滬科版選修33 第2章 2.3　查理定律和蓋—呂薩克定律 學(xué)案.doc

23查理定律和蓋呂薩克定律學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)1.知道什么是等容變化和等壓變化.2.知道查理定律和蓋呂薩克定律的內(nèi)容及表達(dá)式，會(huì)用定律解決相關(guān)問(wèn)題(重點(diǎn)、難點(diǎn))3.知道pt圖像、vt圖像的物理意義，并會(huì)運(yùn)用其分析、處理等容、等壓變化過(guò)程(難點(diǎn))探究等容過(guò)程 1等容變化一定質(zhì)量的氣體，在體積不變時(shí)，壓強(qiáng)和溫度的關(guān)系2查理定律(1)內(nèi)容：一定質(zhì)量的氣體，在體積保持不變的條件下，壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比(2)公式：c或.(3)等容變化的圖像：pt圖像是不過(guò)原點(diǎn)的直線，表示p與t不是簡(jiǎn)單的正比關(guān)系，而是一次函數(shù)關(guān)系；pt圖像是過(guò)原點(diǎn)的一條直線，斜率表示c.(4)條件：氣體的質(zhì)量一定，體積保持不變1在體積不變的條件下，壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比()2熱力學(xué)溫度tt273 k，且tt.()3一定質(zhì)量的氣體，壓強(qiáng)與攝氏溫度成正比()如果橫軸用攝氏溫度，則等容變化的pt圖像是怎樣的？【提示】根據(jù)tt273 k，pctc(t273)當(dāng)p0時(shí)，t273 ，故pt圖像為直線，但不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)1查理定律的表述(1)恒量(c)(2)(3)(p0是指0 時(shí)該氣體的壓強(qiáng))所以pp0p0p0(1)因此查理定律也可表述為：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(或減小)的壓強(qiáng)等于它的0 時(shí)壓強(qiáng)的.2等容線(1)pt圖中的等容線pt圖中的等容線是一條延長(zhǎng)線通過(guò)橫坐標(biāo)273.15 的傾斜直線圖231中縱軸上的截距p0是氣體0 時(shí)的壓強(qiáng)圖231等容線的斜率和氣體的體積大小有關(guān)，體積越大，斜率越小，在圖232中畫(huà)一條平行于p軸的虛線，分別交等容線于a、b、c、d四點(diǎn)，分別過(guò)a、b、c、d四點(diǎn)向p軸作垂線，垂足分別為p1、p2、p3、p4，則p1p2p3p4，那么vavbvcvd，即v1v2v3v4.圖232(2)pt圖中的等容線pt圖中等容線是一條通過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線斜率kc(常數(shù))與氣體體積有關(guān)，體積越大，斜率越小如圖233所示，四條等容線的關(guān)系為：v1v2v3v4.圖2331如圖234所示為一定質(zhì)量氣體的等容線，下面說(shuō)法中正確的是()圖234a直線ab的斜率是b0 時(shí)氣體的壓強(qiáng)為p0c溫度在接近0 k時(shí)氣體的壓強(qiáng)為零dba延長(zhǎng)線與橫軸交點(diǎn)為273 e壓強(qiáng)p與溫度t成正比【解析】在pt圖像上，等容線的延長(zhǎng)線與t軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為273 ，從圖中可以看出，0 時(shí)氣體壓強(qiáng)為p0，因此直線ab的斜率為，a、b、d正確；在接近0 k時(shí)，氣體已液化，因此不滿足查理定律，壓強(qiáng)不為零，c錯(cuò)誤；壓強(qiáng)p與溫度t的關(guān)系是線性關(guān)系而不是成正比，e錯(cuò)誤【答案】abd2用易拉罐盛裝碳酸飲料非常衛(wèi)生和方便，但如果劇烈碰撞或嚴(yán)重受熱會(huì)導(dǎo)致爆炸我們通常用的可樂(lè)易拉罐容積v335 ml.假設(shè)在室溫(17 )下罐內(nèi)裝有0.9v的飲料，剩余空間充滿co2氣體，氣體壓強(qiáng)為1 atm.若易拉罐能承受的最大壓強(qiáng)為1.2 atm，則保存溫度不能超過(guò)多少？【解析】本題為一定質(zhì)量的氣體發(fā)生等容變化，取co2氣體為研究對(duì)象初態(tài)：p11 atm，t1(27317)k290 k，末態(tài)：p21.2 atm，t2待求由查理定律得t2 k348 k.t(348273) 75 .【答案】75 利用查理定律解題的一般步驟 (1)明確研究對(duì)象，并判斷是否滿足其適用條件 (2)確定始末狀態(tài)參量(p1、t1，p2、t2) (3)根據(jù)查理定律列方程求解(注意p1和p2、t1和t2統(tǒng)一單位)等壓過(guò)程與蓋呂薩克定律 1等壓變化一定質(zhì)量的氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，體積和溫度的關(guān)系2蓋呂薩克定律(1)內(nèi)容：一定質(zhì)量的氣體，在壓強(qiáng)保持不變的條件下，體積與熱力學(xué)溫度成正比(2)公式： c或.(3)等壓變化的vt圖像：一定質(zhì)量的氣體的等壓線是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，斜率表示c.(4)條件：氣體的質(zhì)量一定，壓強(qiáng)保持不變1一定質(zhì)量的氣體，若體積變大，則溫度一定升高. ()2一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變時(shí)，其vt圖像是過(guò)原點(diǎn)的直線()3pvc，c，c，三個(gè)公式中的常數(shù)c是同一個(gè)數(shù)值()相傳三國(guó)時(shí)期著名的軍事家、政治家諸葛亮被司馬懿困于平陽(yáng)，無(wú)法派兵出城求救就在此關(guān)鍵時(shí)刻，諸葛亮發(fā)明了一種可以升空的信號(hào)燈孔明燈，并成功進(jìn)行了信號(hào)聯(lián)絡(luò)，其后終于順利脫險(xiǎn)，你知道孔明燈為什么能夠升空嗎？圖235【提示】孔明燈是利用火焰的熱量使容器內(nèi)的氣體等壓膨脹，使部分氣體從孔明燈內(nèi)溢出，進(jìn)而使孔明燈內(nèi)氣體的質(zhì)量減小，當(dāng)大氣對(duì)孔明燈的浮力恰好等于孔明燈的重力時(shí)，即達(dá)到孔明燈升空的臨界條件，若繼續(xù)升溫，孔明燈就能升空了1蓋呂薩克定律的表述(1)恒量(c)(2).(3)(v0為0 時(shí)氣體的體積)vv0v0v0(1)2等壓線(1)如圖236所示為vt圖中的等壓線，這是一條延長(zhǎng)線過(guò)273.15 的傾斜直線，縱軸上截距v0表示氣體在0 時(shí)的體積等壓線的斜率大小取決于壓強(qiáng)的大小，壓強(qiáng)越大，斜率越小圖中四條等壓線的關(guān)系為：p1p2p3p4.圖236(2)如圖237所示為vt圖中的等壓線，這是一條通過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，直線斜率kc，斜率越大，常量c越大，壓強(qiáng)越小在圖中給出的四條等壓線的關(guān)系為：p1p2p3p4.圖2373由溫度變化引起的液柱移動(dòng)問(wèn)題分析方法如圖238所示，兩端封閉粗細(xì)均勻豎直放置的玻璃管內(nèi)，有一長(zhǎng)為h的水銀柱，將管內(nèi)氣體分為兩部分已知l22l1，若使兩部分氣體同時(shí)升高相同的溫度，管內(nèi)水銀柱將如何移動(dòng)？(設(shè)原來(lái)溫度相同)圖238下面通過(guò)幾種常用方法對(duì)此問(wèn)題加以分析：(1)假設(shè)法應(yīng)用假設(shè)法分析液柱移動(dòng)問(wèn)題的基本思路是：當(dāng)氣體的狀態(tài)參量發(fā)生變化而使液體可能發(fā)生移動(dòng)時(shí)，先假設(shè)其中一個(gè)參量(一般設(shè)為體積)不變(即假設(shè)水銀柱不移動(dòng))；以此為前提，再運(yùn)用相關(guān)的氣體定律(如查理定律)進(jìn)行分析討論，看討論結(jié)果是否與假設(shè)相符若相符，則原假設(shè)成立；若討論結(jié)果與假設(shè)相矛盾，說(shuō)明原假設(shè)不成立，從而也就推出了正確的結(jié)論分析的關(guān)鍵在于合理選擇研究對(duì)象，正確進(jìn)行受力分析，然后通過(guò)比較作出判定水銀柱原來(lái)處于平衡狀態(tài)，所受合外力為零，即此時(shí)兩部分氣體的壓強(qiáng)差pp1p2h，溫度升高后，兩部分氣體的壓強(qiáng)都增大，若p1p2，水銀柱所受合外力方向向上，應(yīng)向上移動(dòng)；若p1p2，水銀柱向下移動(dòng)，若p1p2，水銀柱不動(dòng)所以判斷水銀柱怎樣移動(dòng)，就是分析其合力方向怎樣，即判斷兩部分氣體的壓強(qiáng)哪一個(gè)增大得多假設(shè)水銀柱不動(dòng)，兩部分氣體都為等容變化，分別對(duì)兩部分氣體應(yīng)用查理定律：上段：，所以p2p2p2p2p2(1)p2p2同理下段：p1p1又因?yàn)閠2t1，t1t2，p1p2hp2，所以p1p2，即水銀柱上移(2)圖像法在同一pt坐標(biāo)系中畫(huà)出兩段氣柱的等容線，如圖239所示，在溫度相同時(shí)p1p2，上段氣柱等容線的斜率較大，當(dāng)兩氣柱升高相同的溫度t時(shí)，其壓強(qiáng)的增量p1p2，水銀柱上移圖239(3)極限法由于p2較小，設(shè)想p20，上部為真空，升溫時(shí)p1增大，水銀柱上移3對(duì)于一定質(zhì)量的氣體，在壓強(qiáng)不變時(shí)，體積增大到原來(lái)的兩倍，則正確說(shuō)法是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：35500020】a氣體的攝氏溫度升高到原來(lái)的兩倍b氣體的熱力學(xué)溫度升高到原來(lái)的兩倍c溫度每升高1 k體積增加是原來(lái)的d體積的變化量與溫度的變化量成正比e氣體的體積與熱力學(xué)溫度成正比【解析】由蓋呂薩克定律可知a錯(cuò)誤，b正確；溫度每升高1 即1 k，體積增加是0體積的，c錯(cuò)誤；由蓋呂薩克定律的變形式可知d、e正確【答案】bde4.如圖2310所示，汽缸a中封閉有一定質(zhì)量的氣體，活塞b與a的接觸是光滑且不漏氣的，b上放一重物c，b與c的總重為g，大氣壓為p0.當(dāng)汽缸內(nèi)氣體溫度是20 時(shí)，活塞與汽缸底部距離為h1；求當(dāng)汽缸內(nèi)氣體溫度是100 時(shí)，活塞與汽缸底部的距離是多少？圖2310【解析】以汽缸內(nèi)氣體為研究對(duì)象初狀態(tài)熱力學(xué)溫度t1(27320) k293 k，體積v1h1s；末狀態(tài)熱力學(xué)溫度t2(273100) k373 k由蓋呂薩克定律.求得v2v1h1s.變化后活塞與汽缸底部