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气体的等容变化和等压变化在物理学中,当需要研究三个物理量之间的关系时,往往采用“控制变量法”保持一个量不变,研究其它两个量之间的关系,然后综合起来得出所要研究的几个量之间的关系。 一、气体的等容变化:1、等容变化:当体积(V)保持不变时, 压强(p)和温度(T)之间的关系。2、查理定律:一定质量的气体,在体积不变的情况下,温度每升高(或降低) 1,增加(或减少)的压强等于它0时压强的1/273或一定质量的某种气体,在体积保持不变的情况下, 压强p与热力学温度T成正比. 3、公式:4、查理定律的微观解释:一定质量(m)的气体的总分子数(N)是一定的,体积(V)保持不变时,其单位体积内的分子数(n)也保持不变,当温度(T)升高时,其分子运动的平均速率(v)也增大,则气体压强(p)也增大;反之当温度(T)降低时,气体压强(p)也减小。这与查理定律的结论一致。二、气体的等压变化:1、等压变化:当压强(p) 保持不变时,体积(V)和温度(T)之间的关系.2、盖吕萨克定律:一定质量的气体,在压强不变的情况下,温度每升高(或降低) 1,增加(或减少)的体积等于它0时体积的1/273或一定质量的某种气体,在压强p保持不变的情况下, 体积V与热力学温度T成正比.3、公式:4、盖吕萨克定律的微观解释:一定质量(m)的理想气体的总分子数(N)是一定的,要保持压强(p)不变,当温度(T)升高时,全体分子运动的平均速率v会增加,那么单位体积内的分子数(n)一定要减小(否则压强不可能不变),因此气体体积(V)一定增大;反之当温度降低时,同理可推出气体体积一定减小三、气态方程一定质量的理想气体的压强、体积的乘积与热力学温度的比值是一个常数。 n为气体的摩尔数,R为普适气体恒量063.上海市南汇区2008年第二次模拟考试t()p(pa)0t01A由查理定律可知,一定质量的理想气体在体积不变时,它的压强随温度变化关系如图中实线表示。把这个结论进行合理外推,便可得出图中t0;如果温度能降低到t0,那么气体的压强将减小到 Pa。答:273、0025.上海黄浦区08年1月期终测评15一定质量的理想气体在等容变化过程中测得,气体在0时的压强为PO, 10时的压强为P10,则气体在21时的压强在下述各表达式中正确的是 ( A D )A B C D MNA 033.上海嘉定区2007学年上学期高三调研5、如图所示,A端封闭有气体的U形玻璃管倒插入水银槽中,当温度为T1时,管中水银面处在M处,温度为T2时,管中水银面处在N处,且M、N位于同一高度,若大气压强不变,则:( A D )A. 两次管中气体压强相等B. T1时管中气体压强小于T2时管中气体压强C. T1T2039.08年深圳市高三年级第一次调研考试12对于一定质量的理想气体,可能发生的过程是 ( C )A压强和温度不变,体积变大B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,D压强增大,体积增大,温度降低047.08年福建省毕业班质量检查17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 ( B )A气体从外界吸热B单位体积的气体分子数变大C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数减少030.扬州市07-08学年度第一学期期末调研试卷12.(2)(6分)在图所示的气缸中封闭着温度为100的空气, 一重物用绳索经滑轮与缸中活塞相连接, 重物和活塞均处于平衡状态, 这时活塞离缸底的高度为10 cm,如果缸内空气变为0, 问: 重物是上升还是下降?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)解: 缸内气体温度降低, 压强减小, 故活塞下移, 重物上升.分析可知缸内气体作等压变化. 设活塞截面积为S cm2, 气体初态体积V1=10S cm3, 温度T1=373 K, 末态温度T2=273 K, 体积设为V2=hScm3 (h为活塞到缸底的距离)据 可得h =7.4 cm则重物上升高度h=107.4=2.6 cm024.上海市徐汇区07年第一学期期末试卷10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、下分别封有两部分气体A和B,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,现在将两部分气体同时缓慢升高相同温度,则( B C )(A)两活塞将静止不动(B)两活塞将一起向上移动(C)A气体的压强改变量比B气体的压强改变量大(D)无法比较两部分气体的压强改变量的大小054.08年北京市海淀区一模试卷图(甲)A图(乙)B14. 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,活塞静止时处于A位置。现将一重物轻轻地放在活塞上,活塞最终静止在B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B位置时与活塞在A位置时相比较 ( D ) A气体的温度可能相同 B气体的内能可能相同 C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数一定增多gk004.2008年高考物理上海卷13如图所示,两端开口的弯管,左管插入水银槽中,右管有一段高为h的水银柱,中间封有一段空气。则h(A C D)(A)弯管左管内外水银面的高度差为h(B)若把弯管向上移动少许,则管内气体体积增大(C)若把弯管向下移动少许,右管内的水银柱沿管壁上升(D)若环境温度升高,右管内的水银柱沿管壁上升解析:封闭气体的压强等于大气压与水银柱产生压强之差,故左管内外水银面高度差也为h,A对;弯管上下移动,封闭气体温度和压强不变,体积不变,B错C对;环境温度升高,封闭气体体积增大,则右管内的水银柱沿管壁上升,D对。AB063.上海市南汇区2008年第二次模拟考试21(10分)如图,水平放置的汽缸内壁光滑,一个不导热的活塞将汽缸内的气体分为A、B两部分,两部分气体可以分别通过放在其中的电热丝加热。开始时,A气体的体积是B的一半,A气体的温度是17C,B气体的温度是27C,活塞静止。现缓慢加热汽缸内气体, 使A、B两部分气体的温度都升高10C,在此过程中活塞向哪个方向移动?某同学是这样解答的:先设法保持A、B气体的体积不变,由于两部分气体原来的压强相等,温度每升高1C,压强就增加原来的1/273,因此温度都升高10C,两边的压强还相等,故活塞不移动。你认为该同学的思路是否正确?如果认为正确,请列出公式加以说明;如果认为不正确,请指出错误之处,并确定活塞的移动方向。解:该同学思路不正确。(2分)在体积不变的情况下,一定质量的理想气体温度每升高1C,压强就增加0C时压强的1/273,而现在A、B的温度不同而压强相等,说明0C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。(3分)设想先保持A、B的体积不变,当温度分别升高10C时,对A有(1分) (1分)同理,对B有(1分)由于pApB,(1分) 所以pApB故活塞向右移动。(1分)按其他思路求解,也按相应步骤给分。30032.上海虹口区2007学年度第一学期期终教学检测20、(10分)如图所示,气缸内封闭有一定质量的理想气体,当时温度为0,大气压为1atm(设其值为105Pa)、气缸横截面积为500cm2,活塞重为5000N。则:(1)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汽缸上部体积为,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,所有摩擦不计。现在使气缸内的气体加热至273,求气缸内气体压强又为多少?解:(1)由受力平衡可知: 3分(2)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T1 有 3分 所以 1分 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p2,故有 1分 代入可得 2分033.上海嘉定区2007学年上学期高三调研ba19、(10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40cm2的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在气缸内。在气缸内距缸底60cm处设有a、b两限制装置,使活塞只能向上滑动。开始时活塞搁在a、b上,缸内气体的压强为p0(p0=1.0105 Pa为大气压强),温度为300K。现缓慢加热汽缸内气体,当温度为330K,活塞恰好离开a、b;当温度为360K时,活塞上升了4cm。求:(1)活塞的质量。(2)物体A的体积。解:设物体A的体积为V,气体的状态参量为: (1分) (2分) (1分)气体从状态1到状态2为等容过程: (2分) 代入数据得m=4kg (1分)气体从状态2到状态3为等压过程: (2分) 代入数据得 (1分)031.上海市静安区07-08学年第一学期期末检测20、(12分)一根两端开口、粗细均匀的长直玻璃管横截面积为S210-3m2,竖直插入水面足够宽广的水中。管中有一个质量为m0.4kg的密闭活塞,封闭一段长度为L066cm的气体,气体温度T0=300K,如图所示。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P01.0105Pa,水的密度1.0103kg/m3。试问:L0(1)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,用竖直向上的力F缓慢地拉动活塞。当活塞上升到某一位置时停止移动,此时F6.0N,则这时管内外水面高度差为多少?管内气柱长度多大?(3)再将活塞固定住,改变管内气体的温度,使管内外水面相平,此时气体的温度是多少?解:(12分)(1)当活塞静止时,(2分)(2)当F=6.0N时,有:(2分)管内外液面的高度差 (2分)由玻意耳定律P1L1S=P2L2S空气柱长度(2分)(3)P3=P0=1.0105PaL3=68+10=78cmT2=T1(2分)由气态方程气体温度变为(2分)027.盐城市07/08学年度第一次调研考试12-2.(本题供使用选修33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,已知容器横截面积为S,活塞重为
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