氣體的等壓變化和等容變化+高二下物理人教版(2019)選擇性必修第三冊

燒瓶上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，會觀察到水柱緩慢向外移動，這說明了什么?實(shí)驗(yàn)表明，溫度升高時，為了保持氣體的壓強(qiáng)不變的情況下，氣體的體積要隨溫度的升高而增大。實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入一、氣體的等壓變化

一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變時，體積隨溫度變化的過程叫作氣體的等壓變化。0VT實(shí)驗(yàn)表明，在V—T圖像中，等壓線是一條過原點(diǎn)的直線。體積與溫度成正比

一、氣體的等壓變化蓋-呂薩克定律：

法國科學(xué)家蓋-呂薩克首先通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：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。這里的C和玻意耳定律表達(dá)式中的C都泛指比例常數(shù)，但它們并不相等。2.

公式表述：或

V=CT3.適用范圍：①溫度不太低，壓強(qiáng)不太大

②氣體的質(zhì)量和壓強(qiáng)都不變。注意：不是與攝氏溫度t成正比4.圖象——等壓線一定質(zhì)量的某種氣體在等壓變化過程中，體積隨溫度變化關(guān)系的直線，叫做等壓線。思考：如何在V-t圖像中表示等壓線？想一想：①為什么Ｏ點(diǎn)附近用虛線？②同一氣體，在不同壓強(qiáng)下等壓線的斜率有何不同？不可能達(dá)到熱力學(xué)絕對零度P1<P2同一等壓線上各點(diǎn)壓強(qiáng)相同,且斜率越大，壓強(qiáng)越小?！纠}1】一容器中裝有某種氣體，且容器上有一個小口與外界大氣相通，原來容器內(nèi)的溫度為27℃，若把它加熱到127℃，從容器中溢出的空氣質(zhì)量是原來質(zhì)量的多少倍呢？二、氣體的等容變化

一定質(zhì)量的某種氣體在體積不變時，壓強(qiáng)隨溫度變化的過程叫作氣體的等容變化。0Pt/0CAB甲0PT/KAB273.15丙壓強(qiáng)與溫度成正比乙實(shí)驗(yàn)表明，在P—T圖像中，等容線是一條過原點(diǎn)的直線。查理定律

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。

或P=CT適用條件:壓強(qiáng)不太大,溫度不太低;氣體的質(zhì)量和體積都不變。

式中P1、T1和P2、T2分別表示氣體在1（初態(tài)）、2（末態(tài)）兩個不同狀態(tài)下的壓強(qiáng)和溫度。氣體實(shí)驗(yàn)定律

玻意耳定律查理定律蓋-呂薩克定律壓強(qiáng)不太大(相對大氣壓)，溫度不太低(相對室溫)這些定律的適用范圍：p1V1=p2V2例題

某種氣體的壓強(qiáng)為2×105Pa，體積為1m3,溫度為200K.它經(jīng)過等溫過程后體積變?yōu)?m3.隨后，又經(jīng)過等容過程，溫度變?yōu)?00K，求：此時氣體的壓強(qiáng)。10解設(shè)p1=2×105Pa，V1=1m3，T1=200K.V2=2m3

T2=200K，壓強(qiáng)為p2.V3=2m3，T3=300K，壓強(qiáng)為p3.等溫過程：p1V1=p2V2

解得p2=105Pa等容過程：p2/T2=p3/T3

解得p3=1.5×105Pa11理想氣體

任何溫度、任何壓強(qiáng)下都遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體叫做理想氣體。

理想氣體是抽象出所有氣體的共同主要特征、忽略氣體由于原子種類不同產(chǎn)生的差異后建立的理想化物理學(xué)模型

常溫常壓下的實(shí)際氣體可當(dāng)作理想氣體12

理想氣體達(dá)到平衡態(tài)后，可用熱力學(xué)溫度T、壓強(qiáng)p和體積V描述系統(tǒng)的性質(zhì)。理想氣體滿足：溫度T不變：pV=常數(shù)壓強(qiáng)p不變：V/T=常數(shù)體積V不變：p/T=常數(shù)13

一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A(pA，VA，TA)等溫壓縮到狀態(tài)B（pB,VB,TB），接著經(jīng)歷等容過程到達(dá)狀態(tài)C（pC,VC,TC）.推導(dǎo)A、C兩狀態(tài)的參量滿足的關(guān)系。(1)從A到B，狀態(tài)參量滿足

什么關(guān)系？B到C呢？(2)消去B狀態(tài)的參量，推導(dǎo)

出A、C的狀態(tài)參量關(guān)系14OpVABC從A到B，溫度不變，pAVA=pBVB①從B到C，體積不變，由查理定律有，pB/TB=pC/TC

即pB=pCTB/TC②②式代入①式，得：pAVA=pCTBVB/TC移項(xiàng)，

pAVA/TB=pCVB/TC利用

TA=TBVB=VC，得到pAVA/TA=pCVC/TC15理想氣體狀態(tài)方程

一定質(zhì)量的理想氣體，壓強(qiáng)p、體積V和溫度T滿足：

16p1V1T1p2V2T2=pVTC=pV=nRTn是氣體的物質(zhì)的量，R=8.31J·mol-1·K-1，是普適氣體常量，自然常數(shù)。對氣體實(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，體積減小時，分子的數(shù)密度增，單位時間內(nèi)、單位面積上碰撞器壁的分子數(shù)就多，氣體的壓強(qiáng)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，只有氣體的體積同時增大，使分子的數(shù)密度減小，才能保持壓強(qiáng)不變。3.查理定律的微觀解釋：一定質(zhì)量某種理想氣體，體積保持不變時，分子的數(shù)密度保持不變。在這種情況下，溫度升高時，氣體的壓強(qiáng)增大?！?】如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A沿平行于縱軸的直線變化到狀態(tài)B，則在此狀態(tài)變化過程中(

B

)A．氣體的溫度不變B．氣體的內(nèi)能增大C．氣體分子的平均速率減小D．氣體分子在單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的次數(shù)不變【2】（多選）一定質(zhì)量的理想氣體在等容變化過程中測得，氣體在0℃時的壓強(qiáng)為P0，10℃時的壓強(qiáng)為P10，則氣體在21℃時的壓強(qiáng)在下述各表達(dá)式中正確的是(