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圖線和等壓變化的VT圖線及其物理意義.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在烈日下曝曬，常常會(huì)爆胎，原因是什么？答案答案答案車胎在烈日下曝曬，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：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明什么問題？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.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：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_.圖2中斜率的不同能夠說明什么問題？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解釋氣體實(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)的微觀因素上來解釋，即氣體分子的平均動(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，通過細(xì)玻璃管B和水銀壓強(qiáng)計(jì)相連.開始時(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T2，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T2364 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T2，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.答案答案見解析圖解析解析 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.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，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，并畫出此過程的VT圖象.答案解析1234圖7答案答案4 L8 L10.7 LVT圖象見解析圖1234解析解析AB為等溫過程，有pAVApBVB所以VA L4 LBC為等容過程，所以VCVB8 LCD為等壓過程，有 ，VD VC 8 L L10.7 L此過程的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)來分析，正確的是 1234答案解析A.此過程中分子的平均速率不變，所以壓強(qiáng)保持不變B.此過程中每個(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