高中物理 8.2《氣體的等容變化和等壓變化》課件 新人教版選修3-3.ppt

《高中物理 8.2《氣體的等容變化和等壓變化》課件 新人教版選修3-3.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 8.2《氣體的等容變化和等壓變化》課件 新人教版選修3-3.ppt（34頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

8 2 氣體的等容變化和等壓變化 教學目標 1 知識要求 1 知道什么是氣體的等容變化過程 2 掌握查理定律的內(nèi)容 數(shù)學表達式 理解p t圖象的物理意義 3 知道查理定律的適用條件 4 會用分子動理論解釋查理定律 2 能力要求 通過演示實驗 培養(yǎng)學生的觀察能力 分析能力和實驗研究能力 3 方法要求 培養(yǎng)學生運用數(shù)學方法解決物理問題的能力 由圖象總結(jié)出查理定律 重點 難點分析1 查理定律的內(nèi)容 數(shù)學表達式 圖象及適用條件是重點 2 氣體壓強和攝氏溫度不成正比 壓強增量和攝氏溫度成正比 氣體原來的壓強 氣體在零攝氏度的壓強 這些內(nèi)容易混淆 教具1 引入新課的演示實驗 帶有橡皮塞的滴液瓶 加熱裝置 2 演示一定質(zhì)量的氣體保持體積不變時 壓強與溫度的關(guān)系 查理定律演示器 水銀氣壓計 攪棒 食鹽和適量碎冰 溫度計 保溫套 容器 在物理學中 當需要研究三個物理量之間的關(guān)系時 往往采用 控制變量法 保持一個量不變 研究其它兩個量之間的關(guān)系 然后綜合起來得出所要研究的幾個量之間的關(guān)系 1 等容變化 當體積 V 保持不變時 壓強 p 和溫度 T 之間的關(guān)系 一 氣體的等容變化 一定質(zhì)量 m 的氣體的總分子數(shù) N 是一定的 體積 V 保持不變時 其單位體積內(nèi)的分子數(shù) n 也保持不變 當溫度 T 升高時 其分子運動的平均速率 v 也增大 則氣體壓強 p 也增大 反之當溫度 T 降低時 氣體壓強 p 也減小 2 查理定律 一定質(zhì)量的氣體 在體積不變的情況下 溫度每升高 或降低 1 增加 或減少 的壓強等于它0 時壓強的1 273 或一定質(zhì)量的某種氣體 在體積保持不變的情況下 壓強p與熱力學溫度T成正比 3 公式 4 查理定律的微觀解釋 一定質(zhì)量的氣體 在壓強不變的情況下 溫度每升高 或降低 1 增加 或減少 的體積等于它0 時體積的1 273 二 氣體的等壓變化 1 等壓變化 當壓強 p 保持不變時 體積 V 和溫度 T 之間的關(guān)系 3 公式 或一定質(zhì)量的某種氣體 在壓強p保持不變的情況下 體積V與熱力學溫度T成正比 2 蓋 呂薩克定律 一定質(zhì)量的理想氣體的壓強 體積的乘積與熱力學溫度的比值是一個常數(shù) n為氣體的摩爾數(shù) R為普適氣體恒量 4 蓋 呂薩克定律的微觀解釋 一定質(zhì)量 m 的理想氣體的總分子數(shù) N 是一定的 要保持壓強 p 不變 當溫度 T 升高時 全體分子運動的平均速率v會增加 那么單位體積內(nèi)的分子數(shù) n 一定要減小 否則壓強不可能不變 因此氣體體積 V 一定增大 反之當溫度降低時 同理可推出氣體體積一定減小 三 氣態(tài)方程 063 上海市南匯區(qū)08年第二次模擬考試1A 1A 由查理定律可知 一定質(zhì)量的理想氣體在體積不變時 它的壓強隨溫度變化關(guān)系如圖中實線表示 把這個結(jié)論進行合理外推 便可得出圖中t0 如果溫度能降低到t0 那么氣體的壓強將減小到Pa 273 0 025 上海市黃浦區(qū)08年1月期終測評卷15 15 一定質(zhì)量的理想氣體在等容變化過程中測得 氣體在0 時的壓強為P0 10 時的壓強為P10 則氣體在21 時的壓強在下述各表達式中正確的是 A B C D AD 033 上海嘉定區(qū)2007學年上學期調(diào)研5 A 兩次管中氣體壓強相等B T1時管中氣體壓強小于T2時管中氣體壓強C T1T2 5 如圖所示 A端封閉有氣體的U形玻璃管倒插入水銀槽中 當溫度為T1時 管中水銀面處在M處 溫度為T2時 管中水銀面處在N處 且M N位于同一高度 若大氣壓強不變 則 AD 039 08年深圳市第一次調(diào)研考試12 12 對于一定質(zhì)量的理想氣體 可能發(fā)生的過程是 A 壓強和溫度不變 體積變大B 溫度不變 壓強減少 體積減少C 體積不變 溫度升高 壓強增大 D 壓強增大 體積增大 溫度降低 C 047 08年福建省畢業(yè)班質(zhì)量檢查17 17 如圖所示 導熱性能良好的氣缸開口向下 缸內(nèi)用一活塞封閉一定質(zhì)量的氣體 活塞在氣缸內(nèi)可以自由滑動且不漏氣 其下方用細繩吊著一重物 系統(tǒng)處于平衡狀態(tài) 現(xiàn)將細繩剪斷 從剪斷細繩到系統(tǒng)達到新的平衡狀態(tài)的過程可視為一緩慢過程 在這一過程中氣缸內(nèi) A 氣體從外界吸熱B 單位體積的氣體分子數(shù)變大C 氣體分子平均速率變大D 單位時間單位面積器壁上受到氣體分子撞擊的次數(shù)減少 B 030 揚州市07 08學年度第一學期期末調(diào)研試卷12 2 12 2 在圖所示的氣缸中封閉著溫度為100 的空氣 一重物用繩索經(jīng)滑輪與缸中活塞相連接 重物和活塞均處于平衡狀態(tài) 這時活塞離缸底的高度為10cm 如果缸內(nèi)空氣變?yōu)? 問 重物是上升還是下降 這時重物將從原處移動多少厘米 設(shè)活塞與氣缸壁間無摩擦 氣體初態(tài)體積V1 10Scm3 溫度T1 373K 則重物上升高度 h 10 7 4 2 6cm 解 可得h 7 4cm 據(jù) 末態(tài)溫度T2 273K 體積設(shè)為V2 hScm3 h為活塞到缸底的距離 分析可知缸內(nèi)氣體作等壓變化 設(shè)活塞截面積為Scm2 缸內(nèi)氣體溫度降低 壓強減小 故活塞下移 重物上升 024 上海市徐匯區(qū)07年第一學期期末試卷10 10 如圖所示 一豎直放置的氣缸由兩個截面積不同的圓柱構(gòu)成 各有一個活塞且用細桿相連 上 下分別封有兩部分氣體A和B 兩活塞之間是真空 原來活塞恰好靜止 兩部分氣體的溫度相同 現(xiàn)在將兩部分氣體同時緩慢升高相同溫度 則 A 兩活塞將靜止不動 B 兩活塞將一起向上移動 C A氣體的壓強改變量比B氣體的壓強改變量大 D 無法比較兩部分氣體的壓強改變量的大小 BC 054 08年北京市海淀區(qū)一模試卷14 14 如圖所示 內(nèi)壁光滑的絕熱氣缸豎直立于地面上 絕熱活塞將一定質(zhì)量的氣體封閉在氣缸中 活塞靜止時處于A位置 現(xiàn)將一重物輕輕地放在活塞上 活塞最終靜止在B位置 若除分子之間相互碰撞以外的作用力可忽略不計 則活塞在B位置時與活塞在A位置時相比較 A 氣體的溫度可能相同B 氣體的內(nèi)能可能相同C 單位體積內(nèi)的氣體分子數(shù)不變D 單位時間內(nèi)氣體分子撞擊單位面積氣缸壁的次數(shù)一定增多 D gk004 2008年高考物理上海卷13 13 如圖所示 兩端開口的彎管 左管插入水銀槽中 右管有一段高為h的水銀柱 中間封有一段空氣 則 A 彎管左管內(nèi)外水銀面的高度差為h B 若把彎管向上移動少許 則管內(nèi)氣體體積增大 C 若把彎管向下移動少許 右管內(nèi)的水銀柱沿管壁上升 D 若環(huán)境溫度升高 右管內(nèi)的水銀柱沿管壁上升 ACD 解見下頁 環(huán)境溫度升高 封閉氣體體積增大 則右管內(nèi)的水銀柱沿管壁上升 D對 解析 封閉氣體的壓強等于大氣壓與水銀柱產(chǎn)生壓強之差 故左管內(nèi)外水銀面高度差也為h A對 彎管上下移動 封閉氣體溫度和壓強不變 體積不變 B錯C對 063 上海市南匯區(qū)08年第二次模擬考試21 21 10分 如圖 水平放置的汽缸內(nèi)壁光滑 一個不導熱的活塞將汽缸內(nèi)的氣體分為A B兩部分 兩部分氣體可以分別通過放在其中的電熱絲加熱 開始時 A氣體的體積是B的一半 A氣體的溫度是17 C B氣體的溫度是27 C 活塞靜止 現(xiàn)緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體 使A B兩部分氣體的溫度都升高10 C 在此過程中活塞向哪個方向移動 某同學是這樣解答的 先設(shè)法保持A B氣體的體積不變 由于兩部分氣體原來的壓強相等 溫度每升高1 C 壓強就增加原來的1 273 因此溫度都升高10 C 兩邊的壓強還相等 故活塞不移動 你認為該同學的思路是否正確 如果認為正確 請列出公式加以說明 如果認為不正確 請指出錯誤之處 并確定活塞的移動方向 解 該同學思路不正確 在體積不變的情況下 一定質(zhì)量的理想氣體溫度每升高1 C 壓強就增加0 C時壓強的1 273 而現(xiàn)在A B的溫度不同而壓強相等 說明0 C時它們的壓強不相等 因此升高相同的溫度后 最后的壓強不等 設(shè)想先保持A B的體積不變 當溫度分別升高10 C時 對A有 同理 對B有 由于pA pB 所以pA pB 故活塞向右移動 032 上海虹口區(qū)07學年度第一學期期終教學檢測20 20 如圖所示 氣缸內(nèi)封閉有一定質(zhì)量的理想氣體 當時溫度為0 大氣壓為1atm 設(shè)其值為105Pa 氣缸橫截面積為500cm2 活塞重為5000N 則 1 氣缸內(nèi)氣體壓強為多少 2 如果開始時內(nèi)部被封閉氣體的總體積為汽缸上部體積為 并且汽缸口有個卡環(huán)可以卡住活塞 使之只能在汽缸內(nèi)運動 所有摩擦不計 現(xiàn)在使氣缸內(nèi)的氣體加熱至273 求氣缸內(nèi)氣體壓強又為多少 解 1 由受力平衡可知 2 缸內(nèi)氣體先做等壓變化 活塞將運動到卡環(huán)處就不再運動 設(shè)此時溫度為T1 有 所以 接下來繼續(xù)升溫 氣缸內(nèi)氣體將做等體積變化 設(shè)所求壓強為p2 故有 代入可得 033 上海嘉定區(qū)2007學年上學期調(diào)研19 19 10分 如圖所示 上端開口的光滑圓柱形氣缸豎直放置 截面積為40cm2的活塞將一定質(zhì)量的氣體和一形狀不規(guī)則的固體A封閉在氣缸內(nèi) 在氣缸內(nèi)距缸底60cm處設(shè)有a b兩限制裝置 使活塞只能向上滑動 開始時活塞擱在a b上 缸內(nèi)氣體的壓強為p0 p0 1 0 105Pa為大氣壓強 溫度為300K 現(xiàn)緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體 當溫度為330K 活塞恰好離開a b 當溫度為360K時 活塞上升了4cm 求 1 活塞的質(zhì)量 2 物體A的體積 設(shè)物體A的體積為 V 氣體的狀態(tài)參量為 氣體從狀態(tài)1到狀態(tài)2為等容過程 代入數(shù)據(jù)得 代入數(shù)據(jù)得m 4kg 氣體從狀態(tài)2到狀態(tài)3為等壓過程 解 031 上海市靜安區(qū)07 08學年第一學期期末檢測20 20 12分 一根兩端開口 粗細均勻的長直玻璃管橫截面積為S 2 10 3m2 豎直插入水面足夠?qū)拸V的水中 管中有一個質(zhì)量為m 0 4kg的密閉活塞 封閉一段長度為L0 66cm的氣體 氣體溫度T0 300K 如圖所示 開始時 活塞處于靜止狀態(tài) 不計活塞與管壁間的摩擦 外界大氣壓強P0 1 0 105Pa 水的密度 1 0 103kg m3 試問 1 開始時封閉氣體的壓強多大 2 現(xiàn)保持管內(nèi)封閉氣體溫度不變 用豎直向上的力F緩慢地拉動活塞 當活塞上升到某一位置時停止移動 此時F 6 0N 則這時管內(nèi)外水面高度差為多少 管內(nèi)氣柱長度多大 3 再將活塞固定住 改變管內(nèi)氣體的溫度 使管內(nèi)外水面相平 此時氣體的溫度是多少 1 當活塞靜止時 2 當F 6 0N時 有 管內(nèi)外液面的高度差 由玻意耳定律P1L1S P2L2S 解 空氣柱長度 3 P3 P0 1 0 105PaL3 68 10 78cmT2 T1 氣體溫度變?yōu)?由氣態(tài)方程 題目 027 鹽城市07 08學年度第一次調(diào)研考試12 2 12 2 本題供使用選修3 3教材的考生作答 如圖所示的圓柱形容器內(nèi)用活塞密封一定質(zhì)量的氣體 已知容器橫截面積為S 活塞重為G 大氣壓強為P0 若活塞固定 密封氣體溫度升高1 需吸收的熱量為Q1 若活塞不固定 且可無摩擦滑動 仍使密封氣體溫度升高1 需吸收的熱量為Q2 1 Q1和Q2哪個大些 氣體在定容下的比熱容與在定壓下的比熱容為什么會不同 2 求在活塞可自由滑動時 密封氣體溫度升高1 活塞上升的高度h 設(shè)密閉氣體溫度升高1 內(nèi)能的增量為 U 則有 U Q1 U Q2 W 對活塞用動能定理得 W內(nèi) W大氣 Gh 0 W大氣 P0Sh W W內(nèi) 解 得 Q2 U P0S G h Q1 Q2 解 由此可見 質(zhì)量相等的同種氣體 在定容和定壓兩種不同情況下 盡管溫度變化相同 但吸收的熱量不同 所以同種氣體在定容下的熱比容與在定壓下的熱比容不同 解 兩式 U Q1 Q2 U P0S G h 得 題目 gk004 2008年高考物理上海卷20A 20A 10分 汽車行駛時輪胎的胎壓太高容易造成爆胎事故 太低又會造成耗油量上升 已知某型號輪胎能在 40 C 90 C正常工作 為使輪胎在此溫度范圍內(nèi)工作時的最高胎壓不超過3 5atm 最低胎壓不低于1 6atm 那么 在t 20 C時給該輪胎充氣 充氣后的胎壓在什么范圍內(nèi)比較合適 設(shè)輪胎的體積不變 解 由于輪胎容積不變 輪胎內(nèi)氣體做等容變化 設(shè)在T0 293K充氣后的最小胎壓為Pmin 最大胎壓為Pmax 依題意 當T1 233K時胎壓為P1 1 6atm 根據(jù)查理定律 即 解得 Pmin 2 01atm 當T2 363K是胎壓為P2 3 5atm 根據(jù)查理定律 即 解得 Pmax 2 83atm 5 溫度計是生活 生產(chǎn)中常用的測溫裝置 右圖為一個簡單溫度計 一根裝有一小段有色水柱的細玻璃管穿過橡皮塞插入燒瓶內(nèi) 封閉一定質(zhì)量的氣體 當外界溫度發(fā)生變化時 水柱位置將上下變化 已知A D間的測量范圍為20 80 A D間刻度均勻分布 由圖可知 A D及有色水柱下端所示的溫度分別是 A 20 80 64 B 20 80 68 C 80 20 32 D 80 20 34 gk013 2008年高考上海理綜卷5 C 解見下頁 解 溫度升高 容器內(nèi)氣體的體積增大 A點溫度高 可見A D點溫度分別為80 20 設(shè)D點下容器的體積為V0 一小格玻璃管的體積為h 由查理定律 即 即 解得t 32