高中物理 第二章 固體、液體和氣體 第八節(jié) 氣體實(shí)驗(yàn)定律(Ⅱ)課件 粵教版選修33

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1、第二章第八節(jié)氣體實(shí)驗(yàn)定律 ()目標(biāo)定位1.知道什么是等容變化,知道查理定律的內(nèi)容和公式.2.知道什么是等壓變化,知道蓋呂薩克定律的內(nèi)容和公式.3.了解等容變化的pT圖線(xiàn)和等壓變化的VT圖線(xiàn)及其物理意義.4.會(huì)用分子動(dòng)理論和統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn)解釋氣體實(shí)驗(yàn)定律.內(nèi)容索引知識(shí)探究題型探究達(dá)標(biāo)檢測(cè)知識(shí)探究一、查理定律一、查理定律導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究打足氣的自行車(chē)在烈日下曝曬,常常會(huì)爆胎,原因是什么?答案答案答案車(chē)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(chē)胎脹破.1.等容變化:一定質(zhì)量的某種氣體,在 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)量的氣體,在體積不變的情況下,壓強(qiáng)p

2、與熱力學(xué)溫度T成 (填“正比”或“反比”).(2)表達(dá)式:p 或 .(3)適用條件:氣體的 和 不變.知識(shí)梳理知識(shí)梳理體積正比CT質(zhì)量體積3.等容線(xiàn):pT圖象和pt圖象分別如圖1甲、乙所示.圖14.從圖1可以看出:pT圖象(或pt圖象)為一次函數(shù)圖象,由此我們可以得出一個(gè)重要推論:一定質(zhì)量的氣體,從初狀態(tài)(p、T)開(kāi)始發(fā)生等容變化,其壓強(qiáng)的變化量p與熱力學(xué)溫度的變化量T之間的關(guān)系為:_.答案圖1中斜率的不同能夠說(shuō)明什么問(wèn)題?延伸思考延伸思考答案答案斜率與體積成反比,斜率越大,體積越小.二、蓋二、蓋呂薩克定律呂薩克定律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.

3、2.蓋呂薩克定律(1)內(nèi)容:一定質(zhì)量的氣體,在壓強(qiáng)不變的情況下,體積V與熱力學(xué)溫度T成 .(2)表達(dá)式:V 或 .(3)適用條件:氣體的 和 不變.答案正比CT質(zhì)量壓強(qiáng)3.等壓線(xiàn):VT圖象和Vt圖象分別如圖2甲、乙所示.答案圖24.從圖2可以看出:VT圖象(或Vt圖象)為一次函數(shù)圖象,由此我們可以得出一個(gè)重要推論:一定質(zhì)量的氣體從初狀態(tài)(V、T)開(kāi)始發(fā)生等壓變化,其體積的變化量V與熱力學(xué)溫度的變化量T之間的關(guān)系為_(kāi).圖2中斜率的不同能夠說(shuō)明什么問(wèn)題?延伸思考延伸思考答案答案答案斜率與壓強(qiáng)成反比,斜率越大,壓強(qiáng)越小.三、對(duì)氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋三、對(duì)氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋如何從微觀角度來(lái)解釋氣體

4、實(shí)驗(yàn)定律?答案導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究答案答案從決定氣體壓強(qiáng)的微觀因素上來(lái)解釋?zhuān)礆怏w分子的平均動(dòng)能和氣體分子的密集程度.1.玻意耳定律的微觀解釋一定質(zhì)量的某種理想氣體,溫度不變,分子的平均動(dòng)能不變.體積減小,分子的密集程度增大,單位時(shí)間內(nèi)撞擊單位面積器壁的分子數(shù)增多,氣體的壓強(qiáng)增大.2.查理定律的微觀解釋一定質(zhì)量的某種理想氣體,體積不變,則分子的密集程度不變,溫度升高,分子平均動(dòng)能增大,分子撞擊器壁的作用力變大,所以氣體的壓強(qiáng)增大.知識(shí)梳理知識(shí)梳理3.蓋呂薩克定律的微觀解釋一定質(zhì)量的某種理想氣體,溫度升高,分子的平均動(dòng)能增大,撞擊器壁的作用力變大,而要使壓強(qiáng)不變,則需使影響壓強(qiáng)的另一個(gè)因素分子的密集

5、程度減小,所以氣體的體積增大.題型探究例例1氣體溫度計(jì)結(jié)構(gòu)如圖3所示.玻璃測(cè)溫泡A內(nèi)充有氣體,通過(guò)細(xì)玻璃管B和水銀壓強(qiáng)計(jì)相連.開(kāi)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(cè)恒溫槽中,上下移動(dòng)D,使C中水銀面仍在O點(diǎn)處,測(cè)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓等于76 cmHg).一、查理定律的應(yīng)用答案答案364 K(或91 )圖3答案解析解析解析設(shè)恒溫槽的溫度為T(mén)2,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T236

6、4 K(或91 ).例例2如圖4所示,絕熱的氣缸內(nèi)封有一定質(zhì)量的氣體,缸體質(zhì)量M200 kg,活塞質(zhì)量m10 kg,活塞橫截面積S100 cm2.活塞與氣缸壁無(wú)摩擦且不漏氣.此時(shí),缸內(nèi)氣體的溫度為27 ,活塞位于氣缸正中間,整個(gè)裝置都靜止.已知大氣壓恒為p01.0105 Pa,重力加速度為g10 m/s2.求:二、蓋呂薩克定律的應(yīng)用圖4(1)缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng) p1;答案答案3.0105 Pa答案解析解析解析以氣缸為研究對(duì)象(不包括活塞),由氣缸受力平衡得:p1SMgp0S解得:p13.0105 Pa.(2)缸內(nèi)氣體的溫度升高到多少時(shí),活塞恰好會(huì)靜止在氣缸缸口AB處.答案答案327 答案解析解析解

7、析 設(shè)當(dāng)活塞恰好靜止在氣缸缸口AB處時(shí),缸內(nèi)氣體溫度為T(mén)2,壓強(qiáng)為p2,此時(shí)仍有p2SMgp0S,即缸內(nèi)氣體做等壓變化.對(duì)這一過(guò)程研究缸內(nèi)氣體,由蓋呂薩克定律得: 所以T22T1600 K故t2(600273)327 .例例3圖5甲是一定質(zhì)量的氣體由狀態(tài)A經(jīng)過(guò)狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的VT圖象,已知?dú)怏w在狀態(tài)A時(shí)的壓強(qiáng)是1.5105 Pa.三、pT 圖象與VT 圖象的應(yīng)用圖5(1)根據(jù)圖象提供的信息,計(jì)算圖中TA的值.答案答案200 K答案解析解析解析根據(jù)蓋呂薩克定律可得 所以TA TB 300 K200 K.(2)請(qǐng)?jiān)趫D乙坐標(biāo)系中,作出氣體由狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的pT圖象,并在圖線(xiàn)相應(yīng)位置上標(biāo)出

8、字母A、B、C,如果需要計(jì)算才能確定有關(guān)坐標(biāo)值,請(qǐng)寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程.答案答案見(jiàn)解析圖解析解析 根據(jù)查理定律得 pC pB pB pB 1.5105 Pa2.0105 Pa則可畫(huà)出由狀態(tài)ABC的pT圖象如圖所示.答案解析例例4(多選)對(duì)一定質(zhì)量的理想氣體,下列說(shuō)法正確的是四、對(duì)氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋A.體積不變,壓強(qiáng)增大時(shí),氣體分子的平均動(dòng)能一定增大B.溫度不變,壓強(qiáng)減小時(shí),氣體的密度一定減小C.壓強(qiáng)不變,溫度降低時(shí),氣體的密度一定減小D.溫度升高,壓強(qiáng)和體積可能都不變答案解析解析解析根據(jù)氣體壓強(qiáng)、體積、溫度的關(guān)系可知,體積不變,壓強(qiáng)增大時(shí),氣體的溫度升高,氣體分子的平均動(dòng)能一定增大,選項(xiàng)A正確;溫

9、度不變,壓強(qiáng)減小時(shí),氣體體積增大,氣體的密度減小,故選項(xiàng)B正確;壓強(qiáng)不變,溫度降低時(shí),體積減小,氣體的密度增大,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;溫度升高,壓強(qiáng)、體積中至少有一個(gè)會(huì)發(fā)生改變,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.課堂要點(diǎn)小結(jié)課堂要點(diǎn)小結(jié)達(dá)標(biāo)檢測(cè)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1234解析解析由查理定律得p T,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.答案解析A.101 B.373273C.

10、11 D.3832832.(蓋呂薩克定律的應(yīng)用)如圖6所示,氣缸中封閉著溫度為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)活塞離氣缸底的高度為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(zhǎng),結(jié)果保留三位有效數(shù)字)答案1234解析答案答案2.68 cm圖6解析解析這是一個(gè)等壓變化過(guò)程,設(shè)活塞的橫截面積為S.初態(tài):T1(273100) K373 K,V110S末態(tài):T2273 K,V2LS由蓋呂薩克定律 得LS V1,L 10 cm7.32 cm重物上升高度為10 cm7.32 cm2.68 cm.12343.(pT圖象與VT圖

11、象的應(yīng)用)如圖7所示,是一定質(zhì)量的氣體從狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B、C到狀態(tài)D的pT圖象,已知?dú)怏w在狀態(tài)B時(shí)的體積是8 L,求VA和VC、VD,并畫(huà)出此過(guò)程的VT圖象.答案解析1234圖7答案答案4 L8 L10.7 LVT圖象見(jiàn)解析圖1234解析解析AB為等溫過(guò)程,有pAVApBVB所以VA L4 LBC為等容過(guò)程,所以VCVB8 LCD為等壓過(guò)程,有 ,VD VC 8 L L10.7 L此過(guò)程的VT圖象如圖所示:4.(氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋)一定質(zhì)量的理想氣體,在壓強(qiáng)不變的條件下,溫度升高,體積增大,從分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)來(lái)分析,正確的是 1234答案解析A.此過(guò)程中分子的平均速率不變,所以壓強(qiáng)保持不變B.此過(guò)程中每個(gè)氣體分子碰撞器壁的平均沖擊力不變,所以壓強(qiáng)保持 不變C.此過(guò)程中單位時(shí)間內(nèi)氣體分子對(duì)單位面積器壁的碰撞次數(shù)不變,所 以壓強(qiáng)保持不變D.以上說(shuō)法都不對(duì)解析解析壓強(qiáng)與單位時(shí)間內(nèi)碰撞到器壁單位面積的分子數(shù)和每個(gè)分子的沖擊力有關(guān),溫度升高,分子對(duì)器壁的平均沖擊力增大,單位時(shí)間內(nèi)碰撞到器壁單位面積的分子數(shù)應(yīng)減小,壓強(qiáng)才可能保持不變.1234

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