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1、会计学1气体压强和温的关系气体压强和温的关系第一页，编辑于星期二：一点 二十二分。实验过程实验过程:如图所示，容器中装有一定质量的气体，它与压强计相连，压强计中如图所示，容器中装有一定质量的气体，它与压强计相连，压强计中B管管水银面与水银面与A管水银面管水银面D处一样高，初始容器处一样高，初始容器C置于冰水混合物中置于冰水混合物中,温度为温度为0。现将容器。现将容器C浸入温度为浸入温度为t的温水中，并通过调整压强计的的温水中，并通过调整压强计的B管的高度后，管的高度后，使使A管水银面仍在管水银面仍在D处。处。第1页/共23页第二页，编辑于星期二：一点 二十二分。查理定律查理定律:一定质量的气体
2、，在体积保持不变的情况下，温度每升高或一定质量的气体，在体积保持不变的情况下，温度每升高或降低降低1，(增加或减小）的压强等于它在增加或减小）的压强等于它在0时压强的时压强的1273。实验结论实验结论:0的压强的压强p0，而不是指大气压强；而不是指大气压强；t的压强的压强pt；t是从是从0升到最终的温度变化。升到最终的温度变化。第2页/共23页第三页，编辑于星期二：一点 二十二分。实验结论 一定质量气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比这个结论叫查理定律第3页/共23页第四页，编辑于星期二：一点 二十二分。法国科学家贾奎斯亚历山大凯萨查理，法国科学家贾奎斯亚历山大凯萨查理，17461
3、746年年1111月月1212日生日生于于法法国，国，年轻时广泛学习多种科学。年轻时广泛学习多种科学。1783年，年，37岁的查理意识到热气球的使用可能产生岁的查理意识到热气球的使用可能产生巨大的影响，因此在气球灌入氢，他认为氢比空气轻，巨大的影响，因此在气球灌入氢，他认为氢比空气轻，可以更有效的使气球上升。同年可以更有效的使气球上升。同年8月月27日，查理把他的日，查理把他的氢气球释放升空，这是人类第一次以氢气球成功的完氢气球释放升空，这是人类第一次以氢气球成功的完成了无载人的飞行。其后数年间，这种灌氢的气球在成了无载人的飞行。其后数年间，这种灌氢的气球在法国大行其道，被称为查理气球。同年法
4、国大行其道，被称为查理气球。同年11月，查月，查理乘坐热气球飞越巴黎，这是氢气球首次成功的载人理乘坐热气球飞越巴黎，这是氢气球首次成功的载人飞行。飞行。1823 年年4月月7日，日，查理逝世于巴黎，享年查理逝世于巴黎，享年77岁。他岁。他以物理学家、化学家、数学家、发明家留名科学史。以物理学家、化学家、数学家、发明家留名科学史。历史回眸之一第4页/共23页第五页，编辑于星期二：一点 二十二分。1787年，查理研究气体性质时，他量度氧、年，查理研究气体性质时，他量度氧、氮、氢、二氧化碳以及空气等气体在氮、氢、二氧化碳以及空气等气体在0与与100变化的情形，发现每种气体当体积维持一变化的情形，发现
5、每种气体当体积维持一定时，一定量的气体，其温度每升降定时，一定量的气体，其温度每升降1摄氏度，摄氏度，其压强会增减其在其压强会增减其在0摄氏度时压强的摄氏度时压强的 1273，这就是著名的查理定律。这就是著名的查理定律。历史回眸之二查理定律发现和热力学温标的诞生第5页/共23页第六页，编辑于星期二：一点 二十二分。pt p0（1t273）第6页/共23页第七页，编辑于星期二：一点 二十二分。例例1:在密闭容器中有一定质量的理想气体，不计容器体积在密闭容器中有一定质量的理想气体，不计容器体积的变化。当容器内气体的温度由的变化。当容器内气体的温度由300300K K升高升高3030K K时，增加的
6、压时，增加的压强强p p1 1是是300300K K时压强的时压强的_，当气体的温度由，当气体的温度由600600K K升升高高3030K K时增加的压强时增加的压强p p2 2_p p1 1（选填选填“”“”“”或或“=”“=”）。）。第7页/共23页第八页，编辑于星期二：一点 二十二分。热力学温标（绝对温标）热力学温标（绝对温标）由图象移轴后得：由图象移轴后得：Tt273由公式变换后得：由公式变换后得：Tt273T t第8页/共23页第九页，编辑于星期二：一点 二十二分。查理定律的简化表示：查理定律的简化表示：m m、V V一定时，一定时，p p与与热力学热力学温度成正比。温度成正比。即：
7、即：pTpT，第9页/共23页第十页，编辑于星期二：一点 二十二分。例例2.2.如如图图所所示示，某某水水银银气气压压计计的的玻玻璃璃管管顶顶端端高高出出槽槽中中水水银银面面1 1m m，由由于于上上部部混混入入少少量量空空气气，使使其其读读数数不不准准。当当气气温温为为2727时时，标标准准气气压压计计读读数数为为7676cmHgcmHg，而该气压计的示数为而该气压计的示数为7070cmHgcmHg。求：求：当当气气温温为为-3-3，该该气气压压计计的的示示数数为为7070cmHgcmHg时时，标标准气压计的读数。准气压计的读数。第10页/共23页第十一页，编辑于星期二：一点 二十二分。例例
8、3:水平放置的玻璃管，中间有一段水银将管中的气体分水平放置的玻璃管，中间有一段水银将管中的气体分成成A,B两部分。两部分。若若A、B初始温度相同，当温度都升高（或降低）相初始温度相同，当温度都升高（或降低）相同时，水银柱移动的方向如何同时，水银柱移动的方向如何？推论推论:第11页/共23页第十二页，编辑于星期二：一点 二十二分。例例4:竖直放置的玻璃管，中间有一段水银将管中的气体分成两部分。竖直放置的玻璃管，中间有一段水银将管中的气体分成两部分。若若A、B初始温度相同，当温度都升高（或降低）相同时，水银柱移动初始温度相同，当温度都升高（或降低）相同时，水银柱移动的方向如何？的方向如何？第12页
9、/共23页第十三页，编辑于星期二：一点 二十二分。例例5 如图所示，如图所示，A、B为两只固定于地面的气缸，它们为两只固定于地面的气缸，它们的活塞用轻质硬杆相连，活塞之间与大气相通，活的活塞用轻质硬杆相连，活塞之间与大气相通，活塞处于静止状态。两缸内气体初始温度相同。现使塞处于静止状态。两缸内气体初始温度相同。现使两气缸内气体升高相同的温度，则活塞的移动方向两气缸内气体升高相同的温度，则活塞的移动方向为为_。第13页/共23页第十四页，编辑于星期二：一点 二十二分。nn 历史上，在发现查理定律时，尚未建立热力学温标，历史上，在发现查理定律时，尚未建立热力学温标，历史上，在发现查理定律时，尚未建
10、立热力学温标，历史上，在发现查理定律时，尚未建立热力学温标，因此在查理定律的原始表述中采用的是摄氏温标，获因此在查理定律的原始表述中采用的是摄氏温标，获因此在查理定律的原始表述中采用的是摄氏温标，获因此在查理定律的原始表述中采用的是摄氏温标，获得的得的得的得的p-tp-t图像如右图所示：图像如右图所示：图像如右图所示：图像如右图所示：（1 1）请根据图像及坐标写出该图像的函数表达式：）请根据图像及坐标写出该图像的函数表达式：）请根据图像及坐标写出该图像的函数表达式：）请根据图像及坐标写出该图像的函数表达式：_；（2 2）现将上述一定量的气体（可视为理想气体）现将上述一定量的气体（可视为理想气体
11、）现将上述一定量的气体（可视为理想气体）现将上述一定量的气体（可视为理想气体）在在在在0 0时缓慢地压缩为原来时缓慢地压缩为原来时缓慢地压缩为原来时缓慢地压缩为原来n n体积的体积的体积的体积的45 45，然后保持这一，然后保持这一，然后保持这一，然后保持这一n n体积不变，改变温度，体积不变，改变温度，体积不变，改变温度，体积不变，改变温度，n n又获得一条等容线，试又获得一条等容线，试又获得一条等容线，试又获得一条等容线，试n n在上图中画出该等容线。在上图中画出该等容线。在上图中画出该等容线。在上图中画出该等容线。第14页/共23页第十五页，编辑于星期二：一点 二十二分。n n如图所示，
12、水平放置的汽缸内壁光滑，活塞厚如图所示，水平放置的汽缸内壁光滑，活塞厚如图所示，水平放置的汽缸内壁光滑，活塞厚如图所示，水平放置的汽缸内壁光滑，活塞厚度不计，在度不计，在度不计，在度不计，在A A、B B两处设有限制装置，使活塞只能在两处设有限制装置，使活塞只能在两处设有限制装置，使活塞只能在两处设有限制装置，使活塞只能在A A、B B之间运动，之间运动，之间运动，之间运动，B B左面汽缸的容积为左面汽缸的容积为左面汽缸的容积为左面汽缸的容积为V V0 0，A A、B B之间的容积之间的容积之间的容积之间的容积为为为为0.10.1V V0 0。开始时活塞在。开始时活塞在。开始时活塞在。开始时活
13、塞在B B处，缸内气体的压强为处，缸内气体的压强为处，缸内气体的压强为处，缸内气体的压强为0.90.9P P0 0(P P0 0为大气压强为大气压强为大气压强为大气压强)，温度为，温度为，温度为，温度为297K297K，现缓慢加热汽缸内气体，现缓慢加热汽缸内气体，现缓慢加热汽缸内气体，现缓慢加热汽缸内气体，直至直至直至直至399.3K399.3K。求：。求：。求：。求：n n(1 1)活塞刚离开活塞刚离开活塞刚离开活塞刚离开B B处时的温度处时的温度处时的温度处时的温度T TB B；n n(2 2)缸内气体最后的压强缸内气体最后的压强缸内气体最后的压强缸内气体最后的压强P P；n n(3 3)
14、在下图中画出整个过程的在下图中画出整个过程的在下图中画出整个过程的在下图中画出整个过程的n n P P-V V图线。图线。图线。图线。第15页/共23页第十六页，编辑于星期二：一点 二十二分。第16页/共23页第十七页，编辑于星期二：一点 二十二分。n n 如图所示，一端封闭、粗细均匀的薄壁玻璃管开口向下如图所示，一端封闭、粗细均匀的薄壁玻璃管开口向下如图所示，一端封闭、粗细均匀的薄壁玻璃管开口向下如图所示，一端封闭、粗细均匀的薄壁玻璃管开口向下竖直插在装有水银的水银槽内，管内封闭有一定质量的空气，竖直插在装有水银的水银槽内，管内封闭有一定质量的空气，竖直插在装有水银的水银槽内，管内封闭有一定
15、质量的空气，竖直插在装有水银的水银槽内，管内封闭有一定质量的空气，水银槽的截而积上下相同，是玻璃管截面积的水银槽的截而积上下相同，是玻璃管截面积的水银槽的截而积上下相同，是玻璃管截面积的水银槽的截而积上下相同，是玻璃管截面积的5 5倍，开始时管倍，开始时管倍，开始时管倍，开始时管内空气柱长度为内空气柱长度为内空气柱长度为内空气柱长度为6cm6cm，管内外水银面高度差为，管内外水银面高度差为，管内外水银面高度差为，管内外水银面高度差为50cm50cm。将。将。将。将玻璃管沿竖直方向缓慢上玻璃管沿竖直方向缓慢上玻璃管沿竖直方向缓慢上玻璃管沿竖直方向缓慢上移移移移(管口未离开槽中水银管口未离开槽中水
16、银管口未离开槽中水银管口未离开槽中水银)，使管，使管，使管，使管内外水银而高度差变成内外水银而高度差变成内外水银而高度差变成内外水银而高度差变成60cm60cm。(大气压强相当于大气压强相当于大气压强相当于大气压强相当于75cmHg75cmHg)求：求：求：求：n n(1 1)此时管内空气柱的长度；此时管内空气柱的长度；此时管内空气柱的长度；此时管内空气柱的长度；n n(2 2)水银槽内水银面下降的高度水银槽内水银面下降的高度水银槽内水银面下降的高度水银槽内水银面下降的高度；0.02m第17页/共23页第十八页，编辑于星期二：一点 二十二分。第18页/共23页第十九页，编辑于星期二：一点 二十
17、二分。如图所示，一定量气体放在体积为如图所示，一定量气体放在体积为如图所示，一定量气体放在体积为如图所示，一定量气体放在体积为V V0 0的容器中，的容器中，的容器中，的容器中，室温为室温为室温为室温为T T0 0=300K=300K有一光滑导热活塞有一光滑导热活塞有一光滑导热活塞有一光滑导热活塞C C(不不不不占体积占体积占体积占体积)将将将将容器分容器分容器分容器分成成成成A A、B B两室，两室，两室，两室，B B室的体积是室的体积是室的体积是室的体积是A A室的两倍，室的两倍，室的两倍，室的两倍，A A室容器上连接有室容器上连接有室容器上连接有室容器上连接有一一一一UU形管形管形管形管
18、(UU形管内气体的体积忽略不计形管内气体的体积忽略不计形管内气体的体积忽略不计形管内气体的体积忽略不计)，两边水银柱高度两边水银柱高度两边水银柱高度两边水银柱高度差为差为差为差为76cm76cm，右室容器中连接有一阀门，右室容器中连接有一阀门，右室容器中连接有一阀门，右室容器中连接有一阀门K K，可与大气相通。，可与大气相通。，可与大气相通。，可与大气相通。(外界外界外界外界大气压等于大气压等于大气压等于大气压等于76cm76cm汞柱汞柱汞柱汞柱)求：求：求：求：(1 1)将阀门将阀门将阀门将阀门K K打开后，打开后，打开后，打开后，A A室室室室的体积变成多少？的体积变成多少？的体积变成多少
19、？的体积变成多少？(2 2)打开阀门打开阀门打开阀门打开阀门K K后将容器内的气体从后将容器内的气体从后将容器内的气体从后将容器内的气体从300K300K分别分别分别分别加热到加热到加热到加热到400K400K和和和和540K540K，UU形管内形管内形管内形管内两边水银面的两边水银面的两边水银面的两边水银面的高度差各为多少？高度差各为多少？高度差各为多少？高度差各为多少？第19页/共23页第二十页，编辑于星期二：一点 二十二分。第20页/共23页第二十一页，编辑于星期二：一点 二十二分。n nUU型管右管内径为左管的两倍，外界大气压型管右管内径为左管的两倍，外界大气压型管右管内径为左管的两倍
20、，外界大气压型管右管内径为左管的两倍，外界大气压强强强强P P0 0=75cmHg=75cmHg。左端封闭，封有长为。左端封闭，封有长为。左端封闭，封有长为。左端封闭，封有长为30cm30cm的气柱，的气柱，的气柱，的气柱，左右两管水银面高度差为左右两管水银面高度差为左右两管水银面高度差为左右两管水银面高度差为37.5cm37.5cm，左管封闭端下，左管封闭端下，左管封闭端下，左管封闭端下60cm60cm处有一小塞子处有一小塞子处有一小塞子处有一小塞子DD，若将小塞子，若将小塞子，若将小塞子，若将小塞子DD拔去拔去拔去拔去(空气能进空气能进空气能进空气能进入，但水银不会流出入，但水银不会流出入
21、，但水银不会流出入，但水银不会流出)，会在左管内产生一段新的，会在左管内产生一段新的，会在左管内产生一段新的，会在左管内产生一段新的空气柱。那么，空气柱。那么，空气柱。那么，空气柱。那么，n n(1 1)此时左管封闭端的气柱长度变为多少？此时左管封闭端的气柱长度变为多少？此时左管封闭端的气柱长度变为多少？此时左管封闭端的气柱长度变为多少？n n(2 2)新新新新产生的气柱长为多少？产生的气柱长为多少？产生的气柱长为多少？产生的气柱长为多少？n n 30 60 37.5 D 第21页/共23页第二十二页，编辑于星期二：一点 二十二分。解：（解：（1 1）空气进入后将左端水银柱隔为两段，上段水银柱
22、长为）空气进入后将左端水银柱隔为两段，上段水银柱长为30 cm30 cm，取左端原有封闭气体为研究对象，则取左端原有封闭气体为研究对象，则P1=P0-gh1=37.5cmHgP1=P0-gh1=37.5cmHg，P2=P0-P2=P0-gh2=45 cmHggh2=45 cmHg，L L1 1=30 cm=30 cm由查理定律由查理定律P P1 1L L1 1S=PS=P2 2L L2 2S S 得得L L2 2=25cm=25cm空气柱进入后，设下段水银面下移空气柱进入后，设下段水银面下移x cmx cm，则有，则有得得x=6 cmx=6 cm，因上段水银柱上移，因上段水银柱上移5 cm5 cm，故产生的气柱总长为，故产生的气柱总长为11 cm11 cm第22页/共23页第二十三页，编辑于星期二：一点 二十二分。