气体的等容变化和等压变化(课堂)课件.ppt
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- 气体 变化 等压 课堂 课件
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1、123456789101.1.查理定律和盖查理定律和盖吕萨克定律的比较吕萨克定律的比较11122.2.两个重要的推论两个重要的推论(1)(1)查理定律的分比形式查理定律的分比形式即一定质量的气体在体积不变的条件下,压强的变化量与热力即一定质量的气体在体积不变的条件下,压强的变化量与热力学温度的变化量成正比学温度的变化量成正比.(2)(2)盖盖吕萨克定律的分比形式吕萨克定律的分比形式即一定质量的气体在压强不变的条件下,体积的变化量与热力即一定质量的气体在压强不变的条件下,体积的变化量与热力学温度的变化量成正比学温度的变化量成正比.ppTT VVTT133.“3.“外推法外推法”与热力学温标与热力
2、学温标通过对一定质量气体等容变化的通过对一定质量气体等容变化的p-tp-t线线“外推外推”得到的气体压得到的气体压强为零时对应的温度强为零时对应的温度(-273.15)(-273.15),称为热力学温标的零度,称为热力学温标的零度(0 K).(0 K).144.4.由温度变化引起的水银柱移动定性判断由温度变化引起的水银柱移动定性判断(1)(1)假设法假设法(基本方法基本方法)如图所示,水银柱原来处于平衡状态,所受合外力如图所示,水银柱原来处于平衡状态,所受合外力为零,即此时两部分气体的压强差为零,即此时两部分气体的压强差p=pp=p1 1-p-p2 2,温度温度升高后,两部分气体的压强都增大,
3、假设水银柱不升高后,两部分气体的压强都增大,假设水银柱不动,两部分气体都为等容变化,分别可推得动,两部分气体都为等容变化,分别可推得 若若pp1 1pp2 2,水银柱所受合外力方向向上,应向上移动;,水银柱所受合外力方向向上,应向上移动;若若pp1 1pp2 2,水银柱向下移动,若水银柱向下移动,若pp1 1=p=p2 2,水银柱不动,水银柱不动.TppT,15(2)(2)图象法:在同一图象法:在同一p-Tp-T坐标系中画出坐标系中画出两段气体的等容线,如图所示,在温两段气体的等容线,如图所示,在温度相同时,度相同时,p p1 1pp2 2,得出气柱,得出气柱l1 1等容线等容线的斜率较大,当
4、两气体升高相同的温的斜率较大,当两气体升高相同的温度度TT时,两边气体其压强的增加量时,两边气体其压强的增加量pp1 1pp2 2,水银柱上移,水银柱上移.(3)(3)极限法:对上部的气体压强进行极限推理,认为极限法:对上部的气体压强进行极限推理,认为p p2 200上部上部为真空,升温时,为真空,升温时,p p1 1增大,水银柱上移增大,水银柱上移.165.5.应用步骤应用步骤(1)(1)确定研究对象,即被封闭的气体确定研究对象,即被封闭的气体.(2)(2)分析被研究气体在状态变化时是否符合定律条件分析被研究气体在状态变化时是否符合定律条件.是否是质是否是质量和体积保持不变或是质量和压强保持
5、不变量和体积保持不变或是质量和压强保持不变.(3)(3)确定初、末两个状态的温度、压强或温度、体积确定初、末两个状态的温度、压强或温度、体积.(4)(4)按查理或盖按查理或盖吕萨克定律公式列式求解吕萨克定律公式列式求解.(5)(5)求解结果并分析、检验求解结果并分析、检验.17 (1)(1)“外推法外推法”是科学研究的一种方法,是科学研究的一种方法,“外推外推”并不表示定律适用范围的扩展并不表示定律适用范围的扩展.(2)(2)热力学温标是一种理论温标,与测温物质无关热力学温标是一种理论温标,与测温物质无关.18【典例典例1 1】如图所示如图所示,两端封闭粗细均匀、竖直放置两端封闭粗细均匀、竖直
6、放置的玻璃管内有一段长为的玻璃管内有一段长为h h的水银柱的水银柱,将管内气体分为将管内气体分为两部分两部分.已知已知l2 2=2=2l1 1,若使两部分气体同时升高相同若使两部分气体同时升高相同的温度的温度,管内水银柱将如何运动管内水银柱将如何运动?(?(设原来温度相同设原来温度相同)19 【解题指导解题指导】本题可按以下思路进行求解本题可按以下思路进行求解:20【标准解答标准解答】此类问题的解答方法一般有此类问题的解答方法一般有“假设法假设法”、“图象图象法法”和和“极限法极限法”三种三种.假设法假设法:先假设管内水银柱相对玻璃管不动先假设管内水银柱相对玻璃管不动,即两段空气柱体积即两段空
7、气柱体积不变不变,用查理定律求得两气柱压强增量用查理定律求得两气柱压强增量pp1 1和和pp2 2,进而比较压进而比较压强增量的大小强增量的大小.若若pp1 1=p=p2 2,水银柱不会移动水银柱不会移动;若若pp1 1pp2 2,水水银柱向上移动银柱向上移动;若若pp1 1ppp2 2,即即p p1 1比比p p2 2减小得快时减小得快时,水银柱向下移动水银柱向下移动;当当pp1 1 pp2 2,T,T1 1=T=T2 2,T,T1 1=T=T2 2,所以所以pp1 1pp2 2,即水银柱向上移动即水银柱向上移动.22(2)(2)利用图象利用图象:首先在同一首先在同一p-Tp-T图线上画出图
8、线上画出两段气柱的等容图线两段气柱的等容图线,如图所示如图所示.由于两由于两气柱在相同温度气柱在相同温度T T1 1下压强不同下压强不同,所以它们所以它们等容线的斜率也不同等容线的斜率也不同,气柱气柱l1 1的压强较大的压强较大,等容线的斜率也较大等容线的斜率也较大.从图中可以看出从图中可以看出,当两气柱升高相同温度当两气柱升高相同温度TT时时,其压强的增量其压强的增量pp1 1pp2 2,所以水所以水银柱向上移动银柱向上移动.23极限法极限法:(1):(1)由于管上段气柱压强由于管上段气柱压强p p2 2较下段气柱压强较下段气柱压强p p1 1小小,设想设想p p2 20,0,即管上部认为近
9、似为真空即管上部认为近似为真空,于是立即得到:温度于是立即得到:温度T T升高升高,水银柱向上移动水银柱向上移动.(2)(2)假设两部分气体温度降低到假设两部分气体温度降低到0 K,0 K,则上下两部分气体的压强则上下两部分气体的压强均为零均为零,故降低相同温度时水银柱下降故降低相同温度时水银柱下降,那么升高相同温度水银那么升高相同温度水银柱会上升柱会上升.24【规律方法规律方法】液柱移动方向的判断液柱移动方向的判断此类问题的特点是此类问题的特点是:气体的状态参量气体的状态参量p p、V V、T T都发生了变化都发生了变化,直直接判断液柱或活塞的移动方向比较困难接判断液柱或活塞的移动方向比较困
10、难,通常先进行气体状态通常先进行气体状态的假设的假设,然后应用查理定律可以很容易地求解然后应用查理定律可以很容易地求解,两部分气体压强两部分气体压强的变化的变化p,p,并把压强转化为压力并把压强转化为压力S Spp来比较来比较.若若pp均大于零均大于零,则液柱向则液柱向S Spp较小的一方移动较小的一方移动;若若pp均小于零均小于零,则液柱向则液柱向|S|Sp|p|值较大的一方移动值较大的一方移动;若若S Spp相等相等,则液柱不移动则液柱不移动.25【变式训练变式训练】如图所示如图所示,A,A、B B两容器容积两容器容积相等相等,用粗细均匀的细玻璃管连接用粗细均匀的细玻璃管连接,两容两容器内
11、装有不同气体器内装有不同气体,细管中央有一段水银细管中央有一段水银柱柱,在两边气体作用下保持平衡时在两边气体作用下保持平衡时,A,A中气体的温度为中气体的温度为0,B0,B中中气体温度为气体温度为20,20,如果将它们的温度都降低如果将它们的温度都降低10,10,则水银柱则水银柱将将()()26A.A.向向A A移动移动B.B.向向B B移动移动C.C.不动不动D.D.不能确定不能确定【解析解析】选选A.A.由由 可知可知p p 所以所以A A部分气体压强减部分气体压强减小得多小得多,水银柱将向左移水银柱将向左移.Tpp,T 1,T27 【变式备选变式备选】(2011(2011合肥高二检测合肥
12、高二检测)用易拉罐盛装碳酸用易拉罐盛装碳酸饮料非常卫生和方便,但如果剧烈碰撞或严重受热会导致爆炸饮料非常卫生和方便,但如果剧烈碰撞或严重受热会导致爆炸.我们通常用的可乐易拉罐容积我们通常用的可乐易拉罐容积V=355 mL.V=355 mL.假设在室温假设在室温(17)(17)下下罐内装有罐内装有0.9 V0.9 V的饮料,剩余空间充满的饮料,剩余空间充满COCO2 2气体,气体压强为气体,气体压强为1 atm.1 atm.若易拉罐能承受的最大压强为若易拉罐能承受的最大压强为1.2 atm1.2 atm,则保存温度不,则保存温度不能超过多少?能超过多少?28【解析解析】取取COCO2 2气体为研
13、究对象,则:气体为研究对象,则:初态:初态:p p1 1=1 atm=1 atm,T T1 1=(273+17)K=290 K=(273+17)K=290 K,末态:末态:p p2 2=1.2 atm=1.2 atm,T T2 2未知未知.气体发生等容变化,由查理定律气体发生等容变化,由查理定律 得:得:答案:答案:75752211pTpT2211p1.2 290TTK348 K,p1t34827375.29301.p-T1.p-T图象与图象与V-TV-T图象的比较图象的比较31322.2.对于对于p-Tp-T图象与图象与V-TV-T图象的注意事项图象的注意事项(1)(1)首先要明确是首先要明
14、确是p-Tp-T图象还是图象还是V-TV-T图象图象(2)(2)不是热力学温标的先转换为热力学温标不是热力学温标的先转换为热力学温标(3)(3)解决问题时要将图象与实际情况相结合解决问题时要将图象与实际情况相结合 33 (1)(1)在图象的原点附近要用虚线表示,因为此处实在图象的原点附近要用虚线表示,因为此处实际不存在,但还要表示出图线过原点际不存在,但还要表示出图线过原点.(2)(2)如果坐标上有数字则坐标轴上一定要标上单位,没有数字如果坐标上有数字则坐标轴上一定要标上单位,没有数字的坐标轴可以不标单位的坐标轴可以不标单位.34【典例典例2 2】一定质量的气体,在状态变化过程中的一定质量的气
15、体,在状态变化过程中的p-Tp-T图象如图图象如图所示,在所示,在A A状态时的体积为状态时的体积为V V0 0,试画出对应的,试画出对应的V-TV-T图象图象.35 【解题指导解题指导】解答本题应把握以下三点:解答本题应把握以下三点:36【标准解答标准解答】对气体由对气体由ABAB,根据玻意耳定律有,根据玻意耳定律有p p0 0V V0 0=3p=3p0 0V VB B,则则对气体由对气体由BCBC:根据盖:根据盖吕萨克定律:吕萨克定律:由此可知由此可知A A、B B、C C三点的状态量分别为三点的状态量分别为A A:p p0 0,T,T0 0,V,V0 0;B B:3p3p0 0,T,T0
16、 0,C:3p,C:3p0 0,3T,3T0 0,V,V0 0.V-TV-T图象如图所示图象如图所示.答案:答案:见标准解答见标准解答B01VV.3CBCB000VV,V3VVT3T,01V;337【变式训练变式训练】如图所示甲、乙为一定质量的某种气体的等容或如图所示甲、乙为一定质量的某种气体的等容或等压变化图象,关于这两个图象的正确说法是等压变化图象,关于这两个图象的正确说法是()()38A.A.甲是等压线,乙是等容线甲是等压线,乙是等容线B.B.乙图中乙图中p-tp-t线与线与t t轴交点对应的温度是轴交点对应的温度是-273.15-273.15,而甲图中,而甲图中V-tV-t线与线与t
17、t轴的交点不一定是轴的交点不一定是-273.15-273.15 C.C.由乙图可知,一定质量的气体,在任何情况下都是由乙图可知,一定质量的气体,在任何情况下都是p p与与t t成直成直线关系线关系D.D.乙图表明随温度每升高乙图表明随温度每升高1 1,压强增加相同,但甲图随温度,压强增加相同,但甲图随温度的升高压强不变的升高压强不变39【解析解析】选选A A、D.D.由查理定律由查理定律p=CT=C(t+273.15)p=CT=C(t+273.15)及盖及盖吕萨克吕萨克定律定律V=CT=C(t+273.15)V=CT=C(t+273.15)可知,甲图是等压线,乙图是等容线,可知,甲图是等压线,
18、乙图是等容线,故故A A正确;由正确;由“外推法外推法”可知两种图线的反向延长线与可知两种图线的反向延长线与t t轴的交轴的交点温度为点温度为-273.15-273.15,即热力学温度的,即热力学温度的0 K0 K,故,故B B错;查理定律错;查理定律及盖及盖吕萨克定律是气体的实验定律,都是在温度不太低、压吕萨克定律是气体的实验定律,都是在温度不太低、压强不太大的条件下得出的,当压强很大,温度很低时,这些定强不太大的条件下得出的,当压强很大,温度很低时,这些定律就不成立了,故律就不成立了,故C C错;由于图线是直线,故错;由于图线是直线,故D D正确正确.40【典例典例】(2011(2011深
19、圳高二检测深圳高二检测)有一个敞口的玻璃瓶,当瓶有一个敞口的玻璃瓶,当瓶内空气温度由内空气温度由27 27 升高到升高到127 127 时,瓶内剩余的空气是原来时,瓶内剩余的空气是原来的几分之几?的几分之几?【解题指导解题指导】(1)(1)变化前后瓶内气体的质量发生了变化,不能变化前后瓶内气体的质量发生了变化,不能应用盖应用盖吕萨克定律求解吕萨克定律求解.(2)(2)选择瓶内初状态气体为研究对象,假设气体未逸出而只是选择瓶内初状态气体为研究对象,假设气体未逸出而只是体积增大,气体的质量无变化体积增大,气体的质量无变化.41【标准解答标准解答】以以27 27 时瓶内的空气为研究对象,因为瓶口敞时
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