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7.1《气体的等容变化和等压变化》学习任务单
课题 气体的等容变化和等压变化 年级 高二
知识点来源 人教版高中物理选修3-3第七章第一节《物体是由大量分子组成的》
学习目标 物理观念：1.掌握查理定律和盖—吕萨克定律的内容、表达式及适用条件. 2.理解p－T图象与V－T图象的物理意义． 科学思维：熟练掌握查理定律和盖—吕萨克定律，并能灵活运用其解决实际问题．
学习重难点 查理定律和盖—吕萨克定律的应用
[课前预习] 一、气体的等容变化 1．等容变化 一定质量的某种气体，在 不变时，压强随 的变化。 2．查理定律 (1)内容： 一定质量的某种气体，在 不变的情况下，压强p与热力学温度T成 。 (2)表达式： ＝C或或 ＝ 。 (3)适用条件： ①气体的 不变；②气体的 不变。 3．等容线 一定质量的气体，在体积不变时，其p T图像是一条过 的直线，这条直线叫做等容线。 二、气体的等压变化 1．等压变化 一定质量的某种气体，在 不变时，体积随 的变化。 2．盖－吕萨克定律 (1)内容： 一定质量的某种气体，在 不变的情况下，体积V与热力学温度T成 。 (2)表达式： ＝C或或 ＝ 。。 (3)适用条件： ①气体的 不变；②气体的 不变。 3．等压线 一定质量的气体，在压强不变时，其V T图像是一条过 的直线，这条直线叫做等压线。 [探究过程] [典例1]　 容积为2 L的烧瓶，在压强为1.0×105 Pa时，用塞子塞住，此时温度为27 ℃，当把它加热到127 ℃时，塞子被打开了，稍过一会儿，重新把盖子塞好，停止加热并使它逐渐降温到27 ℃，求： (1)塞子打开前的最大压强； (2)27 ℃时剩余空气的压强。 【讨论总结】应用查理定律解题的一般思路？ [巩固训练]1．对于一定质量的气体，在体积不变时，压强增大到原来的二倍，则气体温度的变化情况是(　　) A．气体的摄氏温度升高到原来的二倍 B．气体的热力学温度升高到原来的二倍 C．气体的摄氏温度降为原来的一半 D．气体的热力学温度降为原来的一半 [典例2]如图所示，汽缸A中封闭有一定质量的气体，活塞B与A的接触是光滑的且不漏气，B上放一重物C，B与C的总重力为G，大气压为p0。当汽缸内气体温度是20 ℃时，活塞与汽缸底部距离为h1；当汽缸内气体温度是100 ℃时，活塞与汽缸底部的距离是多少？ 【讨论总结】应用盖—吕萨克定律解题的一般思路？ [巩固训练]1．一定质量的理想气体在等压变化中体积增大了，若气体原来温度为27 ℃，则温度的变化是(　　) A．升高450 K　　　　 B．升高了150 ℃ C．升高了40.5 ℃ D．升高了450 ℃ 【讨论比较】p T图像与V T图像的比较 不 同 点图像纵坐标斜率意义相同点
【比较总结】对于p T图像与V T图像解题的注意事项？ 【巩固训练】1．如图甲所示，一定质量的气体的状态沿1→2→3→1的顺序循环变化，若用p V或V T图像表示这一循环，在图乙中表示正确的是(　　) 　　 【总结感悟】 8.2 《气体的等容变化和等压变化》课后巩固练习 1．描述一定质量的气体做等容变化的过程的图线是下图中的哪些(　　) 2. (多选)一定质量的某种气体自状态A经状态C变化到状态B，这一过程在V T图上的表示如图1所示，则(　　) 图1 A．在过程AC中，气体的压强不断变大 B．在过程CB中，气体的压强不断变小 C．在状态A时，气体的压强最大 D．在状态B时，气体的压强最大 3．贮气罐内的某种气体，在密封的条件下，温度从13 ℃上升到52 ℃，则气体的压强(　　) A．升高为原来的4倍　　 B．降低为原来的 C．降低为原来的 D．升高为原来的 4.粗细均匀，两端封闭的细长玻璃管中，有一段水银柱将管中气体分为A和B两部分，如图2所示。已知两部分气体A和B的体积关系是VB＝3VA，将玻璃管温度均升高相同温度的过程中，水银将(　　) 图2 A．向A端移动 B．向B端移动 C．始终不动 D．以上三种情况都有可能 5.如图3所示，一端封闭的均匀玻璃管，开口向上竖直放置，管中有两段水银柱封闭了两段空气柱，开始时V1＝2V2。现将玻璃管缓慢地均匀加热，下列说法中正确的是(　　) 图3 A．加热过程中，始终有V1′＝2V2′ B．加热后V1′＞2V2′ C．加热后V1′＜2V2′ D．条件不足，无法判断 6. (多选)一定质量的气体做等压变化时，其V t图像如图4所示。若保持气体质量不变，而改变气体的压强，再让气体做等压变化，则其等压线与原来相比，下列可能正确的是(　　) 图4 A．等压线与V轴之间夹角变小 B．等压线与V轴之间夹角变大 C．等压线与t轴交点的位置不变 D．等压线与t轴交点的位置一定改变 7．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。我们通常用的可乐易拉罐容积V＝355 mL。假设在室温(17 ℃)下罐内装有0.9V的饮料，剩余空间充满CO2气体，气体压强为1 atm。若易拉罐能承受的最大压强为1.2 atm，则保存温度不能超过多少？ 8．如图5所示，两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同汽缸直立放置，汽缸底部和顶部均有细管连通，顶部的细管带有阀门K。两汽缸的容积均为V0，汽缸中各有一个绝 热活塞(质量不同，厚度可忽略)。 图5 开始时K关闭，两活塞下方和右活塞上方充有气体(可视为理想气体)，压强分别为p0和p0/3；左活塞在汽缸正中间，其上方为真空； 右活塞上方气体体积为V0/4。现使汽缸底与一恒温热源接触，平衡后左活塞升至汽缸顶部，且与顶部刚好没有接触；然后打开K，经过一段时间，重新达到平衡。已知外界温度为T0，不计活塞与汽缸壁间的摩擦。求： (1)恒温热源的温度T； (2)重新达到平衡后左汽缸中活塞上方气体的体积Vx。 参考答案 1.解析：选D　等容变化过程的p t图在t轴上的交点坐标是(－273 ℃，0)，D正确。 2.解析：选AD　气体在过程AC中发生等温变化，由pV＝C可知，体积减小，压强增大，故A正确。在CB变化过程中，气体的体积不发生变化，即为等容变化，由＝C可知，温度升高，压强增大，故B错误。综上所述，在ACB过程中气体的压强始终增大，所以气体在状态B时的压强最大，故C错误，D正确。 3.解析：选D　气体体积不变，由查理定律＝得＝＝＝，故D对。 4.解析：选C　由于两边气体初状态的温度和压强相同，所以升温后，增加的压强也相同，因此，水银不移动，故C对。 5.解析：选A　加热前后，上段气体的压强保持p0＋ρgh1不变，下段气体的压强保持p0＋ρgh1＋ρgh2不变，整个过程为等压变化，根据盖－吕萨克定律得＝，＝，所以＝＝，即V1′＝2V2′，故A正确。 6.解析：选ABC　对于一定质量气体的等压线，其V t图像的延长线一定过－273.15 ℃的点，故C项正确；由于题目中没有给定压强p的变化情况，因此A、B都有可能，故选A、B、C。 7.解析：本题为一定质量的气体发生等容变化，取CO2气体为研究对象。 初态：p1＝1 atm，T1＝(273＋17)K＝290 K， 末态：p2＝1.2 atm，T2待求。 由查理定律＝得： T2＝＝ K＝348 K。 t＝(348－273)℃＝75 ℃。 答案：75 ℃ 8.解析：(1)与恒温热源接触后，在K未打开时，右活塞不动，两活塞下方的气体经历等压过程，由盖—吕萨克定律得 ＝　① 由此得 T＝T0。　② (2)由初始状态的力学平衡条件可知，左活塞的质量比右活塞的大。打开K后，左活塞下降至某一位置，右活塞必须升至汽缸顶，才能满足力学平衡条件。 汽缸顶部与外界接触，底部与恒温热源接触，两部分气体各自经历等温过程，设左活塞上方气体最终压强为p，由玻意耳定律得 pVx＝·　③ (p＋p0)(2V0－Vx)＝p0·V0　④ 联立③④式得 6Vx2－V0Vx－V02＝0 其解为 Vx＝V0 另一解Vx＝－V0，不合题意，舍去。 答案：(1)T0　(2)V0
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