高中物理 第二章 固体、液体和气体 第八节 气体实验定律（Ⅱ）课件 粤教版选修33

第二章第八节气体实验定律 ()目标定位1.知道什么是等容变化，知道查理定律的内容和公式.2.知道什么是等压变化，知道盖吕萨克定律的内容和公式.3.了解等容变化的pT图线和等压变化的VT图线及其物理意义.4.会用分子动理论和统计观点解释气体实验定律.内容索引知识探究题型探究达标检测知识探究一、查理定律一、查理定律导学探究导学探究打足气的自行车在烈日下曝晒，常常会爆胎，原因是什么？答案答案答案车胎在烈日下曝晒，胎内的气体温度升高，气体的压强增大，把车胎胀破.1.等容变化：一定质量的某种气体，在 不变时，压强随温度的变化叫做等容变化.2.查理定律(1)内容：一定质量的气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成 (填“正比”或“反比”).(2)表达式：p 或 .(3)适用条件：气体的 和 不变.知识梳理知识梳理体积正比CT质量体积3.等容线：pT图象和pt图象分别如图1甲、乙所示.图14.从图1可以看出：pT图象(或pt图象)为一次函数图象，由此我们可以得出一个重要推论：一定质量的气体，从初状态(p、T)开始发生等容变化，其压强的变化量p与热力学温度的变化量T之间的关系为：_.答案图1中斜率的不同能够说明什么问题？延伸思考延伸思考答案答案斜率与体积成反比，斜率越大，体积越小.二、盖二、盖吕萨克定律吕萨克定律1.等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度的变化叫做等压变化.2.盖吕萨克定律(1)内容：一定质量的气体，在压强不变的情况下，体积V与热力学温度T成 .(2)表达式：V 或 .(3)适用条件：气体的 和 不变.答案正比CT质量压强3.等压线：VT图象和Vt图象分别如图2甲、乙所示.答案图24.从图2可以看出：VT图象(或Vt图象)为一次函数图象，由此我们可以得出一个重要推论：一定质量的气体从初状态(V、T)开始发生等压变化，其体积的变化量V与热力学温度的变化量T之间的关系为_.图2中斜率的不同能够说明什么问题？延伸思考延伸思考答案答案答案斜率与压强成反比，斜率越大，压强越小.三、对气体实验定律的微观解释三、对气体实验定律的微观解释如何从微观角度来解释气体实验定律？答案导学探究导学探究答案答案从决定气体压强的微观因素上来解释，即气体分子的平均动能和气体分子的密集程度.1.玻意耳定律的微观解释一定质量的某种理想气体，温度不变，分子的平均动能不变.体积减小，分子的密集程度增大，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增多，气体的压强增大.2.查理定律的微观解释一定质量的某种理想气体，体积不变，则分子的密集程度不变，温度升高，分子平均动能增大，分子撞击器壁的作用力变大，所以气体的压强增大.知识梳理知识梳理3.盖吕萨克定律的微观解释一定质量的某种理想气体，温度升高，分子的平均动能增大，撞击器壁的作用力变大，而要使压强不变，则需使影响压强的另一个因素分子的密集程度减小，所以气体的体积增大.题型探究例例1气体温度计结构如图3所示.玻璃测温泡A内充有气体，通过细玻璃管B和水银压强计相连.开始时A处于冰水混合物中，左管C中水银面在O点处，右管D中水银面高出O点h114 cm，后将A放入待测恒温槽中，上下移动D，使C中水银面仍在O点处，测得D中水银面高出O点h244 cm.求恒温槽的温度(已知外界大气压为1个标准大气压，1个标准大气压等于76 cmHg).一、查理定律的应用答案答案364 K(或91 )图3答案解析解析解析设恒温槽的温度为T2，由题意知T1273 KA内气体发生等容变化，根据查理定律得 p1p0ph1p2p0ph2联立式，代入数据得T2364 K(或91 ).例例2如图4所示，绝热的气缸内封有一定质量的气体，缸体质量M200 kg，活塞质量m10 kg，活塞横截面积S100 cm2.活塞与气缸壁无摩擦且不漏气.此时，缸内气体的温度为27 ，活塞位于气缸正中间，整个装置都静止.已知大气压恒为p01.0105 Pa，重力加速度为g10 m/s2.求：二、盖吕萨克定律的应用图4(1)缸内气体的压强 p1；答案答案3.0105 Pa答案解析解析解析以气缸为研究对象(不包括活塞)，由气缸受力平衡得：p1SMgp0S解得：p13.0105 Pa.(2)缸内气体的温度升高到多少时，活塞恰好会静止在气缸缸口AB处.答案答案327 答案解析解析解析 设当活塞恰好静止在气缸缸口AB处时，缸内气体温度为T2，压强为p2，此时仍有p2SMgp0S，即缸内气体做等压变化.对这一过程研究缸内气体，由盖吕萨克定律得： 所以T22T1600 K故t2(600273)327 .例例3图5甲是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的VT图象，已知气体在状态A时的压强是1.5105 Pa.三、pT 图象与VT 图象的应用图5(1)根据图象提供的信息，计算图中TA的值.答案答案200 K答案解析解析解析根据盖吕萨克定律可得 所以TA TB 300 K200 K.(2)请在图乙坐标系中，作出气体由状态A经状态B变为状态C的pT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.答案答案见解析图解析解析 根据查理定律得 pC pB pB pB 1.5105 Pa2.0105 Pa则可画出由状态ABC的pT图象如图所示.答案解析例例4(多选)对一定质量的理想气体，下列说法正确的是四、对气体实验定律的微观解释A.体积不变，压强增大时，气体分子的平均动能一定增大B.温度不变，压强减小时，气体的密度一定减小C.压强不变，温度降低时，气体的密度一定减小D.温度升高，压强和体积可能都不变答案解析解析解析根据气体压强、体积、温度的关系可知，体积不变，压强增大时，气体的温度升高，气体分子的平均动能一定增大，选项A正确；温度不变，压强减小时，气体体积增大，气体的密度减小，故选项B正确；压强不变，温度降低时，体积减小，气体的密度增大，故选项C错误；温度升高，压强、体积中至少有一个会发生改变，故选项D错误.课堂要点小结课堂要点小结达标检测1.(查理定律的应用)一定质量的气体，在体积不变的条件下，温度由0 升高到10 时，其压强的增量为p1，当它由100 升高到110 时，所增压强为p2，则p1与p2之比是1234解析解析由查理定律得p T，一定质量的气体在体积不变的条件下 C，温度由0 升高到10 和由100 升高到110 ，T10 K相同，故所增加的压强p1p2，C项正确.答案解析A.101 B.373273C.11 D.3832832.(盖吕萨克定律的应用)如图6所示，气缸中封闭着温度为100 的空气，一重物用轻质绳索经光滑滑轮跟缸中活塞相连接，重物和活塞都处于平衡状态，这时活塞离气缸底的高度为10 cm.如果缸内空气温度变为0 ，重物将上升多少厘米？(绳索足够长，结果保留三位有效数字)答案1234解析答案答案2.68 cm图6解析解析这是一个等压变化过程，设活塞的横截面积为S.初态：T1(273100) K373 K，V110S末态：T2273 K，V2LS由盖吕萨克定律 得LS V1，L 10 cm7.32 cm重物上升高度为10 cm7.32 cm2.68 cm.12343.(pT图象与VT图象的应用)如图7所示，是一定质量的气体从状态A经状态B、C到状态D的pT图象，已知气体在状态B时的体积是8 L，求VA和VC、VD，并画出此过程的VT图象.答案解析1234图7答案答案4 L8 L10.7 LVT图象见解析图1234解析解析AB为等温过程，有pAVApBVB所以VA L4 LBC为等容过程，所以VCVB8 LCD为等压过程，有 ，VD VC 8 L L10.7 L此过程的VT图象如图所示：4.(气体实验定律的微观解释)一定质量的理想气体，在压强不变的条件下，温度升高，体积增大，从分子动理论的观点来分析，正确的是 1234答案解析A.此过程中分子的平均速率不变，所以压强保持不变B.此过程中每个气体分子碰撞器壁的平均冲击力不变，所以压强保持 不变C.此过程中单位时间内气体分子对单位面积器壁的碰撞次数不变，所 以压强保持不变D.以上说法都不对解析解析压强与单位时间内碰撞到器壁单位面积的分子数和每个分子的冲击力有关，温度升高，分子对器壁的平均冲击力增大，单位时间内碰撞到器壁单位面积的分子数应减小，压强才可能保持不变.1234