氣體的等壓變化和等容變化.ppt

氣體的等容變化和等壓變化 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12030 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)20033 上海嘉定區(qū)2007學(xué)年上學(xué)期調(diào)研19031 上海市靜安區(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20Agk013 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(lái)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 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 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 一定要減小 否則壓強(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(guò)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)在下述各表達(dá)式中正確的是 A B C D AD 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 AD 039 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(guò)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(kāi)口向下 缸內(nèi)用一活塞封閉一定質(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(guò)程可視為一緩慢過(guò)程 在這一過(guò)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10cm 如果缸內(nèi)空氣變?yōu)? 問(wèn) 重物是上升還是下降 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(wú)摩擦 氣體初態(tài)體積V1 10Scm3 溫度T1 373K 則重物上升高度 h 10 7 4 2 6cm 解 可得h 7 4cm 據(jù) 末態(tài)溫度T2 273K 體積設(shè)為V2 hScm3 h為活塞到缸底的距離 分析可知缸內(nèi)氣體作等壓變化 設(shè)活塞截面積為Scm2 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(lái)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)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(wú)法比較兩部分氣體的壓強(qiáng)改變量的大小 BC 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 現(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(kāi)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 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 ACD 解見(jiàn)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(guò)放在其中的電熱絲加熱 開(kāi)始時(shí) A氣體的體積是B的一半 A氣體的溫度是17 C B氣體的溫度是27 C 活塞靜止 現(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10 C 在此過(guò)程中活塞向哪個(gè)方向移動(dòng) 某同學(xué)是這樣解答的 先設(shè)法保持A B氣體的體積不變 由于兩部分氣體原來(lái)的壓強(qiáng)相等 溫度每升高1 C 壓強(qiáng)就增加原來(lái)的1 273 因此溫度都升高10 C 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(shuō)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1 C 壓強(qiáng)就增加0 C時(shí)壓強(qiáng)的1 273 而現(xiàn)在A B的溫度不同而壓強(qiáng)相等 說(shuō)明0 C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10 C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(kāi)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)溫度為T1 有 所以 接下來(lái)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(kāi)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(kāi)始時(shí)活塞擱在a b上 缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p0 p0 1 0 105Pa為大氣壓強(qiáng) 溫度為300K 現(xiàn)緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體 當(dāng)溫度為330K 活塞恰好離開(kāi)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 設(shè)物體A的體積為 V 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(guò)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(guò)程 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(kāi)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(kāi)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 1 0 103kg m3 試問(wèn) 1 開(kāi)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 3 P3 P0 1 0 105PaL3 68 10 78cmT2 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 需吸收的熱量為Q1 若活塞不固定 且可無(wú)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 設(shè)密閉氣體溫度升高1 內(nèi)能的增量為 U 則有 U Q1 U Q2 W 對(duì)活塞用動(dòng)能定理得 W內(nèi) W大氣 Gh 0 W大氣 P0Sh W W內(nèi) 解 得 Q2 U P0S G h Q1 Q2 解 由此可見(jiàn) 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 解 兩式 U Q1 Q2 U P0S G h 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(guò)3 5atm 最低胎壓不低于1 6atm 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 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)