2024-2025学年人教版高二物理选择性必修三教学课件 第二章 5 3.1 气体的等压变化和等容变化

第二章气体、固体和液体3.1气体的等压变化和等容变化上节课我们通过实验探究得出结论：一定质量的某种气体在温度不变的情况下，压强p和体积V成反比。探究方法：控制变量法气体的等温变化气体的等容变化气体的等压变化气体的等温变化？？1知道什么是等压变化和等容变化重点2掌握查理定律和盖—吕萨克定律的内容、表达式和适用条件，能够用其处理有关的气体问题3理解p－T图像和V－T图像及其物理意义重难点气体的等压变化烧瓶上通过橡胶塞连接一根玻璃管，向玻璃管中注入一段水柱。用手捂住烧瓶，会观察到水柱缓慢向外移动，这说明了什么？在保持气体压强不变的情况下，封闭气体的体积随温度的升高而增大。气体的等压变化盖·吕萨克（1778—1850年）法国化学家、物理学家。1802年，盖·吕萨克发现气体热膨胀定律(即盖·吕萨克定律)压强不变时，一定质量气体的体积跟热力学温度成正比.即=……=C恒量.1.气体的等压变化：一定质量的某种气体，在_____不变时，体积随温度变化的过程。压强气体的等压变化2.盖—吕萨克定律(1)内容：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积V与热力学温度T成正比。(3)适用条件：气体的____和____不变。(4)图像：V－T图像中的等压线是一条_____________。过原点的直线压强质量CT1.结合盖—吕萨克定律内容和V－T图像，你能否画出体积V随摄氏温度t的图像？V与t是正比关系吗？图像纵轴截距代表什么？在等压变化过程中，体积V与摄氏温度t是一次函数关系，不是简单的正比例关系，如图所示，等压线是一条延长线通过横轴上－273.15℃的倾斜直线，图像纵轴的截距表示在此压强下的气体在0℃时的体积。2.我国新疆吐鲁番地区盛产葡萄干，品质优良，其中一个重要原因，缘于当地昼夜温差大。现有一葡萄晾房四壁开孔，房间内晚上温度为7℃，中午温度升为37℃，假设大气压强不变，T＝t＋273K。(1)房内气体做什么变化？等压变化(2)设晾房的体积为V0，求从晚上到中午溢出气体的体积。选晚上房间内的空气为研究对象，设其在37℃时体积变为V1，1.(2023·云南下关第一中学高二期中)如图所示，在温度为17℃的环境下，一根竖直的轻质弹簧支撑着一倒立汽缸的活塞，使汽缸悬空且静止，此时倒立汽缸的顶部离地面的高度为h＝49cm，已知弹簧原长l0＝50cm，劲度系数k＝100N/m，汽缸的质量M＝2kg，活塞的质量m＝1kg，活塞的横截面积S＝20cm2，若大气压强p0＝1×105Pa，且不随温度变化。设活塞与缸壁间无摩擦，可以在缸内自由移动，缸壁导热性良好，使缸内气体的温度保持与外界大气温度相同。(弹簧始终在弹性限度内，且不计汽缸壁及活塞的厚度，重力加速度g＝10m/s2)(1)求弹簧的压缩量；答案

(1)0.3m(2)51cm(2)若环境温度缓慢上升到37℃，求此时倒立汽缸的顶部离地面的高度。1.(1)对汽缸和活塞整体受力分析(M＋m)g＝kΔx(2)由于汽缸与活塞整体受力平衡，则根据上述可知，活塞离地面的高度不发生变化，升温前汽缸顶部离地面为h＝49cm，活塞离地面50cm－30cm＝20cm，故初始时，内部气体的高度为l＝49cm－20cm＝29cm。升温过程为等压变化，V1＝lS，T1＝290K，V2＝l′S，T2＝310K，解得l′＝31cm，故此时倒立汽缸的顶部离地面的高度h′＝h＋l′－l＝51cm。应用盖—吕萨克定律解题的一般步骤：(1)确定研究对象，即被封闭的一定质量的气体。(2)分析被研究气体在状态变化时是否符合该定律的适用条件：质量一定，压强不变。(3)确定初、末两个状态的温度、体积。(4)根据盖—吕萨克定律列式求解。(5)求解结果并分析、检验。2.(2023·湖北孝感市高二期中)如图为一定质量的气体的V－T图像，该气体经历了从a→b→c的状态变化，图中ab连线平行于V轴，ac是双曲线的一部分，bc连线通过坐标原点O，则三个状态下的压强满足A.pb<pa＝pc

B.pa<pb＝pcC.pc>pa＝pb

D.pa>pb＝pc√3.(2023·贵州市六校联考)如图所示，粗细均匀、导热良好的U形管竖直放置，左端顶部密封有一个不变形的容器，容器容积为500cm3；右端有一长为10cm的水银柱，上端与大气相通；如果不计大气压强变化，这就是一个简易的气温计。已知细管高l＝1m，水平部分长度为10cm，横截面积为0.5cm2；当温度为27℃时，右端水银柱上表面距管口50cm；大气压强p0＝75cmHg，水银始终在右管内。(1)这个气温计能测量的最高温度为多少℃？(结果保留2位有效数字)答案

(1)40℃(2)是分析说明见解析

(2)右管上标刻温度值时，刻度是否均匀？(请做分析说明)3.(1)由题意可知封闭气体初始时刻的体积为V1＝500cm3＋0.5×150cm3＝575cm3温度为T1＝(273＋27)K＝300K，当测量温度最高时，水银液面恰好和右管口相平，此时封闭气体体积为V2＝500cm3＋0.5×200cm3＝600cm3温度升高时，气体压强不变，解得T2≈313K，所以最高温度为t＝(313－273)℃＝40℃所以ΔT与Δl成正比，故刻度是均匀的。气体的等容变化1.打足气的自行车在烈日下曝晒，常常会爆胎，原因是什么？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。2.我国民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病，即先加热罐中气体，然后迅速将火罐开口端紧压在人体的皮肤上，待火罐冷却后，火罐就被紧紧地“吸”在皮肤上。你知道其中的道理吗？火罐内的气体体积一定，冷却后气体的温度降低，压强减小，故在大气压力的作用下被“吸”在皮肤上。气体的等容变化十八世纪，法国科学家查理通过实验发现，当气体的体积一定时，各种气体的压强和温度之间都有线性关系，我们把它叫做查理定律。1.气体的等容变化：一定质量的某种气体，在____不变时，压强随温度变化的过程。体积气体的等容变化2.查理定律(1)内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成_____。(2)表达式：______或_______或______。(3)适用条件：气体的_____和_____不变。正比p＝CT质量体积(4)p－T和p－t图像如图所示。①p－T图像中的等容线是一条过原点的直线。②p－t图像中的等容线不过原点，但反向延长线交t轴于－273.15℃。(5)气体实验定律适用于压强不太大、温度不太低的情况。相当于大气压几倍的压强，零下几十摄氏度的温度的气体实验定律都可用。气体的等容变化AB1.如图所示为一定质量的气体在不同体积下的p－T图线，V1与V2哪一个大？为什么？V1<V2，p－T图像斜率越小，体积越大。2.根据查理定律和p－T图像，能否画出压强随摄氏温度t变化的图像？p与t成正比吗？图像纵轴截距代表什么？4.(2022·山东临沂市高二期中)一定质量的气体的压强随温度变化的图像如图所示，该气体从状态a开始，经历a→b、b→c、c→a三个过程回到原状态，下列判断正确的是A.状态a气体的温度最高B.状态c气体的温度最低C.状态a的体积小于状态b的体积D.状态b的体积小于状态c的体积√5.在密封容器中装有某种气体，在体积不变时，温度由50℃升到100℃，气体的压强变化情况是√6.如图所示，圆柱形汽缸倒置在水平地面上，汽缸内部封有一定质量的气体。已知汽缸质量为10kg，缸壁厚度不计，活塞质量为5kg，其横截面积为50cm2，所有摩擦均不计。当缸内气体温度为27℃时，活塞刚好与地面接触，但对地面无压力。已知大气压强为p0＝1.0×105Pa，g取10m/s2，求：(1)此时封闭气体的压强；答案

(1)9.0×104

Pa(2)127℃(2)现使汽缸内气体温度升高，当汽缸恰对地面无压力时，缸内气体温度为多少摄氏度？6.(1)当缸内气体温度为27℃时，活塞刚好与地面接触，但对地面无压力；设此时封闭气体的压强为p1，对活塞由平衡条件可得p0S＝p1S＋mg解得p1＝9.0×104

Pa ①(2)现使汽缸内气体温度升高，当汽缸恰对地面无压力时，设此时封闭气体的压强为p2，温度为T2，对汽缸由平衡条件可得p0S＋Mg＝p2S解得p2＝1.2×105

Pa ②已知T1＝300K，对汽缸内气体，温度升高过程中，气体体积不变，即为等容变化，③联立①②③可得T2＝400K即t2＝127℃。应用查理定律解题的一般步骤(1)确定研究对象，即被封闭的一定质量的气体。(2)分析被研究气体在状态变化时是否符合定律的适用条件：质量一定，体积不变。(3)确定初、末两个状态的温度、压强。(4)根据查理定律列式。(5)求解结果并分析、检验。气体的等压变化和等容变化气体的等压变化

气体的等容变化

2.V-