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气体的等容变化和等压变化课件共张PPT第八章第八章 气体气体第二节第二节 气体的等容变化和气体的等容变化和 等压变化等压变化查理定律、盖查理定律、盖吕萨克定律吕萨克定律 带着下面问题仔细阅读课文包括插图、扉页脚批、带着下面问题仔细阅读课文包括插图、扉页脚批、思考与讨论及课后问题与练习、科学漫步等，思考后回思考与讨论及课后问题与练习、科学漫步等，思考后回答问题：答问题：1、什么是等容变化？什么是等压变化？、什么是等容变化？什么是等压变化？2、等容变化的规律是谁通过什么方式发现的？规律是、等容变化的规律是谁通过什么方式发现的？规律是什么？什么？3、热力学温标的建立及零点的物理意义是什么？、热力学温标的建立及零点的物理意义是什么？4、查理定律的内容、公式及图像分别是什么？、查理定律的内容、公式及图像分别是什么？5、等压变化的规律用摄氏温度如何来表述？、等压变化的规律用摄氏温度如何来表述？6、是从分子动理论的观点解释等容这一宏观变化的微、是从分子动理论的观点解释等容这一宏观变化的微观原因。观原因。7、等压变化的规律是谁通过什么方式发现的？、等压变化的规律是谁通过什么方式发现的？8、盖、盖-吕萨克定律的内容、公式及图像分别是什么？吕萨克定律的内容、公式及图像分别是什么？9、等压变化的规律用摄氏温度如何来表述？、等压变化的规律用摄氏温度如何来表述？10、6、是从分子动理论的观点解释等压这一宏观变化、是从分子动理论的观点解释等压这一宏观变化的微观原因。的微观原因。一、气体的等容变化一、气体的等容变化 1、等容变化：一定质量的、等容变化：一定质量的气体在体积不变时，压气体在体积不变时，压强随温度的变化叫做强随温度的变化叫做等容变化等容变化。2查查理理定定律律：一一定定质质量量的的某某种种气气体体，当当体体积积不不变变时时，各各种种气气体体的的压压强强p与与温温度度之之间间都都有有线线性性关关系系，如如图图所所示示，我我们们把把它它叫做查理定律叫做查理定律0Pt/0CAB注：注：B点纵坐标是点纵坐标是0摄氏度的压强，并非大摄氏度的压强，并非大气压。气压。0Pt/0CAB0PT/KAB273.153热力学温标的建立：热力学温标的建立：建立背景：建立背景：由查理定律中压强由查理定律中压强p与与摄氏温度与与摄氏温度t的变化的变化关系图甲可以看出，在等容过程中，压强跟摄氏温度关系图甲可以看出，在等容过程中，压强跟摄氏温度是一次函数关系，而不是简单的正比例关系。是一次函数关系，而不是简单的正比例关系。如果把该图的如果把该图的AB直线延长至与横轴相交，把交点当做直线延长至与横轴相交，把交点当做坐标原点，建立新的坐标系（图乙）此时压强与温度的坐标原点，建立新的坐标系（图乙）此时压强与温度的关系就是正比例关系了。图乙关系就是正比例关系了。图乙坐标原点的意义坐标原点的意义“气体压气体压强为零时其温度为零强为零时其温度为零”，由此可见，为了使一定质量的由此可见，为了使一定质量的气体在体积不变的情况下，压强与体积成正比，只需要气体在体积不变的情况下，压强与体积成正比，只需要建立一种新的温标就可以了。建立一种新的温标就可以了。在现实中通过对大量的在现实中通过对大量的“压强不太大（相对标准大压强不太大（相对标准大气压），温度不太低（相对于室温）气压），温度不太低（相对于室温）”的的各种不同气体各种不同气体做等容变化的实验数据可以证明做等容变化的实验数据可以证明“一定质量的一定质量的气体压在气体压在强不太大，温度不太低时，坐标原点代表的温度就是热强不太大，温度不太低时，坐标原点代表的温度就是热力学温度的零度力学温度的零度，这就是热力学温度零点的物理意义。这就是热力学温度零点的物理意义。由此可见：由此可见：热力学的零点就规定为气体压强为零的温度。热力学的零点就规定为气体压强为零的温度。在建立热力学温标之前，人们已经建立了华氏、摄氏在建立热力学温标之前，人们已经建立了华氏、摄氏温标，但这些温标都是与测温物质的热学性质有关，当温标，但这些温标都是与测温物质的热学性质有关，当采用不同的测温物质去测量同一温度时会产生一定差异，采用不同的测温物质去测量同一温度时会产生一定差异，这种差异是不能克服的。而由这种差异是不能克服的。而由热力学温标的建立可知：热力学温标的建立可知：热力学温度是在摄氏温度的基础上建立起来的，零点的热力学温度是在摄氏温度的基础上建立起来的，零点的确定与测温物质无关确定与测温物质无关，因此，因此热力学温标是一种更为简便热力学温标是一种更为简便科学的理论的温标，它的零度不可能达到。又叫绝对零科学的理论的温标，它的零度不可能达到。又叫绝对零度。度。4、查理定律的热力学温标描述：、查理定律的热力学温标描述：查理定律：查理定律：（1）查查理理定定律律：一一定定质质量量的的某某种种气气体体，在在体体积积不变的情况下，压强不变的情况下，压强p与与热力学温度热力学温度T成正比。成正比。（2）表达式：）表达式：注：注：这里的这里的C和玻意耳定律表达式中的和玻意耳定律表达式中的C都泛指比例常数，它都泛指比例常数，它们并不相等。这里的们并不相等。这里的C与气体的种类、质量和压强有关。与气体的种类、质量和压强有关。（3）图像表述图像表述等容线等容线 0PT/K等等容容线线：一一定定质质量量的的某某种种气气体体在在等等容容变变化化过过程程中中，压压强强p跟跟热热力力学学温温度度T的的正正比比关关系系pT在直角坐标系中的图象叫做等容线在直角坐标系中的图象叫做等容线 图像特点：图像特点：在在P-T图线中，一定质量某种气体的图线中，一定质量某种气体的等容线是一条反向等容线是一条反向延长线通过坐标原点的直线延长线通过坐标原点的直线。通过控制变量法，做出垂直于温通过控制变量法，做出垂直于温度的等温线，如图所示。度的等温线，如图所示。根据等温规根据等温规律律知质量相同的同种气体知质量相同的同种气体，压强大的，压强大的体积小，可得体积小，可得 V2V1。进而进而可得不同可得不同体积下的等容线，斜率越大，体积越体积下的等容线，斜率越大，体积越小，小，由此可见：等压线的斜率表示体由此可见：等压线的斜率表示体积的倒数。积的倒数。图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一根等图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一根等容线上各状态的体积相同不在同一条等容线上点的体容线上各状态的体积相同不在同一条等容线上点的体积与该条线上的体积一定不同。积与该条线上的体积一定不同。（4）成立条件及适用范围：）成立条件及适用范围：成立条件：成立条件：质量不变，体积不变质量不变，体积不变适用范围：适用范围：压强不太大，温度不太低压强不太大，温度不太低查理定律是实验定律，由法国科学家查理通过实验发查理定律是实验定律，由法国科学家查理通过实验发现的现的在在p/T=C中的中的C与气体的种类、质量、体积有关与气体的种类、质量、体积有关注注意意：p与与热热力力学学温温度度T成成正正比比，不不与与摄摄氏氏温温度度成成正正比比，但压强的变化但压强的变化 p与摄氏温度与摄氏温度 t的变化成正比的变化成正比一一定定质质量量的的气气体体在在等等容容时时，升升高高（或或降降低低）相相同同的的温温度度，所增加（或减小）的压强是相同的所增加（或减小）的压强是相同的解解题题时时前前后后两两状状态态压压强强的的单单位位要要相相同同，温温度度必必须须取取国国际单位制单位开尔文（际单位制单位开尔文（K）（5）注意事项：）注意事项：0Pt/0CAB0PT/KAB273.155、查理定律的摄氏温标描述：、查理定律的摄氏温标描述：对比查理定律分别以热力学温标和摄氏温标为温对比查理定律分别以热力学温标和摄氏温标为温度单位的等容线，根据以摄氏温标为温度单位的等度单位的等容线，根据以摄氏温标为温度单位的等容线的特点，描述出查理定律的摄氏温标描述容线的特点，描述出查理定律的摄氏温标描述 不同点：摄氏温度的不同点：摄氏温度的00C时的压强不是时的压强不是0，而热力学温标，而热力学温标的的0k时的压强为时的压强为0Pa，这个，这个0Pa可以看作由摄氏可以看作由摄氏0度的压度的压强值降低了强值降低了273度后而得到的。这样查理定律可叙述为：度后而得到的。这样查理定律可叙述为：摄氏温标描述：摄氏温标描述：（1）.文字描述：一定质量的气体，在体积不变的情况文字描述：一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度每升高（或降低）下，温度每升高（或降低）1，增加（或减少）的压，增加（或减少）的压强等于它强等于它0时压强的时压强的1/273（2）表达式：）表达式：其中其中pt是温度为是温度为t时的压强，时的压强，p0是是0 时的压强时的压强（3）图像：）图像：6 6、查理定律的微观解释、查理定律的微观解释 一定质量（一定质量（m）的气体的总分子数（）的气体的总分子数（N）是一）是一定的，体积（定的，体积（V）保持不变时，其单位体积内的）保持不变时，其单位体积内的分子数（分子数（n）也保持不变，当温度（）也保持不变，当温度（T）升高时，）升高时，其分子运动的平均速率（其分子运动的平均速率（v）也增大，则气体压）也增大，则气体压强（强（p）也增大；反之当温度（）也增大；反之当温度（T）降低时，气）降低时，气体压强（体压强（p）也减小。）也减小。7、应用、应用汽车、拖拉机里的内燃机，就是利用气体温度急剧汽车、拖拉机里的内燃机，就是利用气体温度急剧升高后压强增大的原理，推动气缸内的活塞做功升高后压强增大的原理，推动气缸内的活塞做功打足了气的车胎在阳光下曝晒会胀破打足了气的车胎在阳光下曝晒会胀破水瓶塞子会迸出来水瓶塞子会迸出来盖盖-吕萨克吕萨克二气体的等压变化二气体的等压变化 1、等压变化：一定质量的某种气体，在压强、等压变化：一定质量的某种气体，在压强保持不变时保持不变时,体积随温度的变化叫做体积随温度的变化叫做等压变化等压变化。2、盖、盖吕萨克定律：吕萨克定律：（1）文字描述：）文字描述：一定质量的某种气体一定质量的某种气体,在压强在压强p不变的情不变的情况下况下,其体积其体积V与热力学温度与热力学温度T成正比成正比.（2）公式：）公式：V=CT 或或 注：注：这里的这里的C与气体的种类、质量和体积有关。与气体的种类、质量和体积有关。（3）图像表述图像表述等压线等压线 等等压压线线：一一定定质质量量的的某某种种气气体体在在等等压压变变化化过过程程中中，体体积积V跟跟热热力力学学温温度度T的的正正比比关关系系VT在直角坐标系中的图象叫做等压线在直角坐标系中的图象叫做等压线 0VT一定质量气体的一定质量气体的等压线等压线的的VT图象，是一条反向延长图象，是一条反向延长线经过坐标原点的直线，其线经过坐标原点的直线，其斜率反映压强大小斜率反映压强大小通过控制变量法做垂直于横轴的通过控制变量法做垂直于横轴的等温线，如图所示，根据等温规律对等温线，如图所示，根据等温规律对质量相同的同种气体质量相同的同种气体 体积大的压强体积大的压强小可得小可得p2p1，由此可看出不同压强，由此可看出不同压强下的等压线，斜率越大，压强越小，下的等压线，斜率越大，压强越小，可见：可见：等压线的斜率表示压强的倒数。等压线的斜率表示压强的倒数。图像特点：图像特点：图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一根等图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一根等压线上各状态的压强相同不在同一条等压线上点的压压线上各状态的压强相同不在同一条等压线上点的压强与该条线上的压强一定不同。强与该条线上的压强一定不同。（4）成立条件及适用范围：）成立条件及适用范围：成立条件：成立条件：质量不变，压强不变质量不变，压强不变适用范围：适用范围：压强不太大，温度不太低压强不太大，温度不太低盖盖吕萨克定律是实验定律，由法国科学家盖吕萨克定律是实验定律，由法国科学家盖吕萨吕萨克通过实验发现的克通过实验发现的在在 V/=C 中的中的C与气体的种类、质量、压强有关与气体的种类、质量、压强有关注意：注意：V正比于正比于T而不正比于而不正比于t，但但 V t 一一定定质质量量的的气气体体发发生生等等压压变变化化时时，升升高高（或或降降低低）相相同的温度，增加（或减小）的体积是相同的同的温度，增加（或减小）的体积是相同的温温度度单单位位必必须须转转化化成成热热力力学学温温度度的的单单位位；解解题题时时前前后后两状态的体积单位要统一两状态的体积单位要统一（5）注意事项：）注意事项：6.盖盖吕萨克定律也同样有摄氏温标描述吕萨克定律也同样有摄氏温标描述（1）文文字字：一一定定质质量量的的气气体体，在在压压强强不不变变的的情情况况下下，温温度度每每升升高高（或或降降低低）1，增增加加（或或减减少少）的的体体积积等等于于它它0时体积的时体积的1/2733 3、盖、盖-吕萨克定律的微观解释吕萨克定律的微观解释 一定质量（一定质量（m m）的理想气体的总分子数（）的理想气体的总分子数（N)N)是一定的，要保持压强（是一定的，要保持压强（p p）不变，当温度）不变，当温度（T T）升高时，全体分子运动的平均速率）升高时，全体分子运动的平均速率V V会增会增加，则单位体积内的分子数（加，则单位体积内的分子数（n n）一定要减小）一定要减小（否则压强不可能不变），因此气体体积一定（否则压强不可能不变），因此气体体积一定增大；反之当温度降低时，同理可推出气体体增大；反之当温度降低时，同理可推出气体体积一定减小。积一定减小。例例1、一定质量的氢气在、一定质量的氢气在00C时的压强为时的压强为9 104Pa，保持氢气体积不变，它在，保持氢气体积不变，它在300C时的压强多大？时的压强多大？分析：分析：选选一定质量的氢气为一定质量的氢气为研究对象研究对象，状态变化是气，状态变化是气体的等容变化，应用查理定律解题，体的等容变化，应用查理定律解题，须特注的是在应须特注的是在应用查理定律解题，确定气体变化的初、末状态时要注用查理定律解题，确定气体变化的初、末状态时要注意将温度的单位转换成热力学温度。意将温度的单位转换成热力学温度。本例提醒特注：本例提醒特注：在应用在应用查理定律和查理定律和盖盖吕萨克定律吕萨克定律解题解题前，确定气体变化的初、末状态时一定要前，确定气体变化的初、末状态时一定要将温度的单将温度的单位转换成热力学温度。位转换成热力学温度。例题例题2、某种气体在状态时压强、某种气体在状态时压强2105Pa,体积为体积为1m3,温温度为度为200K。(1)它在等温过程中由状态它在等温过程中由状态A变为状态变为状态B,状态状态B 的体积为的体积为2m3,求状态求状态B 的压强的压强.(2)随后随后,又由状态又由状态B 在等容在等容过程中变为状态过程中变为状态C,状态状态C 的温度为的温度为300K,求状态求状态C 的压强的压强.解解(1)气体由状态气体由状态A 变为状态变为状态B 的过程遵从玻意耳定律的过程遵从玻意耳定律.由由pAVA=PBVB,得状态得状态B的压强的压强 PB=105Pa(2)气体由状态气体由状态B变为状态变为状态C的过程遵从查理定律的过程遵从查理定律.由由 pc=1.5105PaA B C课后习题答案课后习题答案1.根据查理定律根据查理定律 ，如果不漏气，压，如果不漏气，压强应为强应为 ,而氧气实际压而氧气实际压强为强为 ，说明漏气。，说明漏气。2.（1）根据盖）根据盖-吕萨克定律吕萨克定律 ，所以，所以，即体积变化量与温度变化量成正比，刻度是均匀的即体积变化量与温度变化量成正比，刻度是均匀的2.（2）因为）因为所以，所以，这个温度计可以测量的温度这个温度计可以测量的温度t=(25 1.6)0C,即这个气温计测量范围是即这个气温计测量范围是23.426.60C17如图所示，导热性能良好的气缸开口向下，缸内如图所示，导热性能良好的气缸开口向下，缸内用一活塞封闭一定质量的气体，活塞在气缸内可以自用一活塞封闭一定质量的气体，活塞在气缸内可以自由滑动且不漏气，其下方用细绳吊着一重物，系统处由滑动且不漏气，其下方用细绳吊着一重物，系统处于平衡状态。现将细绳剪断，从剪断细绳到系统达到于平衡状态。现将细绳剪断，从剪断细绳到系统达到新的平衡状态的过程可视为一缓慢过程，在这一过程新的平衡状态的过程可视为一缓慢过程，在这一过程中气缸内中气缸内 ()A气体从外界吸热气体从外界吸热B单位体积的气体分子数变大单位体积的气体分子数变大C气体分子平均速率变大气体分子平均速率变大D单位时间单位面积器壁上受到气体分子撞击的次单位时间单位面积器壁上受到气体分子撞击的次数减少数减少B12.（2）在图所示的气缸中封闭着温度为）在图所示的气缸中封闭着温度为100的空的空气气,一重物用绳索经滑轮与缸中活塞相连接一重物用绳索经滑轮与缸中活塞相连接,重物和重物和活塞均处于平衡状态活塞均处于平衡状态,这时活塞离缸底的高度为这时活塞离缸底的高度为10 cm,如果缸内空气变为如果缸内空气变为0,问问:重物是上升还是下降？重物是上升还是下降？这时重物将从原处移动多少厘米这时重物将从原处移动多少厘米(设活塞与气缸壁间无摩擦设活塞与气缸壁间无摩擦)气体初态体积气体初态体积V1=10S cm3,温度温度T1=373 K,则重物上升高度则重物上升高度h=107.4=2.6 cm解解:可得可得h=7.4 cm据据末态温度末态温度T2=273 K，体积设为体积设为V2=hScm3 (h为活塞到缸底的距离为活塞到缸底的距离)分析可知缸内气体作等压变化分析可知缸内气体作等压变化.设活塞截面积为设活塞截面积为S cm2,缸内气体温度降低缸内气体温度降低,压强减小压强减小,故活塞下移故活塞下移,重物上升重物上升.10如图所示，一竖直放置的气缸由两个截面积不同如图所示，一竖直放置的气缸由两个截面积不同的圆柱构成，各有一个活塞且用细杆相连，上、下分别的圆柱构成，各有一个活塞且用细杆相连，上、下分别封有两部分气体封有两部分气体A和和B，两活塞之间是真空，原来活塞，两活塞之间是真空，原来活塞恰好静止，两部分气体的温度相同，现在将两部分气体恰好静止，两部分气体的温度相同，现在将两部分气体同时缓慢升高相同温度，则（同时缓慢升高相同温度，则（）（A）两活塞将静止不动）两活塞将静止不动（B）两活塞将一起向上移动）两活塞将一起向上移动（C）A气体的压强改变量比气体的压强改变量比B气体气体的压强改变量大的压强改变量大（D）无法比较两部分气体的压强）无法比较两部分气体的压强改变量的大小改变量的大小ACBB C14.如图所示，内壁光滑的绝热气缸竖直立于地面上，如图所示，内壁光滑的绝热气缸竖直立于地面上，绝热活塞将一定质量的气体封闭在气缸中，活塞静绝热活塞将一定质量的气体封闭在气缸中，活塞静止时处于止时处于A位置。现将一重物轻轻地放在活塞上，位置。现将一重物轻轻地放在活塞上，活塞最终静止在活塞最终静止在B位置。若除分子之间相互碰撞以位置。若除分子之间相互碰撞以外的作用力可忽略不计，则活塞在外的作用力可忽略不计，则活塞在B位置时与活塞位置时与活塞在在A位置时相比较位置时相比较 （）A气体的温度可能相同气体的温度可能相同 B气体的内能可能相同气体的内能可能相同 C单位体积内的气体分子数不变单位体积内的气体分子数不变 D单位时间内气体分子撞击单位面积气缸壁的次单位时间内气体分子撞击单位面积气缸壁的次数一定增多数一定增多图（甲）图（甲）A图（乙）图（乙）BD21（10分分）如如图图，水水平平放放置置的的汽汽缸缸内内壁壁光光滑滑，一一个个不不导导热热的的活活塞塞将将汽汽缸缸内内的的气气体体分分为为A、B两两部部分分，两两部部分分气气体体可可以以分分别别通通过过放放在在其其中中的的电电热热丝丝加加热热。开开始始时时，A气气体体的的体体积积是是B的的一一半半，A气气体体的的温温度度是是17C，B气气体体的的温温度度是是27C，活活塞塞静静止止。现现缓缓慢慢加加热热汽汽缸缸内内气气体体，使使A、B两两部部分分气气体体的的温温度度都都升升高高10C，在在此此过过程程中中活活塞向哪个方向移动？塞向哪个方向移动？某某同同学学是是这这样样解解答答的的：先先设设法法保保持持A、B气气体体的的体体积积不不变变，由由于于两两部部分分气气体体原原来来的的压压强强相相等等，温温度度每每升升高高1C，压压强强就就增增加加原原来来的的1/273，因因此此温温度度都都升升高高10C，两边的压强还相等，故活塞不移动。，两边的压强还相等，故活塞不移动。你你认认为为该该同同学学的的思思路路是是否否正正确确？如如果果认认为为正正确确，请请列列出公式加以说明；如果认为不出公式加以说明；如果认为不正确，请指出错误之处，并确定正确，请指出错误之处，并确定活塞的移动方向。活塞的移动方向。AB解：解：该同学思路不正确。该同学思路不正确。在体积不变的情况下，一定质量的理想气体温度每升在体积不变的情况下，一定质量的理想气体温度每升高高1C，压强就增加，压强就增加0C时压强的时压强的1/273，而现在，而现在A、B的温度不同而压强相等，说明的温度不同而压强相等，说明0C时它们的压强不相等，时它们的压强不相等，因此升高相同的温度后，最后的压强不等。因此升高相同的温度后，最后的压强不等。设想先保持设想先保持A、B的体积不变的体积不变,当温度分别升高当温度分别升高10C时时,对对A有有同理，对同理，对B有有由于由于pApB，所以所以pApB 故活塞向右移动。故活塞向右移动。20、如图所示，气缸内封闭有一定质量的理想气体，、如图所示，气缸内封闭有一定质量的理想气体，当时温度为当时温度为0，大气压为，大气压为1atm(设其值为设其值为105Pa)、气、气缸横截面积为缸横截面积为500cm2，活塞重为，活塞重为5000N。则：。则：（1）气缸内气体压强为多少？）气缸内气体压强为多少？（2）如果开始时内部被封闭气体的总体积为）如果开始时内部被封闭气体的总体积为 汽缸上部体积为汽缸上部体积为 ，并且汽缸口有个卡环可以卡住，并且汽缸口有个卡环可以卡住活塞，使之只能在汽缸内运动，活塞，使之只能在汽缸内运动，所有摩擦不计。现在使气缸内的所有摩擦不计。现在使气缸内的气体加热至气体加热至273，求气缸内气，求气缸内气体压强又为多少？体压强又为多少？30解：解：(1)由受力平衡可知：由受力平衡可知：(2)缸内气体先做等压变化，活塞将运动到卡环处就缸内气体先做等压变化，活塞将运动到卡环处就不再运动，设此时温度为不再运动，设此时温度为T1，有有 所以所以接下来继续升温，气缸内气体将做等体积变化，设接下来继续升温，气缸内气体将做等体积变化，设所求压强为所求压强为p2，故有，故有 代入可得代入可得 3019、（、（10分）如图所示，上端开口的光滑圆柱形气缸分）如图所示，上端开口的光滑圆柱形气缸竖直放置，截面积为竖直放置，截面积为40cm2的活塞将一定质量的气体和的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体一形状不规则的固体A封闭在气缸内。在气缸内距缸底封闭在气缸内。在气缸内距缸底60cm处设有处设有a、b两限制装置，使活塞只能向上滑动。两限制装置，使活塞只能向上滑动。开始时活塞搁在开始时活塞搁在a、b上，缸内气体的压强为上，缸内气体的压强为p0（p0=1.0105 Pa为大气压强），温度为为大气压强），温度为300K。现缓慢。现缓慢加热汽缸内气体，当温度为加热汽缸内气体，当温度为330K，活塞恰好离开，活塞恰好离开a、b;当温度为当温度为360K时时,活塞上升了活塞上升了4cm。求。求:(1)活塞的质量活塞的质量(2)物体物体A的体积的体积ba更多课件更多课件:全套全套09届课件集届课件集(143个课件个课件)联系庞老师联系庞老师设物体设物体A的体积为的体积为V，气体的状态参量为：，气体的状态参量为：气体从状态气体从状态1到状态到状态2为等容过程：为等容过程：代入数据得代入数据得代入数据得代入数据得 m=4kg气体从状态气体从状态2到状态到状态3为等压过程：为等压过程：解：解：20、（12分）一根两端开口、粗细均匀的长直玻璃管分）一根两端开口、粗细均匀的长直玻璃管横截面积为横截面积为S210-3m2，竖直插入水面足够宽广的水，竖直插入水面足够宽广的水中。管中有一个质量为中。管中有一个质量为m0.4kg的密闭活塞，封闭一的密闭活塞，封闭一段长度为段长度为L066cm的气体，气体温度的气体，气体温度T0=300K，如图，如图所示。开始时，活塞处于静止状态，不计活塞与管壁所示。开始时，活塞处于静止状态，不计活塞与管壁间的摩擦。外界大气压强间的摩擦。外界大气压强P01.0105Pa，水的密度水的密度1.0103kg/m3。试问：。试问：（1）开始时封闭气体的压强多大？）开始时封闭气体的压强多大？（2）现保持管内封闭气体温度不变，用）现保持管内封闭气体温度不变，用竖直向上的力竖直向上的力F缓慢地拉动活塞。当活塞缓慢地拉动活塞。当活塞上升到某一位置时停止移动上升到某一位置时停止移动,此时此时F6.0N，则这时管内外水面高度差为多少？则这时管内外水面高度差为多少？管内管内气柱长度多大？气柱长度多大？（3）再将活塞固定住，改变管内气体的温度，使管内）再将活塞固定住，改变管内气体的温度，使管内外水面相平，此时气体的温度是多少？外水面相平，此时气体的温度是多少？L0（1）当活塞静止时，）当活塞静止时，（2）当）当F=6.0N时，有：时，有：管内外液面的高度差管内外液面的高度差 由玻意耳定律由玻意耳定律P1L1S=P2L2S解：解：空气柱长度空气柱长度L0（3）P3=P0=1.0105Pa L3=68+10=78cm T2=T1气体温度变为气体温度变为 由气态方程由气态方程题目题目12-2.（本题供使用选修（本题供使用选修33教材的考生作答）如图所教材的考生作答）如图所示的圆柱形容器内用活塞密封一定质量的气体，已知示的圆柱形容器内用活塞密封一定质量的气体，已知容器横截面积为容器横截面积为S，活塞重为，活塞重为G，大气压强为，大气压强为P0.若活若活塞固定，密封气体温度升高塞固定，密封气体温度升高1,需吸收的热量为需吸收的热量为Q1；若活塞不固定，且可无摩擦滑动，仍使密封气体温度若活塞不固定，且可无摩擦滑动，仍使密封气体温度升高升高1，需吸收的热量为，需吸收的热量为Q2。（1）Q1和和Q2哪个大些？气体在定容下的比热容与在哪个大些？气体在定容下的比热容与在定压下的比热容为什么会不同？定压下的比热容为什么会不同？（2）求在活塞可自由滑动时，密封）求在活塞可自由滑动时，密封气体温度升高气体温度升高1，活塞上升的高度，活塞上升的高度h。设密闭气体温度升高设密闭气体温度升高1,内能的增量为内能的增量为U,则有则有U=Q1 U=Q2+W 对活塞用动能定理得：对活塞用动能定理得：W内内+W大气大气Gh=0 W大气大气=P0Sh W=W内内 解解得：得：Q2=U+（P0S+G）h Q1 Q2 解：解：由此可见，质量相等的同种气体，在定容和定压两由此可见，质量相等的同种气体，在定容和定压两种不同情况下，尽管温度变化相同，但吸收的热量种不同情况下，尽管温度变化相同，但吸收的热量不同，所以同种气体在定容下的热比容与在定压下不同，所以同种气体在定容下的热比容与在定压下的热比容不同的热比容不同 解解两式两式U=Q1 Q2=U+(P0S+G)h 得：得：题目题目5、温温度度计计是是生生活活、生生产产中中常常用用的的测测温温装装置置。右右图图为为一一个个简简单单温温度度计计，一一根根装装有有一一小小段段有有色色水水柱柱的的细细玻玻璃璃管管穿穿过过橡橡皮皮塞塞插插入入烧烧瓶瓶内内，封封闭闭一一定定质质量量的的气气体体。当当外外界界温温度度发发生生变变化化时时，水水柱柱位位置置将将上上下下变变化化。已已知知A、D间间的的测测量量范范围围为为2080，A、D间间刻刻度度均匀分布。由图可知，均匀分布。由图可知，A、D及有色及有色水柱下端所示的温度分别是水柱下端所示的温度分别是 （）A20、80、64 B20、80、68 C80、20、32 D80、20、34CDBAC解见下页解见下页CDBA解：解：温度升高，容器内气体的体积增大，温度升高，容器内气体的体积增大，A点温度高，点温度高，可见可见A、D点温度分别为点温度分别为80、20，设设D点下容器的体积为点下容器的体积为V0,一小格玻璃管的体积为一小格玻璃管的体积为h。由查理定律由查理定律即即即即解得解得 t=322对于一定质量的理想气体，可能发生的过程是对于一定质量的理想气体，可能发生的过程是()()A压强和温度不变，体积变大压强和温度不变，体积变大 B温度不变，压强减少，体积减少温度不变，压强减少，体积减少 C体积不变，温度升高，压强增大，体积不变，温度升高，压强增大，D压强增大，体积增大，温度降低压强增大，体积增大，温度降低C