氣體的等容變化
一定質量的某種氣體,在體積不變時,壓強隨溫度的變化叫做等容變化。
法國科學家查理(J. A. C. Charles, 1746 — 1823)在分析了實驗事實 後發現,當氣體的體積一定時,各種氣體的壓強與溫度之間都有線性關係(圖8.2-1甲)。
圖象:一定質量的氣體的P—T圖線其延長線過原點
查理定律:
一定質量的某種氣體,在體積不變的情況 下,壓強 p 與熱力學溫度 T 成正比,即 p ∝ T。
設C為某常數,這個定律寫成等式的形式,就是

上圖中圖線1和2分別代表某種物體的兩個等容過程(等容線)。對比兩個情況的體積。得到V1<V2,即體積越大,斜率越小;體積越小,斜率越大。
查理定律的微觀解釋
一定質量(m)的氣體的總分子數(N)是一定的,體積(V)保持不變時,其單位體積內的分子數(n)也保持不變,當溫度(T)升高時,其分子運動的平均速率(v)也增大,則氣體壓強(p)也增大;反之當溫度(T)降低時,氣體壓強(p)也減小。
例題和練習
例題1:汽車行駛時輪胎的胎壓太高容易造成爆胎事故,太低又會造成耗油量上升。已知某型號輪胎能在-40C-90C正常工作, 為使輪胎在此溫度範圍內工作時的最高胎壓不超過3.5 atm,最低胎壓不低於1.6 atm,那麼, 在t=20C時給該輪胎充氣,充氣後的胎壓在什麼範圍內比較合適(設輪胎的體積不變)
練習1.如圖,水平放置的汽缸內壁光滑,一個不導熱的活塞將汽缸內的氣體分為A、B兩部分,兩部分氣體可以分別通過放在其中的電熱絲加熱。開始時,A氣體的體積是B的一半,A氣體的溫度是17C,B氣體的溫度是27C,活塞靜止。現緩慢加熱汽缸內氣體, 使A、B兩部分氣體的溫度都升高10C,在此過程中活塞向哪個方向移動?
某同學是這樣解答的:先設法保持A、B氣體的體積不變,由於兩部分氣體原來的壓強相等,溫度每升高1C,壓強就增加原來的1/273,因此溫度都升高10C,兩邊的壓強還相等,故活塞不移動。
你認為該同學的思路是否正確?如果認為正確,請列出公式加以說明;如果認為不
正確,請指出錯誤之處,並確定活塞的移動方向。
練習2.密閉在容積不變的容器中的氣體,當溫度降低時:
A、壓強減小,密度減小;
B、壓強減小,密度增大;
C、壓強不變,密度減小;
D、壓強減小,密度不變
練習3.下列關於一定質量的氣體的等容變化的說法中正確的是:
A、氣體壓強的改變量與攝氏溫度成正比;
B、氣體的壓強與攝氏溫度成正比;
C、氣體壓強的改變量與熱力學溫度成正比;
D、氣體的壓強與熱力學溫度成正比。
參考答案:
練習1
練習2.D 練習3.D