高中物理第4章氣體41氣體實驗定律教案魯科版選修-資料下載頁
2025-06-07 23:37本頁面
【正文】 內(nèi)容：（2）表達式：內(nèi)容：一定質(zhì)量的氣體，在壓強不變的情況下，它的體積和熱力學(xué)溫標(biāo)成正比．[例7]一個質(zhì)量不計的活塞將一定量的理想氣體封閉在上端開口的直立筒形氣缸內(nèi)，活塞上堆放著鐵砂，如圖218所示．最初活塞擱置在氣缸內(nèi)壁的卡環(huán)上，氣柱的高度H0，壓強等于大氣壓強p0．現(xiàn)對氣體緩慢加熱，當(dāng)氣體溫度升高了△T=60K時，活塞（及鐵砂）開始離開卡環(huán)而上升．繼續(xù)加熱，直到氣柱高度H1=．此后在維持溫度不變的條件下逐漸取走鐵砂，直到鐵砂被全部取走時，氣柱高度變?yōu)镠2=．求此時氣體的溫度（不計氣缸和活塞間的摩擦）．分析：以封閉在氣缸內(nèi)的一定質(zhì)量的理想氣體為研究對象，（1）從最初活塞擱置在氣缸內(nèi)壁的卡環(huán)上，到當(dāng)氣體溫度升高了△T=60K時，活塞（及鐵砂）開始離開卡環(huán)這一過程氣體的哪個狀態(tài)參量沒有發(fā)生變化？（2）從當(dāng)氣體溫度升高了△T=60K時，活塞（及鐵砂）開始離開卡環(huán)而上升，直到氣柱高度H1=．這一過程氣體的哪個狀態(tài)參量沒有發(fā)生變化？（3）此后的過程氣體的哪個狀態(tài)參量沒有發(fā)生變化？回答完上面的三個問題后，相信同學(xué)們能夠自己解答出此題了．學(xué)生回答提問：（1）體積不變，所以此過程為等容變化．（2）壓強不變，所以此過程為等壓變化．（3）溫度不變，所以此過程為等溫變化．學(xué)生的兩種解法：解法一：以封閉在氣缸內(nèi)的一定質(zhì)量的理想氣體為研究對象，設(shè)最初活塞擱置在氣缸內(nèi)壁的卡環(huán)上時，氣體的溫度為T0，氣體的壓強為p0，體積為V0=H0S，則活塞（及鐵砂）開始離開卡環(huán)時的溫度T1=T0+△T，氣體的壓強為p1，體積為V1，因為等容變化，V1=V0，根據(jù)查理定律，設(shè)氣柱高度為H1時，氣體溫度為T2，體積為V2=H1S，壓強為p2，因為是等壓變化，p2=p1，根據(jù)蓋呂薩克定律，設(shè)氣柱高度為H2時，氣體溫度為T3，體積為V3=H2S，壓強為p3，因為鐵砂全部取走時p3=p0，又因為是等溫變化，T3=T2，根據(jù)玻馬定律，p3V3=p2V2，p0H0=p1H1 （3）由（1）、（3）兩式解得：由（2）、（4）兩式解得：由（5）、（6）兩式解得：解法二：以封閉在氣缸內(nèi)的一定質(zhì)量的理想氣體為研究對象，設(shè)最S初活塞擱置在氣缸內(nèi)壁的卡環(huán)上時，氣體的溫度為T0，則活塞（及鐵砂）開始離開卡環(huán)時的溫度為T0+△T，設(shè)氣柱高度為H1時，氣體溫度為T1，氣柱高度為H2時，氣體溫度為T2，由等壓過程得由初態(tài)和末態(tài)的壓強相等，得由（1）、（2）兩式解得：說明：氣缸內(nèi)的封閉氣體先后經(jīng)歷了四個狀態(tài)、三個過程．可以建立如下圖景：利用上述圖景，可以使復(fù)雜的過程清晰展現(xiàn)，所以分析物理圖景是解題非常關(guān)鍵的步驟．
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