氣體的等壓容變化和等容變化

1、氣體的等容變化和等壓變化,呂 叔 湘 中 學(xué)龐 留 根Email:dyszplg@yahoo.cn網(wǎng)址：www.dyszplg.com,一、氣體的等容變化二、氣體的等壓變化 蓋·呂薩克定律的微觀解釋063. 上海市南匯區(qū)08年第二次模擬考試1A025. 上海市黃浦區(qū)08年1月期終測(cè)評(píng)卷15033. 上海嘉定區(qū)2007學(xué)年上學(xué)期調(diào)研5039. 08年深圳市第一次調(diào)研考試12

2、047. 08年福建省畢業(yè)班質(zhì)量檢查 17030. 揚(yáng)州市07-08學(xué)年度第一學(xué)期期末調(diào)研試卷12（2）024. 上海市徐匯區(qū)07年第一學(xué)期期末試卷10054. 08年北京市海淀區(qū)一模試卷14gk004. 2008年高考物理上海卷 13063. 上海市南匯區(qū)08年第二次模擬考試21032. 上海虹口區(qū)07學(xué)年度第一學(xué)期期終教學(xué)檢測(cè)20 033. 上海嘉定區(qū)2007學(xué)年上學(xué)期調(diào)研19031. 上海市靜安

3、區(qū)07-08學(xué)年第一學(xué)期期末檢測(cè)20027. 鹽城市07/08學(xué)年度第一次調(diào)研考試12.2gk004. 2008年高考物理上海卷20A gk013. 2008年高考上海理綜卷5,氣體的等容變化和等壓變化,,在物理學(xué)中，當(dāng)需要研究三個(gè)物理量之間的關(guān)系時(shí)，往往采用“控制變量法”——保持一個(gè)量不變，研究其它兩個(gè)量之間的關(guān)系，然后綜合起來得出所要研究的幾個(gè)量之間的關(guān)系。,1、等容變化：當(dāng)體積（V）保持不變時(shí), 壓強(qiáng)（p）和溫度（T）

4、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(shí)，其單位體積內(nèi)的分子數(shù)（n）也保持不變，當(dāng)溫度（T）升高時(shí)，其分子運(yùn)動(dòng)的平均速率（v）也增大，則氣體壓強(qiáng)（p）也增大；反之當(dāng)溫度（T）降低時(shí)，氣體壓強(qiáng)（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(qiáng)等于它0℃時(shí)壓強(qiáng)的1/273．,或一定質(zhì)量的某種氣體,在體積保持不變

5、的情況下, 壓強(qiáng)p與熱力學(xué)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(qiáng)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(shí)體積的1/273．,二、氣體的等壓變化：,1、等壓變化：當(dāng)壓強(qiáng)（ p ）保持不變時(shí), 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(qiáng)p保持不變的情況下, 體積V與熱力學(xué)溫度T成正比.,2、蓋·呂薩克定律：,,

6、一定質(zhì)量的理想氣體的壓強(qiáng)、體積的乘積與熱力學(xué)溫度的比值是一個(gè)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(qiáng)（p）不變，當(dāng)溫度（T）升高時(shí)，全體分子運(yùn)動(dòng)的平均速率v會(huì)增加，那么單位體積內(nèi)的分子數(shù)（n）一定要減?。ǚ駝t壓強(qiáng)不可能不變），因此氣體體積（V）一定增大；反之當(dāng)溫度降低時(shí)，同理可推出氣體體積一定減小,三、氣態(tài)方程,,,063.上海市南

7、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(shí)，它的壓強(qiáng)隨溫度變化關(guān)系如圖中實(shí)線表示。把這個(gè)結(jié)論進(jìn)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(qiáng)將減小到 Pa。,－273,0,,025.上海市黃浦區(qū)08年1月期終測(cè)評(píng)卷15,15．一定質(zhì)量的理想氣體在等容變化過程中測(cè)得，氣體在0℃時(shí)的壓強(qiáng)為P0， 10℃時(shí)的壓強(qiáng)為P10，則氣體在21℃時(shí)的壓強(qiáng)在下述各

8、表達(dá)式中正確的是 ( ),A． B． C． D．,A D,,033.上海嘉定區(qū)2007學(xué)年上學(xué)期調(diào)研5,A . 兩次管中氣體壓強(qiáng)相等B . T1時(shí)管中氣體壓強(qiáng)小于T2時(shí)管中氣體壓強(qiáng)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(dāng)溫度為T1時(shí)，管中水銀面處在M處，溫度為T2時(shí)，管中水銀面處在N處，且M、N位于同一高度，若大氣壓強(qiáng)不變，則：（ ）,A D,,0

9、39.08年深圳市第一次調(diào)研考試12,12．對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，可能發(fā)生的過程是 ( ) A．壓強(qiáng)和溫度不變，體積變大 B．溫度不變，壓強(qiáng)減少，體積減少 C．體積不變，溫度升高，壓強(qiáng)增大， D．壓強(qiáng)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(dǎo)熱性能良好的氣缸開口向下，缸內(nèi)用一活塞

10、封閉一定質(zhì)量的氣體，活塞在氣缸內(nèi)可以自由滑動(dòng)且不漏氣，其下方用細(xì)繩吊著一重物，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。現(xiàn)將細(xì)繩剪斷，從剪斷細(xì)繩到系統(tǒng)達(dá)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(shí)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(yáng)州市07-08學(xué)年度第一學(xué)期期末調(diào)研試卷12（2）,12.（2）在圖所示

11、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(shí)活塞離缸底的高度為10 cm,如果缸內(nèi)空氣變?yōu)?℃, 問:①重物是上升還是下降？②這時(shí)重物將從原處移動(dòng)多少厘米?(設(shè)活塞與氣缸壁間無摩擦),,,氣體初態(tài)體積V1=10S cm3, 溫度T1=373 K,,則重物上升高度Δh=10－7.4=2.6 cm,解:,可得h =7.4 cm,據(jù),末態(tài)溫度T2=273 K， 體積設(shè)為V2

12、=hScm3 (h為活塞到缸底的距離),②分析可知缸內(nèi)氣體作等壓變化. 設(shè)活塞截面積為S cm2,,①缸內(nèi)氣體溫度降低, 壓強(qiáng)減小, 故活塞下移, 重物上升.,,,024.上海市徐匯區(qū)07年第一學(xué)期期末試卷10,10．如圖所示，一豎直放置的氣缸由兩個(gè)截面積不同的圓柱構(gòu)成，各有一個(gè)活塞且用細(xì)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(shí)

13、緩慢升高相同溫度，則（ ）（A）兩活塞將靜止不動(dòng)（B）兩活塞將一起向上移動(dòng)（C）A氣體的壓強(qiáng)改變量比B氣體的壓強(qiáng)改變量大（D）無法比較兩部分氣體的壓強(qiáng)改變量的大小,B C,,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(shí)處于A位置?，F(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

14、用力可忽略不計(jì)，則活塞在B位置時(shí)與活塞在A位置時(shí)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(shí)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 （ ）

15、（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(dòng)少許, 則管內(nèi)氣體體積增大（C）若把彎管向下移動(dòng)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,A C D,解見下頁(yè),,,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(duì)。,解析：,封閉氣體的壓強(qiáng)等于大氣壓與水銀柱產(chǎn)生壓強(qiáng)之差，故左管內(nèi)外水銀面高度差也為h，A對(duì)；,彎管上下移動(dòng)，封閉氣體溫度和壓強(qiáng)不變，體積不變，B

16、錯(cuò)C對(duì)；,,,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(gè)不導(dǎo)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(shí)，A氣體的體積是B的一半，A氣體的溫度是17ºC，B氣體的溫度是27ºC，活塞靜止?，F(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10ºC，在此過程中活塞向哪個(gè)方向移動(dòng)？ 某同學(xué)是這樣解答的：先

17、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(qiáng)相等，溫度每升高1ºC，壓強(qiáng)就增加原來的1/273，因此溫度都升高10ºC，兩邊的壓強(qiáng)還相等，故活塞不移動(dòng)。 你認(rèn)為該同學(xué)的思路是否正確？如果認(rèn)為正確，請(qǐng)列出公式加以說明；如果認(rèn)為不正確，請(qǐng)指出錯(cuò)誤之處，并確定活塞的移動(dòng)方向。,,,解：,,該同學(xué)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1ºC，壓強(qiáng)就增加0ºC時(shí)壓

18、強(qiáng)的1/273，而現(xiàn)在A、B的溫度不同而壓強(qiáng)相等，說明0ºC時(shí)它們的壓強(qiáng)不相等，因此升高相同的溫度后，最后的壓強(qiáng)不等。,設(shè)想先保持A、B的體積不變, 當(dāng)溫度分別升高10ºC時(shí),,對(duì)A有,同理，對(duì)B有,由于pA＝pB，,所以pA'＞pB' 故活塞向右移動(dòng)。,,,032.上海虹口區(qū)07學(xué)年度第一學(xué)期期終教學(xué)檢測(cè)20,20、如圖所示，氣缸內(nèi)封閉有一定質(zhì)量的理想氣體，當(dāng)時(shí)溫度為0℃，大氣壓為1atm(設(shè)其值

19、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(qiáng)為多少？（2）如果開始時(shí)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(gè)卡環(huán)可以卡住活塞，使之只能在汽缸內(nèi)運(yùn)動(dòng)，所有摩擦不計(jì)。現(xiàn)在使氣缸內(nèi)的氣體加熱至273℃，求氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)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(yùn)動(dòng)到卡環(huán)處就不再運(yùn)動(dòng)，設(shè)此時(shí)

20、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(qiáng)為p2，故有,代入可得,,,033.上海嘉定區(qū)2007學(xué)年上學(xué)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(dòng)。開始時(shí)活塞擱在a、b上，缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p0（p0=1.0×105 Pa

21、為大氣壓強(qiáng)），溫度為300K?，F(xiàn)緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體，當(dāng)溫度為330K，活塞恰好離開a、b;當(dāng)溫度為360K時(shí), 活塞上升了4cm。求:(1)活塞的質(zhì)量(2)物體A的體積,,,需要全套09屆課件集(143個(gè)課件)，請(qǐng)與龐老師聯(lián)系,更多課件請(qǐng)看www.dyszplg.com,設(shè)物體A的體積為ΔV，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：

22、,解：,,,031.上海市靜安區(qū)07-08學(xué)年第一學(xué)期期末檢測(cè)20,20、（12分）一根兩端開口、粗細(xì)均勻的長(zhǎng)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(gè)質(zhì)量為m＝0.4kg的密閉活塞，封閉一段長(zhǎng)度為L(zhǎng)0＝66cm的氣體，氣體溫度T0=300K，如圖所示。開始時(shí)，活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)，不計(jì)活塞與管壁間的摩擦。外界大氣壓強(qiáng)P0＝1.0×105Pa，水的密度ρ＝1.0×103kg

23、/m3。試問：（1）開始時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng)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(dòng)活塞。當(dāng)活塞上升到某一位置時(shí)停止移動(dòng),此時(shí)F＝6.0N，則這時(shí)管內(nèi)外水面高度差為多少？ 管內(nèi)氣柱長(zhǎng)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(shí)氣體的溫度是多少？,,,（1）當(dāng)活塞靜止時(shí)，,（2）當(dāng)F=6.0N時(shí)，有：,管內(nèi)外液面的高度差,由玻意耳定律P1L1S=P2L2S,解：,空氣柱長(zhǎng)度

24、,,,,（3）P3=P0=1.0×105Pa L3=68+10=78cm T2=T1,氣體溫度變?yōu)?,由氣態(tài)方程,題目,,,027.鹽城市07/08學(xué)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(qiáng)為P0 .若活塞固定，密封氣體溫度升高1℃,需吸收的熱量

25、為Q1 ； 若活塞不固定，且可無摩擦滑動(dòng)，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(gè)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(huì)不同？（2）求在活塞可自由滑動(dòng)時(shí)，密封氣體溫度升高1℃，活塞上升的高度h。,,,⑴設(shè)密閉氣體溫度升高1℃,內(nèi)能的增量為△U,則有,△U=Q1 ①,△U=Q2+W ②,

26、對(duì)活塞用動(dòng)能定理得：,W內(nèi)+W大氣－Gh=0 ③,W大氣=－P0Sh ④,W=－W內(nèi) ⑤,解②③④⑤得：Q2=△U+（P0S+G）h ⑥,∴Q1 ＜Q2 ⑦,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,⑧,⑵

27、解①⑥兩式,△U=Q1 ①,Q2=△U+(P0S+G)h ⑥,得：,題目,,,gk004.2008年高考物理上海卷20A,20A.（10分）汽車行駛時(shí)輪胎的胎壓太高容易造成爆胎事故，太低又會(huì)造成耗油量上升。已知某型號(hào)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(shí)的最高胎壓不超過3.5 atm，最低胎壓不低于1.6

28、atm，那么, 在t＝20?C時(shí)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）,,,需要全套09屆課件集(143個(gè)課件)，請(qǐng)與龐老師聯(lián)系,更多課件請(qǐng)看www.dyszplg.com,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(dāng)T1＝233K時(shí)胎壓為P1＝1.6atm。根據(jù)查理定律,即,解得：Pmin＝2.01atm,當(dāng)T2＝363K是胎

29、壓為P2＝3.5atm。根據(jù)查理定律,即,解得：Pmax＝2.83atm,,,5、溫度計(jì)是生活、生產(chǎn)中常用的測(cè)溫裝置。右圖為一個(gè)簡(jiǎn)單溫度計(jì)，一根裝有一小段有色水柱的細(xì)玻璃管穿過橡皮塞插入燒瓶?jī)?nèi)，封閉一定質(zhì)量的氣體。當(dāng)外界溫度發(fā)生變化時(shí)，水柱位置將上下變化。已知A、D間的測(cè)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℃