高中物理(新教材)選修三課件：第2課時(shí)-理想氣體、氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋 人教版

第2課時(shí)理想氣體、氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋學(xué)習(xí)目標(biāo)1.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。2.掌握理想氣體狀態(tài)方程的內(nèi)容和表達(dá)式，并能應(yīng)用方程解決實(shí)際問題。3.能用氣體分子動(dòng)理論解釋三個(gè)氣體實(shí)驗(yàn)定律。知識(shí)梳理一、理想氣體1.理想氣體在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都遵從_____________的氣體。2.理想氣體與實(shí)際氣體在_____不低于零下幾十?dāng)z氏度、_____不超過大氣壓的幾倍的條件下，把實(shí)際氣體當(dāng)成理想氣體來處理。(2)理想氣體是對(duì)實(shí)際氣體的一種科學(xué)抽象，就像質(zhì)點(diǎn)、點(diǎn)電荷模型一樣，是一種理想模型，實(shí)際并不存在。氣體實(shí)驗(yàn)定律溫度壓強(qiáng)

質(zhì)量熱力學(xué)溫度質(zhì)量三、對(duì)氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋1.玻意耳定律的微觀解釋一定質(zhì)量的某種理想氣體，溫度保持不變時(shí)，分子的

是一定的。在這種情況下，體積減小時(shí)，分子的

增大，氣體的壓強(qiáng)就增大。2.蓋—呂薩克定律的微觀解釋一定質(zhì)量的某種理想氣體，溫度升高時(shí)，分子的

增大。在這種情況下只有氣體的

同時(shí)增大，使分子的

減小，才能保持壓強(qiáng)不變。3.查理定律的微觀解釋一定質(zhì)量的某種理想氣體，體積保持不變時(shí)，分子的

保持不變。在這種情況下，溫度升高時(shí)，分子的

增大，氣體的壓強(qiáng)就增大。數(shù)密度平均動(dòng)能體積平均動(dòng)能平均動(dòng)能數(shù)密度數(shù)密度重點(diǎn)難點(diǎn)突破1.對(duì)“理想氣體”的理解(1)宏觀特點(diǎn)①理想氣體是為了方便研究問題提出的一種理想模型，是實(shí)際氣體的一種科學(xué)抽象，就像力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)、電學(xué)中的點(diǎn)電荷模型一樣。②宏觀上，理想氣體嚴(yán)格遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律及理想氣體狀態(tài)方程。(2)微觀特點(diǎn)①理想氣體分子本身的大小與分子間的距離相比可以忽略不計(jì)。②理想氣體分子之間的相互作用力可以忽略不計(jì)，故無分子勢(shì)能，理想氣體的內(nèi)能等于所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能之和，理想氣體的內(nèi)能僅由溫度和分子總數(shù)決定，與氣體的體積無關(guān)。③分子之間和分子與器壁之間的碰撞，都是完全彈性碰撞。除碰撞以外，分子向各個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)機(jī)會(huì)均等。(3)實(shí)際處理①理想氣體是不存在的。在常溫常壓下，大多數(shù)實(shí)際氣體，尤其是那些不易液化的氣體(氫氣、氧氣、氮?dú)狻⒑?、空氣?都可以看成理想氣體。②在溫度不低于零下幾十?dāng)z氏度，壓強(qiáng)不超過大氣壓的幾倍時(shí)，很多氣體都可當(dāng)成理想氣體來處理。

(5)理想氣體狀態(tài)方程與氣體實(shí)驗(yàn)定律

等壓線

等容線

(6)理想氣體狀態(tài)變化的圖像pV=CT(C為常量)，即pV越大的等溫線對(duì)應(yīng)的溫；度越高，離原點(diǎn)越遠(yuǎn)。

等溫線例1如圖所示，在兩端封閉、導(dǎo)熱良好、粗細(xì)均勻的U形細(xì)玻璃管內(nèi)有一段水銀柱，水銀柱的兩端各封閉有一段空氣，U形管兩端豎直朝上，環(huán)境溫度為240K時(shí)，左、右兩邊空氣柱的長(zhǎng)度分別為l1=24cm和l2=16cm，左邊氣體的壓強(qiáng)為20cmHg?，F(xiàn)改變環(huán)境溫度，使左側(cè)豎直管內(nèi)水銀液面下降1cm(左側(cè)豎直管內(nèi)仍有水銀)，求此時(shí)的環(huán)境溫度。

3.氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋(1)玻意耳定律宏觀表現(xiàn)：一定質(zhì)量的某種理想氣體，在溫度保持不變時(shí)，體積減小，壓強(qiáng)增大；體積增大，壓強(qiáng)減小。微觀解釋：溫度不變，分子的平均動(dòng)能不變。體積越小，分子越密集，單位時(shí)間內(nèi)撞到單位面積器壁上的分子數(shù)就越多，氣體的壓強(qiáng)就越大，如圖所示。(2)查理定律宏觀表現(xiàn)：一定質(zhì)量的某種理想氣體，在體積保持不變時(shí)，溫度升高，壓強(qiáng)增大；溫度降低，壓強(qiáng)減小。微觀解釋：體積不變，則分子的數(shù)密度不變，溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，分子撞擊器壁的作用力變大，所以氣體的壓強(qiáng)增大，如圖所示。(3)蓋—呂薩克定律宏觀表現(xiàn)：一定質(zhì)量的某種理想氣體，在壓強(qiáng)不變時(shí)，溫度升高，體積增大；溫度降低，體積減小。微觀解釋：溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，撞擊器壁的作用力變大，而要使壓強(qiáng)不變，則需影響壓強(qiáng)的另一個(gè)因素分子的數(shù)密度減小，所以氣體的體積增大，如圖所示。例2一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C，其中A→B過程為等壓變化，B→C過程為等容變化。已知VA＝0.3m3，TA＝TC＝300K、TB＝400K。(1)求氣體在狀態(tài)B時(shí)的體積；(2)說明B→C過程壓強(qiáng)變化的微觀原因。

隨堂練習(xí)1.(多選)在下列圖中，可能反映理想氣體經(jīng)歷了等壓變化→等溫變化→等容變化后，又回到原來狀態(tài)的有(

)AC2.對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，下列狀態(tài)變化中可能實(shí)現(xiàn)的是(

)A.使氣體體積增加而同時(shí)溫度降低B.使氣體溫度升高，體積不變，壓強(qiáng)減小C.使氣體溫度不變，而壓強(qiáng)、體積同時(shí)增大D.使氣體溫度升高，壓強(qiáng)減小，體積減小A3.一定質(zhì)量的理想氣體，初始狀態(tài)為p、V、T，經(jīng)過一系列狀態(tài)變化后，壓強(qiáng)仍為p，則下列可以實(shí)現(xiàn)的過程是(

)A．先等溫壓縮，再等容降溫B．先等溫膨脹，再等容降溫C．先等容升溫，再等溫壓縮D．先等容降溫，再等溫膨脹A4.(多選)一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷如圖所示的一系列變化過程，ab、bc、cd和da這四個(gè)過程中在p－T圖上都是直線段，其中ab的延長(zhǎng)線通過坐標(biāo)原點(diǎn)O，bc垂直于ab，而cd平行于ab，由圖可以判斷(

)A．a(chǎn)b過程中氣體體積不斷增大B．bc過程中氣體體積不斷減小C．cd過程中氣體體積不斷增大D．da過程中氣體體積不斷減小BC5.(多選)對(duì)于一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)它的壓強(qiáng)和體積發(fā)生變化時(shí)，以下說法正確的是(

)A．壓強(qiáng)和體積都增大時(shí)，其分子平均動(dòng)能不可能不變B．壓強(qiáng)和體積都增大時(shí)，其分子平均動(dòng)能有可能減小C．壓強(qiáng)和體積都增大時(shí)，其分子的平均動(dòng)能一定增大D．壓強(qiáng)增大，體積減小時(shí)，其分子平均動(dòng)能一定不變AC備用工具&資料4.(多選)一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷如圖所示的一系列變化過程，ab、bc、cd和da這四個(gè)過程中在p－T圖上都是直線段，其中ab的延長(zhǎng)線通過坐標(biāo)原點(diǎn)O，bc垂直于ab，而cd平行于ab，由圖可以判斷(

)A．a(chǎn)b過程中氣體體積不斷增大B．bc過程中氣體體積不斷減小C．cd過程中氣體體積不斷增大D．da過程中氣體體積不斷減小BC2.對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，下列狀態(tài)變化中可能實(shí)現(xiàn)的是(

)A.使氣體體積增加而同時(shí)溫度降低B.使氣體溫度升高，體積不變，壓強(qiáng)減小C.使氣體溫度不變，而壓強(qiáng)、體積同時(shí)增大D.使氣體溫度升高，壓強(qiáng)減小，體積減小A知識(shí)梳理一、理想氣體1.理想氣體在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都遵從_____________的氣體。2.理想氣體與實(shí)際氣體在_____不低于零下幾十?dāng)z氏度、_____不超過大氣壓的幾倍的條件下，把實(shí)際氣體當(dāng)成理想氣體來處理。(2)理想氣體是對(duì)實(shí)際氣體的一種科學(xué)抽象，就像質(zhì)點(diǎn)、點(diǎn)電荷模型一樣，是一種理想模型，實(shí)際并不存在。氣體實(shí)驗(yàn)定律溫度壓強(qiáng)三、對(duì)氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋1.玻意耳定律的微觀解釋一定質(zhì)量的某種理想氣體，溫度保持不變時(shí)，分子的

是一定的。在這種情況下，體積減小時(shí)，分子的

增大，氣體的壓強(qiáng)就增大。2.蓋—呂薩克定律的微觀解釋一定質(zhì)量的某種理想氣體，溫度升高時(shí)，分子的

增大。在這種情況下只有氣體的

同時(shí)增大，使分子的

減小，才能保持壓強(qiáng)不變。3.查理定律的微觀解釋一定質(zhì)量的某種理想氣體，體積保持不變時(shí)，分子的

保持不變。在這種情況下，溫度升高時(shí)，分子的