高中物理选择性必修三 同步学案 2.3.1 气体的等压变化和等容变化

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2.3.1 气体的等压变化和等容变化
一、自主学习
（一）气体的等压变化
1.一定质量的某种气体，在_________不变时，体积随温度变化的过程叫作气体的等压变化。
2.盖—吕萨克定律
内容：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积V与热力学温度T成_________。
（二）气体的等容变化
1.一定质量的某种气体，在_________不变时，压强随温度变化的过程叫作气体的等容变化。
2.查理定律
内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成_________。
二、课堂探究
[情景设问]烧瓶上通过橡胶塞连接一根玻璃管，向玻璃管中注入一段水柱。用手捂住烧瓶，会观察到水柱缓慢向外移动，这说明了什么？
（一）气体的等压变化
结论1：一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度变化叫_________。
[思考]
一定质量的某种气体在压强不变的情况下，其体积V与热力学温度T是什么关系？
压强不变时体积与温度的关系
结论2：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积 V 与热力学温度 T 成_________，即V=CT这个规律叫_________。
[讨论]盖·吕萨克定律的适用条件是什么？
结论3：
适用条件：气体质量一定，压强________；压强不太________，温度不太________。
[图形分析]观察V-T 图像，尝试描述其物理意义。
结论4：
图像的物理意义：描述一定质量的气体，在压强不变的情况下，________随温度变化的关系。
[讨论]尝试描述图像上点的物理意义。
结论5：图像上的每个点表示气体的一个________状态（V、T），同一图像上的各点描述的气体状态参量中，气体的压强相同，因此图像叫________线。其延长线经过坐标________。
（二）气体的等容变化
[讨论]体积不变时，压强怎么随温度变化？
结论6：一定质量的某种气体，在体积不变时，压强随温度变化的过程叫作气体的_________。
[情景观察]以下现象说明了什么问题？
滴液瓶中装有干燥的空气，用涂有少量润滑油的橡皮塞盖住瓶口。
把瓶子放入热水中，会看到塞子飞出；
把瓶子放在冰水混合物中，拔掉塞子时会比平时费力。
结论7：一定质量的气体，保持体积不变，
① 当温度升高时，气体的压强_________；
② 当温度降低时，气体的压强_________。
[讨论]观察图片，思考等容变化时，气体的压强和温度的关系。
气体等容变化的P-T图像
结论8：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强P与热力学温度T成_________正比，该结论成为_________。
[思考]查理定律的适用条件是什么：
结论9：
查理定律适用条件：气体质量一定，体积_______；压强不太_______，温度不太_______。
[图像分析]观察P-T图像，尝试描述其物理意义。
结论10：
图像的物理意义：描述一定质量的气体，在体积不变的情况下，_______随温度变化的关系。
[讨论]尝试描述图像上点的物理意义。
结论11：
图像上点的物理意义：图像上的每个点表示气体的一个确定状态（P、T），同一图像上的各点描述的气体状态参量中，气体的体积相同，因此图像叫_______。其延长线经过坐标_______。
[思考与讨论]试比较查理定律与盖—吕萨克定律。
定律 查理定律 盖—吕萨克定律
表达式 P1/T1=P2/T2=恒量 V1/T1=V2/T2=恒量
成立条件 气体的质量一定,体积不变 气体的质量一定,压强不变
[例题]某种气体的压强为 2×105 Pa，体积为 1 m3，温度为 200 K。它经过等温过程后体积变为 2 m3。随后，又经过等容过程，温度变为 300 K，求此时气体的压强。
分析：封闭容器中的气体，在状态变化中气体质量不变。气体开始时的压强、体积和温度分别为 p1、V1、T1，经过等温过程变为 p、V、T，再经过等容过程变为 p2、 V2、T2。我们可以分别运用玻意耳定律和查理定律求解 。
解：根据玻意耳定律，有
T1 ＝ T，p1V1 ＝ pV
根据查理定律，有
联合上述各式可得：
等温和等容变化后，气体的压强为1.5×105 pa。
三、典题精讲
【例题1】温度为27℃的一定质量的气体保持压强不变，把体积减为原来的一半时，其温度变为（　　）
A．127K B．150K C．13.5℃ D．23.5℃
【例题2】一个密闭容器中装有气体，当温度变化时气体压强减小了（不考虑容器热胀冷缩），则（　　）
A．密度增大 B．密度减小
C．分子平均动能增大 D．分子平均动能减小
核心素养专练
1.一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度由0 ℃升高到10 ℃时，其压强的增加量为Δp1，当它由100 ℃升高到110 ℃时，其压强的增加量为Δp2，则Δp1与Δp2之比是(　　)
A．1∶1　 B．1∶10 C．10∶110 D．110∶10
2．在冬季，剩有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚后，第二天拔瓶口的软木塞时觉得很紧，不易拔出来，产生这种现象的主要原因是(　　)
A．软木塞受潮膨胀
B．瓶口因温度降低而收缩变小
C．白天气温升高，大气压强变大
D．瓶内气体因温度降低而压强减小
3．对于一定质量的气体，在体积不变时，压强增大到原来的两倍，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两倍
B．气体的热力学温度升高到原来的两倍
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
4.如图为0.3 mol的某种气体的压强和温度关系的p－t图线，p0表示1个标准大气压，则在状态B时气体的体积为(　　)
A．5.6 L B．3.2 L C．1.2 L D．8.4 L
5.封闭在汽缸内一定质量的理想气体由状态A变到状态D，其体积V与热力学温度T的关系如图所示，由状态A变到状态D过程中(　　)
A．气体从外界吸收热量，内能增加
B．气体体积增大，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数增加
C．气体温度升高，每个气体分子的动能都会增大
D．气体的密度不变
6.如图所示，某同学用封有气体的玻璃管来测绝对零度，当容器水温是30刻度线时，空气柱长度为30 cm；当水温是90刻度线时，空气柱的长度是36 cm，则该同学测得的绝对零度相当于刻度线(　　)
A．－273 B．－270 C．－268 D．－271
7.如图所示，两根粗细相同，两端开口的直玻璃管A和B，竖直插入同一水银槽中，各用一段水银柱封闭着一定质量、同温度的空气，空气柱长度H1＞H2，水银柱长度h1＞h2，今使封闭气柱降低相同的温度(大气压保持不变)，则两管中气柱上方水银柱的移动情况是(　　)
A．均向下移动，A管移动较多
B．均向上移动，A管移动较多
C．A管向上移动，B管向下移动
D．无法判断
8．一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．升高了450 K B．升高了150 ℃
C．升高了40.5 ℃ D．升高了450 ℃
9.如图所示，气缸固定于水平面，用截面积为20cm2的活塞封闭一定量的气体，活塞与缸壁间摩擦不计。当气体温度为27℃时，活塞在F=40N、方向向右的外力作用下保持静止，封闭气体的压强为_________Pa；若保持活塞不动，将气体温度升至87℃，则此时F的大小变为_________N．（大气压强为1.0×105Pa）
10.用如图所示的装置来验证体积不变的情况下温度和压强的关系，玻璃管A、B及橡皮管内装有水银，烧瓶内封闭一定质量的气体。实验中，当温度改变时需上下移动A管，使B管内水银面_______，已测得大气压强为76cmHg还需要用的仪器是_______和_______测量。
参考答案
自主学习
（一）压强 正比
（二）体积 正比
课堂探究
结论1：等压变化
结论2：正比 盖·吕萨克定律
结论3：不变 大 低
结论4：体积
结论5：确定 等压 原点
结论6：等容变化
结论7：增大 减小
结论8：查理定律
结论9：不变 大 低
结论10：压强
结论11：等容线 原点
典题精讲
【例题1】B
【例题2】D
核心素养专练
1.A
2.D
3.B
4.D
5.A
6.B
7.A
8.B
9.0.8×105；8
10.高度保持不变、刻度尺、温度计
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