【物理】氣體的等壓變化和等容變化 課件 2023-2024學(xué)年高二下人教版（2019）選擇性必修第三冊(cè)

第二章氣體、固體和液體

人教版（2019）選修第三冊(cè)2.3

氣體的等壓變化和等容變化1.知道氣體的等壓變化，了解蓋—呂薩克定律并能應(yīng)用于簡單問題。2.知道氣體的等容變化，了解查理定律并能應(yīng)用于簡單問題。會(huì)用氣體變化規(guī)律解決實(shí)際問題。3.了解理想氣體的模型,并知道實(shí)際氣體看成理想氣體的條件。4.能用氣體分子動(dòng)理論和統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn)解釋氣體實(shí)驗(yàn)定律。學(xué)習(xí)目標(biāo)

燒瓶瓶口通過橡膠塞連接一根玻璃管，向玻璃管中注入一段水柱。用手捂住燒瓶，會(huì)觀察到水柱緩慢向外移動(dòng)，這說明了什么？導(dǎo)入新課結(jié)論：一定質(zhì)量的氣體，在壓強(qiáng)不變時(shí)，體積隨溫度的升高而增大。思考：在氣體的等壓變化中，氣體的體積與溫度可能存在著什么關(guān)系？等壓變化：1.研究對(duì)象

2.研究目的

一定質(zhì)量的氣體p保持不變，探究V-T關(guān)系一、氣體的等壓變化一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變時(shí)，體積隨溫度變化的過程。一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，其體積V與熱力學(xué)溫度T成正比。⑴內(nèi)容：⑵表達(dá)式：①V＝CT，或

(其中C是常量)②另一種表述狀態(tài)1（T1、V1）狀態(tài)2（T2、V2）成立條件：3.蓋—呂薩克定律氣體的質(zhì)量m一定，p不變例1一圓柱形汽缸，質(zhì)量M=10kg，總高度L=40cm，內(nèi)有一厚度不計(jì)的活塞，質(zhì)量m

=5kg，截面積S=50cm2，活塞與汽缸壁間摩擦不計(jì)，且不漏氣。當(dāng)外界大氣壓強(qiáng)p0=1×105Pa，溫度t0=7℃時(shí)，如果用繩子系住活塞將汽缸懸掛起來，如圖所示，汽缸內(nèi)氣體柱的高L1=35cm，g取10m/s2。求：(1)此時(shí)汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)；

(2)當(dāng)溫度升高到多少攝氏度時(shí)，活塞將與汽缸分離?參考答案：⑴8×104Pa⑵470C⑶圖像：等壓線TOV

p結(jié)論：等圧変化過程中，ΔT相同，則ΔV相（T，V）或思考：V正比于T

而不正比于t，那么

V

t嗎？結(jié)論：等壓線斜率越大，則p越小，即p2<p1思考同一氣體，不同壓強(qiáng)下等壓線是不同的，哪條等壓線表示壓強(qiáng)較高的情形？說出理由。

p2TOV

p1思考：在氣體的等容變化中，氣體的壓強(qiáng)與溫度可能存在著什么關(guān)系？一定質(zhì)量的氣體等容變化：1.研究對(duì)象2.研究目的V保持不變，探究P-T關(guān)系●為什么夏天打足氣的輪胎在太陽下暴曬，很容易爆胎？●冬季暖水瓶前一天倒剩的開水，為什么第二天瓶塞很難拔開？生活中的現(xiàn)象一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變時(shí)，壓強(qiáng)隨溫度變化的過程。二、氣體的等容變化tOp-273.15⑴p-t關(guān)系⑵p-T關(guān)系

TO273.15p3.壓強(qiáng)與溫度關(guān)系⑴內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T成正比。⑵表達(dá)式：查理定律①p＝CT，或

(其中C是常量)②另一種表述狀態(tài)1（T1、p1）狀態(tài)2（T2、p2）成立條件：氣體的質(zhì)量m一定，V不變●等容変化過程中，ΔT相同，則Δp相同(3)圖像：等容線●等容線斜率越大，則V越小，即V2<V1同理可知

V2TOp

V1（T，p）(1)一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變時(shí)，若溫度升高，則體積減小(

)(2)“拔火罐”時(shí)，火罐冷卻，罐內(nèi)氣體的壓強(qiáng)小于大氣的壓強(qiáng)，火罐就被“吸”在皮膚上(

)(3)一定質(zhì)量的氣體，等容變化時(shí)，氣體的壓強(qiáng)和溫度不一定成正比(

)(4)查理定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式

＝C，其中C是一個(gè)與氣體的質(zhì)量、壓強(qiáng)、溫度、體積均無關(guān)的恒量(

)√×√×針對(duì)練

判斷下列說法的正誤。1.定義：2.特點(diǎn)

⑴理想氣體不存在，是一種理想模型⑵分子可視為質(zhì)點(diǎn)⑶無分子勢能3.實(shí)際氣體視為理想氣體條件

⑴溫度不太低⑵壓強(qiáng)不太大推論：一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能僅由溫度決定，與氣體的體積無關(guān)。氣體的內(nèi)能：U（T）三、理想氣體在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體。例2

如圖某種氣體在狀態(tài)A時(shí)壓強(qiáng)2×105Pa，體積為1m3，溫度為200K。它在等溫過程中由狀態(tài)A變?yōu)闋顟B(tài)B，狀態(tài)B的體積為2m3。隨后，又由狀態(tài)B在等容過程中變?yōu)闋顟B(tài)C，狀態(tài)C的溫度為300K。求狀態(tài)C的壓強(qiáng)。ACBACB0p/×105PaV/m31212解：A→B由波意耳定律，得pAVA=pBVBB→C

由查理定律，得又

TA=TB，VB=VC

⑴⑵⑶由⑴、⑵、⑶

得解得一定質(zhì)量的某種理想氣體，在從某一狀態(tài)變化到另一狀態(tài)時(shí)，壓強(qiáng)p跟體積V的乘積與熱力學(xué)溫度T的比值保持不變。

稱作理想氣體的狀態(tài)方程。4.理想氣體狀態(tài)方程

式中C是與壓強(qiáng)p、體積V、溫度T無關(guān)的常量，它與氣體的質(zhì)量、種類有關(guān)。2.思路：圍繞p的微觀決定因素分析pV---T---1.狀態(tài)參量的決定因素n(分子數(shù)密度)n(分子數(shù)密度)Ek微觀---V---T宏觀四、氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋1.玻意耳定律的微觀解釋：T一定，p∝V↓n↑p↑體積大體積小2.查理定律的微觀解釋：V一定，p∝TT↑p↑Ek↑低溫高溫3.蓋˙薩克定律的微觀解釋：p一定，V∝TT↑Ek↑V↑n↓p一定低溫高溫1.如圖所示，A、B是兩個(gè)容積相同的密閉容器，由細(xì)玻璃管連通，管內(nèi)有一段汞柱。當(dāng)A容器內(nèi)氣體溫度為00C，B容器內(nèi)氣體溫度為100C，汞柱在管中央靜止。若分別給A、B容器加熱，使它們的溫度都升高100C，管內(nèi)汞柱將

（）

A．向右移動(dòng) B．向左移動(dòng)

C．保持不動(dòng) D．無法確定A達(dá)標(biāo)測試2.兩位同學(xué)為了測一個(gè)內(nèi)部不規(guī)則容器的容積，設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在容器上插入一根兩端開口的玻璃管，接口用蠟密封，如圖所示。玻璃管內(nèi)部橫截面積S=0.2cm2，管內(nèi)一靜止水銀柱封閉著長為L1=5cm的空氣柱，水銀柱長為L=4cm，此時(shí)外界溫度為T1=270C，現(xiàn)把容器浸入溫度為T2=470C的熱水中，水銀柱靜止時(shí)，下方的空氣柱長度變?yōu)長2=8.7cm，實(shí)驗(yàn)時(shí)大氣壓為76cmHg不變。根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出容器的容積約為

（）

A．5cm3 B．7cm3 C10cm3D．12cm3C當(dāng)T1=T