8.2气体的等容变化和等压变化

第二节第二节 气体的气体的 等容变化和等压变化等容变化和等压变化第八章第八章 气体气体 可否认为气体的压强随温度的升高而升高可否认为气体的压强随温度的升高而升高可否认为气体的压强随温度的升高而升高可否认为气体的压强随温度的升高而升高,随温度随温度随温度随温度的降低而降低的降低而降低的降低而降低的降低而降低?气体的等容变化气体的等容变化1 1气体的等容变化：一定质量的某种气体，在气体的等容变化：一定质量的某种气体，在体积不变体积不变时，时，压强随温度的变化压强随温度的变化叫做等容变化。叫做等容变化。思考：思考：为什么半杯热水凉下来后难以打开？为什么半杯热水凉下来后难以打开？实验目的：实验目的：研究一定质量的气体在研究一定质量的气体在体积保持不变体积保持不变的情的情况下，它的压强怎样随温度的变化而变化。况下，它的压强怎样随温度的变化而变化。实验仪器：实验仪器：烧瓶（带软木塞），玻璃管，橡皮连接管，水烧瓶（带软木塞），玻璃管，橡皮连接管，水银压强计，温度计，盛水容器，冰，冷水，银压强计，温度计，盛水容器，冰，冷水，（几种不同温度的）热水。（几种不同温度的）热水。实验方法：实验方法：调节水银压强计的可动管调节水银压强计的可动管A A，使，使B B管水银面始终保持在管水银面始终保持在同一水平面上。改变气体温度，得到多次压强值。同一水平面上。改变气体温度，得到多次压强值。实验步骤一：实验步骤一：一只烧瓶上连一根玻璃管，一只烧瓶上连一根玻璃管，用橡皮管把它跟一个水银用橡皮管把它跟一个水银压强计连在一起，从而在压强计连在一起，从而在烧瓶内封住一定质量的空烧瓶内封住一定质量的空气。气。上下移动压强计，使得其上下移动压强计，使得其中的两段水银柱的高度在中的两段水银柱的高度在同一水平面上。标记下同一水平面上。标记下管水银柱的高度。管水银柱的高度。将烧瓶放入纯净冰水混合将烧瓶放入纯净冰水混合物中，观察压强计水银柱物中，观察压强计水银柱的高度变化情况。的高度变化情况。瓶中气温降低瓶中气温降低(温度为温度为T T1 1），），B B柱上升，柱上升，A A柱下降。柱下降。瓶中气体体积减小。瓶中气体体积减小。A A管下降，管下降，使管中水银使管中水银柱高度与开始时相同柱高度与开始时相同,保保证气体体积不变证气体体积不变.记录下水银柱的高度记录下水银柱的高度差差h h1 1，以得出内外气体压，以得出内外气体压强之差。强之差。实验步骤二：实验步骤二：将烧瓶放入某一温度将烧瓶放入某一温度的热水中（水温可由温度的热水中（水温可由温度计测出计测出T T2 2），观察压强计），观察压强计中水银柱的高度变化情况。中水银柱的高度变化情况。气体温度上升，柱气体温度上升，柱上升，柱下降，瓶内气上升，柱下降，瓶内气体体积增大。体体积增大。上提管，仍然使上提管，仍然使管水银柱的高度与开始时管水银柱的高度与开始时相同相同，保证气体体积不变。，保证气体体积不变。再记录下管水银柱高再记录下管水银柱高度之差度之差H H2 2，以得出内外气，以得出内外气体压强之差。体压强之差。实验步骤三：实验步骤三：1 1由水银压强计分别读出多次的压强由水银压强计分别读出多次的压强0 0,1 1，。2 2由温度计所测出相应的摄氏温度由温度计所测出相应的摄氏温度0 0,t,t，t t，t t 。3 3由以上数据得出气体压强和温度之间的定由以上数据得出气体压强和温度之间的定性关系性关系 压强随着温度的升高而增大，随着温度的压强随着温度的升高而增大，随着温度的降低而减小，但压强和温度不是正比关系降低而减小，但压强和温度不是正比关系。实验处理：实验处理：1 1、一定质量的气体，在体积不变的情况下，一定质量的气体，在体积不变的情况下，温温度每升高度每升高 (降低降低)，气体的压强增大，气体的压强增大(减小减小)时压强的时压强的1/2731/273。数学表达式为数学表达式为:Pt=P0+（P0/273）t2、将上式变形得：、将上式变形得：t（273t）0273 得公式：得公式：（气体压强与气体压强与热力学温度热力学温度成正比成正比。）。）一、查理定律一、查理定律3 3查查理理定定律律：一一定定质质量量的的某某种种气气体体，在在体体积积不不变变的的情情况况下下，压压强强P与与热热力力学学温温度度T成成正正比（比（P T）（1 1）查理定律是实验定律，由法国科学家查理）查理定律是实验定律，由法国科学家查理通过实验发现的通过实验发现的（2 2）适用条件：适用条件：气体质量一定，体积不变气体质量一定，体积不变一、查理定律一、查理定律 表达式：表达式：或或P/T=C（3 3）在在P/T=C中中的的C与与气气体体的的种种类类、质质量量、体体积积有有关关注注意意：P与与热热力力学学温温度度T成成正正比比，不不与与摄摄氏氏温温度度成成正正比比，但但压压强强的的变变化化 P与与摄摄氏氏温温度度的的变变化化 t成成正正比比（4 4）一一定定质质量量的的气气体体在在等等容容时时，升升高高（或或降降低低）相相同同的的温温度度，所所增增加加（或或减减小小）的的压压强强是是相相同同的的（5 5）解题时前后两状态压强的单位要统一）解题时前后两状态压强的单位要统一一、查理定律一、查理定律二、实验图象：二、实验图象：实验图象可分为实验图象可分为Pt图象和图象和PT图象图象 。但可用。但可用下图一同表现出来。下图一同表现出来。想一想：为什么点附近用虚线？想一想：为什么点附近用虚线？图中以为原点的图中以为原点的是图象，以是图象，以为原点的是为原点的是图象。图象。三、微观解释三、微观解释:一定质量的气体，在体积不变时，它一定质量的气体，在体积不变时，它的单位体积内的分子数不变，当的单位体积内的分子数不变，当温度升高温度升高时，气体分子的平均动能增大，平均速率时，气体分子的平均动能增大，平均速率增大，压强增大增大，压强增大，反之，反之，压强减小。压强减小。四、例题精选：四、例题精选：封闭在容积不变的容器内装有一定质量封闭在容积不变的容器内装有一定质量的气体，当它的温度为的气体，当它的温度为2727时，其压强为时，其压强为4 4 10 104 4PaPa，那么，当它的温度升高到，那么，当它的温度升高到37 37 时，它的压强为多大？时，它的压强为多大？解：解：因为气体体积不变，故气体为等容变化。因为气体体积不变，故气体为等容变化。变形可得：变形可得：变形可得：变形可得：（）4 4 4 4 10 10 10 104 4 4 4 310/300 310/300 310/300 310/300 4.134.134.134.13101010104 4 4 4(Pa)(Pa)(Pa)(Pa)答：它的压强为答：它的压强为4.13 104Pa.由查理定律可知：由查理定律可知：初态：初态：14104Pa，1t1+273=27+273=300K末态：末态：2未知，未知，2t2+273=37+273=310K封闭在容器中的气体，当温度升高时，下面的哪封闭在容器中的气体，当温度升高时，下面的哪个说法是正确的（）（不计容器的膨胀）个说法是正确的（）（不计容器的膨胀）密度和压强均增大；密度和压强均增大；密度增大，压强减小；密度增大，压强减小；密度不变，压强增大；密度不变，压强增大；密度增大，压强不变。密度增大，压强不变。C2 2一个密闭容器里的气体，在一个密闭容器里的气体，在时压强时压强8 810104 4Pa,Pa,给给容器加热容器加热,气体的压强为气体的压强为1.01.010105 5PaPa时温度升高到多少时温度升高到多少摄氏度？摄氏度？68.25练一练练一练（1 1）等容线：一定质量的某种气体在等容变化过等容线：一定质量的某种气体在等容变化过程中，压强程中，压强P P跟热力学温度跟热力学温度T T的正比关系的正比关系P PT T在直在直角坐标系中的图象叫做等容线角坐标系中的图象叫做等容线（2 2）一一定定质质量量气气体体的的等等容容线线P PT T图图象象，其其延延长长线线经过坐标原点，斜率反映体积大小，如图所示经过坐标原点，斜率反映体积大小，如图所示五、等容线五、等容线（3 3）一定质量气体的等容线的物理意义）一定质量气体的等容线的物理意义图图线线上上每每一一个个点点表表示示气气体体一一个个确确定定的的状状态态，同一根等容线上各状态的体积相同同一根等容线上各状态的体积相同 不不同同体体积积下下的的等等容容线线，斜斜率率越越大大，体体积积越越小小（同同一一温温度度下下，压压强强大大的的体体积积小小）如如图图所所示，示，V V2 2VV1 1五、等容线五、等容线应用应用汽车、拖拉机里的内燃机，就是利用气汽车、拖拉机里的内燃机，就是利用气体温度急剧升高后压强增大的原理，推体温度急剧升高后压强增大的原理，推动气缸内的活塞做功动气缸内的活塞做功打足了气的车胎在阳光下曝晒会胀破打足了气的车胎在阳光下曝晒会胀破水瓶塞子会迸出来水瓶塞子会迸出来气体的等压变化气体的等压变化1 1等压过程：一定质量的某种气体，在等压过程：一定质量的某种气体，在压压强不变时，体积随温度的变化强不变时，体积随温度的变化叫做等压变化。叫做等压变化。2 2一定质量气体的等压变化：一定质量气体的等压变化：3 3盖盖吕吕萨萨克克定定律律：一一定定质质量量的的某某种种气气体体，在在压压强强不不变变的的情情况况下下，体体积积V与与热热力力学学温温度度成正比（成正比（V T ）.（1 1）盖）盖吕萨克定律是实验定律，由法国科吕萨克定律是实验定律，由法国科学家盖学家盖吕萨克通过实验发现的吕萨克通过实验发现的（2 2）适用条件：）适用条件：气体质量一定，压强不变气体质量一定，压强不变V1T1V2T2=VT=C表达式：表达式：或：或：（3 3）在）在 V/=C 中的中的C与气体的种类、质量、与气体的种类、质量、压强有关压强有关注意：注意：V正比于正比于T而不正比于而不正比于t，但但 V t（4 4）一定质量的气体发生等压变化时，升高）一定质量的气体发生等压变化时，升高（或降低）相同的温度，增加（或减小）的体（或降低）相同的温度，增加（或减小）的体积是相同的积是相同的（5 5）解题时前后两状态的体积单位要统一）解题时前后两状态的体积单位要统一（1 1）等等压压线线：一一定定质质量量的的某某种种气气体体在在等等压压变变化化过过程程中中，体体积积V与与热热力力学学温温度度T的的正正比比关关系系在在VT直角坐标系中的图象叫做等压线直角坐标系中的图象叫做等压线（2 2）一一定定质质量量气气体体的的等等压压线线的的V VT T图图象象，其其延延长长线线经经过过坐坐标标原原点点，斜斜率率反反映映压压强强大大小小，如如图图所示：所示：4等压线等压线（3 3）一定质量气体的等压线的物理意义）一定质量气体的等压线的物理意义图图线线上上每每一一个个点点表表示示气气体体一一个个确确定定的的状状态态，同一根等压线上各状态的压强相同同一根等压线上各状态的压强相同不不同同压压强强下下的的等等压压线线，斜斜率率越越大大，压压强强越越小小（同同一一温温度度下下，体体积积大大的的压压强强小小）如如图图所所示示,P2P1 小结：小结：表达式：表达式：或或P/T=C一定质量的气体在等容变化时，遵守查理定律一定质量的气体在等容变化时，遵守查理定律一定质量的气体在等压变化时，遵守盖一定质量的气体在等压变化时，遵守盖吕萨克定律吕萨克定律V1T1V2T2=VT=C表达式：表达式：或：或：例题例题1:1:某种气体在状态时压强某种气体在状态时压强2 210105 5Pa,Pa,体积为体积为1m1m3,3,温度为温度为200K,(1)200K,(1)它在等温过程中由状态它在等温过程中由状态A A变为状态变为状态B,B,状态状态B B 的体积为的体积为2m2m3 3,求状态求状态B B 的压强的压强.(2).(2)随后随后,又由又由状态状态B B在等容过程中变为状态在等容过程中变为状态C,C,状态状态C C的温度为的温度为300K,300K,求状态求状态C C的压强的压强.A B C解解(1)(1)气体由状态气体由状态A A 变为状态变为状态B B 的过程遵从玻的过程遵从玻意耳定律意耳定律.由由P PA AV VA A=P=PB BV VB,B,P PB B=10=105 5PaPa(2)(2)气体由状态气体由状态B B变为状态变为状态C C的过程遵从查理定的过程遵从查理定律律.由由 P Pc c=1.5=1.510105 5PaPaPBTBPCTC=1.1.对对于于一一定定质质量量的的理理想想气气体体，可可能能发发生生的的过过程程是是()()A A压强和温度不变，体积变大压强和温度不变，体积变大 B B温度不变，压强减少，体积减少温度不变，压强减少，体积减少 C C体积不变，温度升高，压强增大体积不变，温度升高，压强增大 D D压强不变，体积增大，温度降低压强不变，体积增大，温度降低C说2.2.将质量相同的同种气体将质量相同的同种气体A A、B B分别密封在体积不同的分别密封在体积不同的两容器中，保持两部分气体体积不变，两容器中，保持两部分气体体积不变，A A、B B两部分气两部分气体压强温度的变化曲线如图体压强温度的变化曲线如图8.28.26 6所示，下列所示，下列法正确法正确的是（的是（）A.AA.A部分气体的体积比部分气体的体积比B B部分小部分小 B.AB.A、B B直线延长线将相交于直线延长线将相交于t t轴上轴上的同一点的同一点C.AC.A、B B气体温度改变量相同时，气体温度改变量相同时，压强改变量也相同压强改变量也相同D.AD.A、B B气体温度改变量相同时，气体温度改变量相同时，A A部分气体压强改变量较大部分气体压强改变量较大ABD3.3.查理定律的正确说法是一定质量的气体，在体积查理定律的正确说法是一定质量的气体，在体积保持不变的情况下保持不变的情况下()()A.A.气体的压强跟摄氏温度成正比气体的压强跟摄氏温度成正比B.B.气体温度每升高气体温度每升高11，增加的压强等于它原来压，增加的压强等于它原来压强的强的1/2731/273C.C.气体温度每降低气体温度每降低1.1.减小的压强等于它原来压强减小的压强等于它原来压强的的1/2731/273D.D.以上说法都不正确以上说法都不正确D4.4.如图如图8.28.21111所示，汽缸中封闭着温度为所示，汽缸中封闭着温度为100100的空气，一重物用绳索经滑轮跟缸中活塞相连接，的空气，一重物用绳索经滑轮跟缸中活塞相连接，重物和活塞都处于平衡状态，这时活塞离气缸底重物和活塞都处于平衡状态，这时活塞离气缸底的高度为的高度为10cm10cm，如果缸内空气变为，如果缸内空气变为00，重物将上，重物将上升升cmcm。2.68 5.5.一定质量的气体当体积不变而温度由一定质量的气体当体积不变而温度由100100上升到上升到200200时，其压强时，其压强()()A.A.增大到原来的两倍增大到原来的两倍 B.B.比原来增加比原来增加100/273100/273倍倍C.C.比原来增加比原来增加100/373100/373倍倍 D.D.比原来增加比原来增加1/21/2倍倍C32 以上有不当之处，请大家给与批评指正，以上有不当之处，请大家给与批评指正，谢谢大家！谢谢大家！