氣體的等容變化和等壓變化

8.2 氣 體 的 等 容 變 化 和 等 壓 變 化 查 理 定 律 、 蓋 呂 薩 克 定 律 一 、 氣 體 的 等 容 變 化1 等 容 過 程 ： 氣 體 在 體 積 不 變 的 情 況下 發(fā) 生 的 狀 態(tài) 變 化 過 程 叫 做 等 容 過程 2 查 理 定 律 ： 一 定 質(zhì) 量 的 某 種 氣 體 ，在 體 積 不 變 的 情 況 下 ， 壓 強(qiáng) p與 熱 力學(xué) 溫 度 T成 正 比 （ p T ） 2211 TpTp CTp 可 寫 成 或 （ 1） 查 理 定 律 是 實(shí) 驗(yàn) 定 律 ， 由 法 國 科 學(xué) 家 查 理 通過 實(shí) 驗(yàn) 發(fā) 現(xiàn) 的 （ 2） 適 用 條 件 ： 氣 體 質(zhì) 量 一 定 ， 體 積 不 變 .（3）在p/T=C中的C與氣體的種類、質(zhì)量、體積有關(guān) 注 意 ： p與 熱 力 學(xué) 溫 度 T成 正 比 ， 不 與 攝 氏 溫 度 成 正 比 ，但 壓 強(qiáng) 的 變 化 p與 攝 氏 溫 度 t的 變 化 成 正 比 （ 4） 一 定 質(zhì) 量 的 氣 體 在 等 容 時(shí) ， 升 高 （ 或 降 低 ）相 同 的 溫 度 ， 所 增 加 （ 或 減 小 ） 的 壓 強(qiáng) 是 相 同的 （ 5） 解 題 時(shí) 前 后 兩 狀 態(tài) 壓 強(qiáng) 的 單 位 要 統(tǒng) 一 .3.說 明 : 4 等 容 線 （ 1） 等 容 線 ： 一 定 質(zhì) 量 的 某 種 氣 體 在 等 容變 化 過 程 中 ， 壓 強(qiáng) p跟 熱 力 學(xué) 溫 度 T的 正 比關(guān) 系 p T在 直 角 坐 標(biāo) 系 中 的 圖 象 叫 做 等 容線 （ 2） 一 定 質(zhì) 量 氣 體 的 等 容 線 p T圖 象 ， 其延 長 線 經(jīng) 過 坐 標(biāo) 原 點(diǎn) ， 斜 率 反 映 體 積 大 小 ，如 圖 所 示 5 等 容 線 的 物 理 意 義 （ ） 圖 線 上 每 一 個(gè) 點(diǎn) 表 示 氣 體 一 個(gè) 確 定 的 狀態(tài) ， 同 一 條 等 容 線 上 各 狀 態(tài) 的 體 積 相 同 （ ） 不 同 體 積 下 的 等 容 線 ， 斜 率 越 大 ， 體積 越 小 （ 同 一 溫 度 下 ， 壓 強(qiáng) 大 的 體 積 小 ） 如 圖所 示 ， V2V1 描述一定質(zhì)量的氣體作等容變化的過程的圖線是下圖中哪些() 答 案 ： CD 等容過程的pT和pt圖象如圖所示 隨 堂 練 習(xí)練 習(xí) 1、 密 閉 在 容 積 不 變 的 容 器 中 的 氣 體 ， 當(dāng) 溫 度 降 低時(shí) ：A、 壓 強(qiáng) 減 小 ， 密 度 減 小 ; B、 壓 強(qiáng) 減 小 ， 密 度 增 大 ；C、 壓 強(qiáng) 不 變 ， 密 度 減 小 ； D、 壓 強(qiáng) 減 小 ， 密 度 不 變練 習(xí) 2、 下 列 關(guān) 于 一 定 質(zhì) 量 的 氣 體 的 等 容 變 化 的 說 法中 正 確 的 是 ：A、 氣 體 壓 強(qiáng) 的 改 變 量 與 攝 氏 溫 度 成 正 比 ；B、 氣 體 的 壓 強(qiáng) 與 攝 氏 溫 度 成 正 比 ；C、 氣 體 壓 強(qiáng) 的 改 變 量 與 熱 力 學(xué) 溫 度 的 改 變 量 成 正 比 ；D、 氣 體 的 壓 強(qiáng) 與 熱 力 學(xué) 溫 度 成 正 比 。D CD 2.在 冬 季 ,剩 有 半 瓶 熱 水 的 暖 水 瓶 經(jīng) 過 一個(gè) 夜 晚 ,第 二 天 拔 瓶 口 的 軟 木 塞 時(shí) 覺 得 很緊 ,不 易 拔 出 來 ,主 要 原 因 是 (D ). (A)軟 木 塞 受 潮 膨 漲(B)瓶 口 因 溫 度 降 低 而 收 縮 變 小(C)白 天 氣 溫 升 高 ,大 氣 壓 強(qiáng) 變 大(D)瓶 內(nèi) 氣 體 因 溫 度 降 低 而 壓 強(qiáng) 減 小 如圖1所示，容器A和B分別盛有氫氣和氧氣，用一段水平細(xì)玻璃管連通，管內(nèi)有一段水銀柱將兩種氣體隔開當(dāng)氫氣的溫度為0、氧氣溫度為20時(shí)，水銀柱保持靜止判斷下列情況下，水銀柱將怎樣移動(dòng)？ (1)兩氣體均升高20； (2)氫氣升高10，氧氣升高20； (3)若初狀態(tài)如圖2所示且氣體初溫相同，則當(dāng)兩氣體均降低10時(shí)，水銀柱怎樣移動(dòng)？ 答 案 ： (1)向B移動(dòng)(2)向A移動(dòng)(3)向A(下)移動(dòng) 燈泡內(nèi)充有氮?dú)寤旌蠚怏w，如果要使燈泡內(nèi)的混合氣體在500時(shí)的壓強(qiáng)不超過1atm，在20下充氣，燈泡內(nèi)氣體的壓強(qiáng)至多能充到多少？ 答 案 ： 0.38atm 解 析 ：以燈泡內(nèi)氣體為研究對(duì)象，溫度升高時(shí)體積不變，初狀態(tài)為20，末狀態(tài)溫度為500，壓強(qiáng)為1atm.應(yīng)用查理定律即可求出初狀態(tài)的壓強(qiáng) 二 、 氣 體 的 等 壓 變 化1 等 壓 過 程 ： 氣 體 在 壓 強(qiáng) 不 變 的 情 況下 發(fā) 生 的 狀 態(tài) 變 化 過 程 叫 做 等 壓 過程 2 蓋 呂 薩 克 定 律 ： 一 定 質(zhì) 量 的 某 種氣 體 ， 在 壓 強(qiáng) 不 變 的 情 況 下 ， 體 積 V與 熱 力 學(xué) 溫 度 成 正 比 （ V T ） . 2211 TVTV CTV 可 寫 成 或 （1） 蓋 呂 薩 克 定 律 是 實(shí) 驗(yàn) 定 律 ， 由 法 國 科 學(xué)家 蓋 呂 薩 克 通 過 實(shí) 驗(yàn) 發(fā) 現(xiàn) 的 （ 2） 適 用 條 件 ： 氣 體 質(zhì) 量 一 定 ， 壓 強(qiáng) 不 變 （ 3） 在 V/ =C 中 的 C與 氣 體 的 種 類 、 質(zhì) 量 、壓 強(qiáng) 有 關(guān) 注 意 ： V正 比 于 T而 不 正 比 于 t， 但 Vt（ 4） 一 定 質(zhì) 量 的 氣 體 發(fā) 生 等 壓 變 化 時(shí) ， 升 高（ 或 降 低 ） 相 同 的 溫 度 ， 增 加 （ 或 減 小 ） 的 體積 是 相 同 的 （ 5） 解 題 時(shí) 前 后 兩 狀 態(tài) 的 體 積 單 位 要 統(tǒng) 一 3.說 明 : 4 等 壓 線（ 1） 等 壓 線 ： 一 定 質(zhì) 量 的 某 種 氣 體 在 等壓 變 化 過 程 中 ， 體 積 V與 熱 力 學(xué) 溫 度 T的正 比 關(guān) 系 在 V T直 角 坐 標(biāo) 系 中 的 圖 象 叫做 等 壓 線 （ 2） 一 定 質(zhì) 量 氣 體 的 等 壓 線 的 V T圖 象 ，其 延 長 線 經(jīng) 過 坐 標(biāo) 原 點(diǎn) ， 斜 率 反 映 壓 強(qiáng)大 小 ， 如 圖 所 示 5 等 壓 線 的 物 理 意 義 （ ） 圖 線 上 每 一 個(gè) 點(diǎn) 表 示 氣 體 一 個(gè) 確定 的 狀 態(tài) ， 同 一 條 等 壓 線 上 各 狀 態(tài) 的 壓強(qiáng) 相 同 （ ） 不 同 壓 強(qiáng) 下 的 等 壓 線 ， 斜 率 越 大 ，壓 強(qiáng) 越 小 （ 同 一 溫 度 下 ， 體 積 大 的 壓 強(qiáng)小 ） 如 圖 所 示 2 1 等壓過程的VT和Vt圖象如圖所示 如圖，一導(dǎo)熱性良好的氣缸內(nèi)用活塞封住一定量的氣體(不計(jì)活塞與缸壁摩擦)，當(dāng)溫度升高時(shí)，改變的量有 () A活塞高度hB氣缸體高度H C氣體壓強(qiáng)p D彈簧長度L 答 案 ： B 小 結(jié) ：一 定 質(zhì) 量 的 氣 體 在 等 容 變 化 時(shí) ， 遵守 查 理 定 律 一 定 質(zhì) 量 的 氣 體 在 等 壓 變 化 時(shí) ， 遵守 蓋 呂 薩 克 定 律 2211 TVTV CTV 可 寫 成 或2 211 TpTp CTp 可 寫 成 或 3 .一定質(zhì)量的空氣，270 時(shí)的體積為1.010-2m3，在壓強(qiáng)不變的情況下，溫度升高1000 時(shí)體積是多大？ 4 一 定 質(zhì) 量 的 某 種 氣 體 自 狀 態(tài) A經(jīng) 過 狀 態(tài) C變 化 到 狀態(tài) B， 這 一 過 程 中 V-T圖 上 的 表 示 如 圖 所 示 ， 則（ ） A. 在 過 程 AC中 ， 氣 體 的 壓 強(qiáng) 不 斷 變 大 B.在 過 程 CB中 ， 氣 體 的 壓 強(qiáng) 不 斷 變 小 C. 在 狀 態(tài) A時(shí) ， 氣 體 的 壓 強(qiáng) 最 大 D.在 狀 態(tài) B時(shí) ， 氣 體 的 壓 強(qiáng) 最 大 5 . 如 圖 所 示 ， 一 定 質(zhì) 量 的 理 想 氣 體 的 三 種升 溫 過 程 ， 那 么 ， 以 下 四 種 解 釋 中 ， 哪些 是 正 確 的 （ ） 。A. a-d 的 過 程 氣 體 體 積 增 加 B. bd 的 過 程 氣 體 體 積 不 變 C. c-d 的 過 程 氣 體 體 積 增 加 D. a-d 的 過 程 氣 體 體 積 減 小 6 .一 定 質(zhì) 量 的 氣 體 ， 壓 強(qiáng) 保 持 不 變 ， 下 列 過 程 可 以實(shí) 現(xiàn) 的 是 （ ） A. 溫 度 升 高 ， 體 積 增 大 B.溫 度 升 ， 高 體 積 減 小 C. 溫 度 不 變 ， 體 積 增 大 D. 溫 度 不 變 ， 體 積 減 小 體積為V100cm3的空心球帶有一根有刻度的均勻長管，管上共有N101個(gè)刻度，設(shè)長管與球連接處為第一個(gè)刻度，以后順序往上排列，相鄰兩刻度間管的體積為0.2cm3，水銀液滴將球內(nèi)空氣與大氣隔開，如圖所示當(dāng)溫度t5時(shí)，水銀液滴在刻度為N21的地方那么在此大氣壓下，能否用它測(cè)量溫度？說明理由，若能，求其測(cè)量范圍(不計(jì)熱膨脹) 解 析 ：首先應(yīng)明確氣體做等壓變化，符合蓋呂薩克定律條件，根據(jù)該定律及其推論由體積變化進(jìn)而求溫度的變化因?yàn)楣芸诤痛髿庀嗤ǎ郧騼?nèi)氣體的體積隨溫度的升高而膨脹，氣體是等壓變化，根據(jù)蓋呂薩克定律： 溫度的增加與體積的增加成正比，所以可以用來測(cè)量溫度測(cè)量溫度的范圍應(yīng)該為氣體的體積從V11 0 0 c m 3等壓變化到V 21 0 0 c m 31000.2cm3120cm3，這個(gè)范圍所對(duì)應(yīng)的氣體溫度T1T2之間，根據(jù)題意當(dāng)T0273K5K278K時(shí)，氣體的體積 V0(100200.2)cm3104cm3. 答 案 ： 能 ； 測(cè) 量 溫 度 的 范 圍 是 5.7 47.8 . 點(diǎn) 評(píng) ：本題易出錯(cuò)在：錯(cuò)將體積用刻度數(shù)乘以0.2cm3，漏掉了空心球的體積錯(cuò)把攝氏溫度當(dāng)成熱力學(xué)溫度計(jì)算時(shí)應(yīng)采用熱力學(xué)溫度 (2010哈爾濱市模擬)如圖所示，A氣缸中用活塞封閉有一定質(zhì)量的理想氣體，溫度為27，活塞與氣缸底部距離為h，活塞截面積為S.氣缸中的活塞通過滑輪系統(tǒng)掛一重物，質(zhì)量為m.若不計(jì)一切摩擦，當(dāng)氣體的溫度升高10且系統(tǒng)穩(wěn)定后，求重物m下降的高度 圖甲所示是一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)過狀態(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1.5105Pa. (1)說出A到B過程中壓強(qiáng)變化的情形，并根據(jù)圖象提供的信息，計(jì)算圖中TA的溫度值 (2)請(qǐng)?jiān)趫D乙坐標(biāo)系中，作出由狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的pT圖象，并在圖線相應(yīng)位置上標(biāo)出字母A、B、C.如果需要計(jì)算才能確定有關(guān)坐標(biāo)值，請(qǐng)寫出計(jì)算過程 答 案 ： (1)200K(2)如圖所示 點(diǎn) 評(píng) ：在不同的圖象中，只能表達(dá)兩個(gè)狀態(tài)參量的關(guān)系，第三個(gè)參量可通過狀態(tài)方程或氣體實(shí)驗(yàn)定律求得 如圖為0.2mol的某種理想氣體壓強(qiáng)和溫度關(guān)系圖線，p0為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，則在狀態(tài)B時(shí)，氣體體積為多少？ 答 案 ： 5.6L