人教版高中物理選擇性必修第三冊(cè)第二章氣體、固體和液體第3節(jié)第1課時(shí)氣體的等壓變化和等容變化課件

物理第二章氣體、固體和液體第3節(jié)氣體的等壓變化和等容變化第1課時(shí)氣體的等壓變化和等容變化[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．知道什么是等壓變化，理解蓋-呂薩克定律的內(nèi)容和公式。2．掌握等壓變化的V－T圖線(xiàn)、物理意義并會(huì)應(yīng)用。3．知道什么是等容變化，理解查理定律的內(nèi)容和公式。4．掌握等容變化的p－T圖線(xiàn)、物理意義并會(huì)應(yīng)用。5．知道理想氣體的含義，了解理想氣體狀態(tài)方程。6．知道氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋。知識(shí)點(diǎn)1氣體的等壓變化1．等壓變化一定質(zhì)量的某種氣體，在____________時(shí)，體積隨溫度變化的過(guò)程。壓強(qiáng)不變CT質(zhì)量壓強(qiáng)(4)等壓變化的圖像：等壓線(xiàn)是一條__________________的傾斜的直線(xiàn)。通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)[判一判]1．(1)氣體的溫度升高，氣體的體積一定增大。(

)(2)一定質(zhì)量的氣體，等壓變化時(shí)，體積與溫度成正比。(

)(3)一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變時(shí)，其V－T圖像是過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)。(

)××√知識(shí)點(diǎn)2氣體的等容變化1．等容變化一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變時(shí)，______隨______變化的過(guò)程。2．查理定律(1)文字表述：一定質(zhì)量的某種氣體，在____________的情況下，_______與________________成正比。壓強(qiáng)溫度體積不變壓強(qiáng)p熱力學(xué)溫度TCT

0質(zhì)量體積√×1．(等壓變化)(多選)如圖所示，豎直放置、開(kāi)口向上的長(zhǎng)試管內(nèi)用水銀密閉一段氣體，若大氣壓強(qiáng)不變，管內(nèi)氣體(

)A．溫度降低，則壓強(qiáng)可能增大B．溫度升高，則壓強(qiáng)可能減小C．溫度降低，則壓強(qiáng)不變D．溫度升高，則體積增大√√解析：大氣壓強(qiáng)不變，水銀柱的長(zhǎng)度不變,所以封閉的氣體的壓強(qiáng)不變，A、B錯(cuò)誤，C正確；氣體做等壓變化，溫度升高，則體積增大，D正確。√3．(等壓或等容變化的圖像)(多選)如圖所示的是一定質(zhì)量的某種氣體的等容或等壓變化圖像，關(guān)于這兩個(gè)圖像的正確說(shuō)法是(

)A．甲是等壓線(xiàn)，乙是等容線(xiàn)B．乙圖中p－t線(xiàn)與t軸交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度是－273.15℃，而甲圖中V－t線(xiàn)與t軸的交點(diǎn)不一定是－273.15℃C．由乙圖可知，一定質(zhì)量的氣體，在任何情況下都是p與t成直線(xiàn)關(guān)系D．乙圖表明溫度每升高1℃，壓強(qiáng)增加相同，但甲圖表明隨溫度的升高壓強(qiáng)不變√√解析：由查理定律p＝CT＝C(t＋273.15)及蓋-呂薩克定律V＝CT＝C(t＋273.15)可知，甲圖是等壓線(xiàn)，乙圖是等容線(xiàn)，故A正確；由“外推法”可知兩種圖線(xiàn)的反向延長(zhǎng)線(xiàn)與t軸的交點(diǎn)溫度為－273.15℃，即熱力學(xué)溫度的0K，故B錯(cuò)誤；查理定律及蓋-呂薩克定律是氣體的實(shí)驗(yàn)定律，都是在溫度不太低、壓強(qiáng)不太大的條件下得出的，當(dāng)壓強(qiáng)很大，溫度很低時(shí)，這些定律就不成立了，故C錯(cuò)誤；由于圖線(xiàn)是直線(xiàn)，結(jié)合題圖甲乙易知D正確。探究一氣體的等壓變化1．蓋-呂薩克定律及推論表示一定質(zhì)量的某種氣體從初狀態(tài)(V、T)開(kāi)始發(fā)生等壓變化，其體積的變化量ΔV與熱力學(xué)溫度的變化量ΔT成正比。2．V－T圖像和V－t圖像一定質(zhì)量的某種氣體，在等壓變化過(guò)程中(1)V－T圖像：氣體的體積V隨熱力學(xué)溫度T變化的圖線(xiàn)是過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線(xiàn)，如圖甲所示，且p1<p2，即斜率越小，壓強(qiáng)越大。(2)V－t圖像：體積V與攝氏溫度t是一次函數(shù)關(guān)系，不是簡(jiǎn)單的正比例關(guān)系，如圖乙所示，等壓線(xiàn)是一條延長(zhǎng)線(xiàn)通過(guò)橫軸上－273.15℃的傾斜直線(xiàn)，且斜率越大，壓強(qiáng)越小,圖像縱軸的截距V0是氣體在0℃時(shí)的體積。3．應(yīng)用蓋-呂薩克定律解題的一般步驟(1)確定研究對(duì)象，即被封閉的一定質(zhì)量的氣體。(2)分析被研究氣體在狀態(tài)變化時(shí)是否符合定律的適用條件：質(zhì)量一定，壓強(qiáng)不變。(3)確定初、末兩個(gè)狀態(tài)的溫度、體積。(4)根據(jù)蓋-呂薩克定律列式求解。(5)求解結(jié)果并分析、檢驗(yàn)?！纠?】孔明燈是一種古老的手工藝品，在古代多做軍事用途。某同學(xué)制作了一個(gè)質(zhì)量為m、體積為V的孔明燈，初始時(shí)，燈內(nèi)、外空氣的密度均為ρ，溫度均為T(mén)，燈被點(diǎn)燃后，當(dāng)內(nèi)部空氣的溫度升到T′時(shí)，孔明燈剛好飛起。整個(gè)過(guò)程孔明燈的體積變化忽略不計(jì)，則(

)√[針對(duì)訓(xùn)練1]

(多選)如圖所示，豎直放置的導(dǎo)熱汽缸內(nèi)用活塞封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，活塞的質(zhì)量為m，橫截面積為S，缸內(nèi)氣體高度為2h?，F(xiàn)在活塞上緩慢添加砂粒，直至缸內(nèi)氣體的高度變?yōu)閔。然后再對(duì)汽缸緩慢加熱，以使缸內(nèi)氣體溫度逐漸升高，讓活塞恰好回到原來(lái)位置。已知大氣壓強(qiáng)為p0，大氣溫度恒為T(mén)0，重力加速度為g，不計(jì)活塞與汽缸間摩擦。下列說(shuō)法正確的是(

)√√1．查理定律及推論表示一定質(zhì)量的某種氣體從初狀態(tài)(p、T)開(kāi)始發(fā)生等容變化，其壓強(qiáng)的變化量Δp與熱力學(xué)溫度的變化量ΔT成正比。探究二氣體的等容變化2．p－T圖像和p－t圖像一定質(zhì)量的某種氣體，在等容變化過(guò)程中(1)p－T圖像：氣體的壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T的關(guān)系圖線(xiàn)是過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線(xiàn)，如圖甲所示，且V1<V2，即體積越大，斜率越小。(2)p－t圖像：壓強(qiáng)p與攝氏溫度t是一次函數(shù)關(guān)系，不是簡(jiǎn)單的正比例關(guān)系，如圖乙所示，等容線(xiàn)是一條延長(zhǎng)線(xiàn)通過(guò)橫軸上－273.15℃的傾斜直線(xiàn)，且斜率越大,體積越小。圖像縱軸的截距p0是氣體在0℃時(shí)的壓強(qiáng)。3．應(yīng)用查理定律解題的一般步驟(1)確定研究對(duì)象，即被封閉的一定質(zhì)量的氣體。(2)分析被研究氣體在狀態(tài)變化時(shí)是否符合定律的適用條件：質(zhì)量一定，體積不變。(3)確定初、末兩個(gè)狀態(tài)的溫度、壓強(qiáng)。(4)根據(jù)查理定律列式求解。(5)求解結(jié)果并分析、檢驗(yàn)?！纠?】如圖所示，汽缸豎直放置，用銷(xiāo)釘將水平活塞(厚度不計(jì))固定在汽缸正中間，活塞將汽缸分隔成A、B兩部分，每部分都密封有一定質(zhì)量的氣體，A、B兩部分氣體的壓強(qiáng)分別為pA0＝3.75×105Pa和pB0＝3×105Pa?；钊馁|(zhì)量m＝10kg，橫截面積S＝1×10－3m2，重力加速度大小g取10m/s2，汽缸與活塞均絕熱。[解析]

(1)設(shè)銷(xiāo)釘對(duì)活塞的作用力為F，對(duì)活塞，根據(jù)平衡條件有pA0S＋mg＋F＝pB0S解得F＝－175N即銷(xiāo)釘對(duì)活塞的作用力大小為175N，方向豎直向上。[針對(duì)訓(xùn)練2]

氣體溫度計(jì)結(jié)構(gòu)如圖所示。玻璃測(cè)溫泡A內(nèi)充有氣體，通過(guò)細(xì)玻璃管B和水銀壓強(qiáng)計(jì)相連。開(kāi)始時(shí)A處于冰水混合物中，左管C中水銀面在O點(diǎn)處，右管D中水銀面高出O點(diǎn)h1＝14cm，后將A放入待測(cè)恒溫槽中，上下移動(dòng)D，使C中水銀面仍在O點(diǎn)處，測(cè)得D中水銀面高出O點(diǎn)h2＝44cm。求恒溫槽的溫度(已知外界大氣壓為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓相當(dāng)于76cmHg)。[針對(duì)訓(xùn)練3]

(2021·廣東佛山市高三一模)一個(gè)空的導(dǎo)熱良好的儲(chǔ)物罐，在壓強(qiáng)為1.0×105Pa、溫度為23℃的環(huán)境中將其密封好，此時(shí)罐內(nèi)氣體的體積為1L。將其放進(jìn)溫度為－3℃的冰箱冷藏室，冷藏室內(nèi)的壓強(qiáng)與外界相同，并經(jīng)過(guò)了充分的熱交換。(1)如果罐中氣體密封良好無(wú)氣體滲漏，求此時(shí)罐中氣體壓強(qiáng)。(2)如果密封蓋發(fā)生氣體滲漏使得罐內(nèi)氣壓與外界相同，求此時(shí)罐中氣體質(zhì)量與原來(lái)質(zhì)量的比值。1．p－T圖像與V－T圖像的比較p－T圖像V－T圖像不同點(diǎn)圖像縱坐標(biāo)壓強(qiáng)p體積V斜率意義氣體質(zhì)量一定時(shí)，斜率越大，體積越小，有V4<V3<V2<V1氣體質(zhì)量一定時(shí)，斜率越大，壓強(qiáng)越小，有p4<p3<p2<p1探究三

p－T圖像與V－T圖像p－T圖像V－T圖像相同點(diǎn)(1)都是一條通過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線(xiàn)(2)橫坐標(biāo)都是熱力學(xué)溫度T(3)都是斜率越大，氣體的另外一個(gè)狀態(tài)參量越小【例4】如圖所示，這是0.3mol的某種氣體的壓強(qiáng)和溫度關(guān)系的p－t圖線(xiàn)。p0表示1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，則在狀態(tài)B時(shí)氣體的體積為(

)A．5.6L B．3.2LC．1.2L D．8.4L√√[針對(duì)訓(xùn)練4]

(2024·江蘇揚(yáng)州期末)如圖所示為一定質(zhì)量的氣體的體積V與