气压强P。二1.0x105Pa，水 的密度 p= 1.0x103kg/m3o 试问：（1）开始时封闭气体的压强多大？（2）现保持管内封闭气体温度不变，用竖直向上的力F缓慢地拉动活塞。当活塞上 升到某一位置时停止移动，此时F二6.0N，则这时管内外水面高度差为多少？管内气 柱长度多大？（3）再将活塞固定住，改变管内气体的温度，使管内外水面相平，此时气体的温度 是多少？解：(12 分)(1 )当活塞静止时，P 二 P + mg 二 1.0x105 + 0.4x10 二 1.02x105(Pa) (2 分)i 0 S2 x10-3(2)当 F=6.0N 时，有：P 二 P + mgF 二 1.0x 105 + 0.4x 10 6.0 二 9.9x 104(Pa) (2 分)20 S2 x10-3P = P - p gh20P 一P1.0xlO5 9.9x104管内外液面的高度差h = o2 = 0.1(m) (2分)p g1.0 x103 x 10由玻意耳定律P1L1S=P2L2S(2 分)T2=T1(2 分)空气柱长度 L = P L = 1.02 x 10 x 66 = 68(cm)2 P 19.9 x 10 41(3 ) P3=P0=1.Qx1Q5PaL3=68+10=78cm由气态方程P L P L_3T T23气体温度变为-=鈴黑拦8x300=347.6(k)(2分)22027.盐城市07/08学年度第一次调研考试12-2 . (本题供使用选修33 教材的考生作答)如图所示的圆柱形容器内用活塞密封一定质量的气体，已知容器横截面积为S，活塞重为G, 大气压强为PQ。若活塞固定，密封气体温度升高1C,需吸收的热量为Q ;若活塞 不固定，且可无摩擦滑动，仍使密封气体温度升高1C,需吸收的热量为Q 2。(1)Q 和Q 2哪个大些？气体在定容下的比热容与在定压下的比热容为什么会不同？(2 )求在活塞可自由滑动时，密封气体温度升高1C,活塞上升的高度h。解：设密闭气体温度升高1C,内能的增量为aU,则有U=Q1U=Q2+W 对活塞用动能定理得：大气=-PoShW=_W内解得：Q2=U+ （ P0S+G） hPP1 = minT T10解得：Pmin二2.01atm由此可见，质量相等的同种气体，在定容和定压两种不同情况下，尽管温度变化相同，但吸 收的热量不同，所以同种气体在定容下的热比容与在定压下的热比容不同 解两式得：Q - Q2 1PS + G0gk004.2008年高考物理上海卷20A （10分）汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故，太低又会造成耗油量上升。已知某型号轮胎能在-40C-90C正常工作，为使轮胎在此 温度范围内工作时的最高胎压不超过3.5 atm ,最低胎压不低于1.6 atm ,那么，在t二20OC 时给该轮胎充气，充气后的胎压在什么范围内比较合适（设轮胎的体积不变）解：由于轮胎容积不变，轮胎内气体做等容变化。设在T0二293K充气后的最小胎压为Pmin，最大胎压为Pmax。依题意，当人二233K时胎压0minmax1为P广1.6atm。根据查理定律1.6P=min233293当T2二363K是胎压为P2二3.5atm。根据查理定律PPmax203.5P=max363293解得：Pmax 2.83atmgk013.2008年高考上海理综卷5、温度计是生活、生产中常用的测温装置。右图为一个简单温度计，一根装有一小段有色水柱的细玻璃管穿过橡皮塞插 入烧瓶内，封闭一定质量的气体。当外界温度发生变化时，水柱位置将上下 变化。已知A、D间的测量范围为200C80C,A、D间刻度均匀分布。由图可知，A、D及有色水柱下端所示的温度分别是 (C )=-B FCA20C、80C、64CB20C、80C、68CC80C、20C、32CD80C、20C、34C解：温度升高，容器内气体的体积增大，A点温度高，可见A、D点温度分别为80C、20C,设D点下容器的体积为V0, 一小格玻璃管的体积为h ,由查理定律, 解得 t=32CV + 15h 273 + 80 0=V 273+200V + 3h273 +10=V 273+200感谢下载!欢迎您的下载，资料仅供参考