新教材2025版高中物理第二章氣體固體和液體3.氣體的等壓變化和等容變化學(xué)生用書新人教版選擇性必修第三冊

3.氣體的等壓變更和等容變更素養(yǎng)目標(biāo)1.知道什么是氣體的等容和等壓變更過程；駕馭查理定律和蓋-呂薩克定律的內(nèi)容；理解p-T和V-T圖像的物理意義；知道查理定律的適用條件．知道什么是志向氣體．會用氣體分子動理論的學(xué)問說明氣體試驗定律．(物理觀念)2．依據(jù)蓋-呂薩克定律和查理定律的內(nèi)容，理解p-T和V-T圖像的物理意義．(科學(xué)思維)自主落實·必備學(xué)問全過關(guān)一、氣體的等壓變更1．等壓變更肯定質(zhì)量的某種氣體，在________時，體積隨溫度變更的過程叫作氣體的等壓變更．2．蓋-呂薩克定律(1)內(nèi)容：肯定質(zhì)量的某種氣體，在壓強不變的狀況下，其體積V與熱力學(xué)溫度T不能是攝氏溫度成正比．(2)公式：V＝________或V1T1(3)適用條件：氣體________肯定，________不變．(4)等壓變更的圖像：由V＝CT可知在V-T坐標(biāo)系中，等壓線是一條過坐標(biāo)原點的直線，如圖所示．二、氣體的等容變更1．等容變更肯定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變時，________隨________變更的過程叫作氣體的等容變更．2．查理定律(1)內(nèi)容：肯定質(zhì)量的某種氣體，在________的狀況下，________與熱力學(xué)溫度T不能是攝氏溫度成正比．(2)公式：p＝________或p1T1(3)適用條件：氣體的________肯定，________不變．三、志向氣體1．志向氣體志向化模型在任何溫度、任何壓強下都遵從________的氣體．2．志向氣體與實際氣體在________不低于零下幾十?dāng)z氏度、________不超過大氣壓的幾倍時，把實際氣體當(dāng)成志向氣體來處理，誤差很?。?．志向氣體的狀態(tài)方程(1)內(nèi)容：肯定質(zhì)量的某種志向氣體，在從某一狀態(tài)變更到另一狀態(tài)時，盡管壓強p、體積V、溫度T都可能變更，但是________________的乘積與________之比保持不變．(2)表達式：①p1(3)成立條件：肯定質(zhì)量的________．四、氣體試驗定律的微觀說明用分子動理論可以定性說明氣體的試驗定律．1．玻意耳定律肯定質(zhì)量的某種志向氣體，溫度保持不變時，分子的平均動能確定撞擊力是__________的．在這種狀況下，體積減小時，分子的________增大，單位時間內(nèi)、單位面積上碰撞器壁的分子數(shù)就多，氣體的壓強由每個分子的撞擊力和單位面積撞擊的分子個數(shù)確定就________．這就是玻意耳定律的微觀說明．2．蓋-呂薩克定律肯定質(zhì)量的某種志向氣體，溫度上升時，分子的________增大；只有氣體的________同時增大，使分子的________減小，才能保持壓強不變．這就是蓋-呂薩克定律的微觀說明．3．查理定律肯定質(zhì)量的某種志向氣體，體積保持不變時，分子的________保持不變．在這種狀況下，溫度上升時，分子的________增大，氣體的________就增大．這就是查理定律的微觀說明．走進生活如圖所示，燥熱的夏天，給汽車輪胎充氣時為什么不能充得太足，給自行車打氣時也不能打得太足？合作探究·實力素養(yǎng)全提升探究一氣體的等壓變更情境探究如圖所示，用紅色液體封閉燒瓶內(nèi)的氣體，雙手捂燒瓶時，紅色液體怎樣移動？為什么？核心歸納1.蓋-呂薩克定律的適用條件肯定質(zhì)量的志向氣體，壓強不變．2．公式變式由V1T1＝V1+ΔVT1+ΔT得V1T1應(yīng)用體驗例1如圖所示為一簡易火災(zāi)報警裝置，其原理是豎直放置的試管中裝有水銀，當(dāng)溫度上升時，水銀柱上升，使電路導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出報警的響聲.27℃時，被封閉的志向氣體氣柱長L1為20cm，水銀柱上表面與導(dǎo)線下端的距離L2為5cm.問：(1)當(dāng)溫度變更時，封閉氣柱的壓強是否變更？(水銀不會溢出試管)(2)當(dāng)溫度達到多少攝氏度時，報警器會報警？針對訓(xùn)練1.一圓柱形汽缸，質(zhì)量M為10kg，總長度L為40cm，內(nèi)有一活塞，質(zhì)量m為5kg，橫截面積S為50cm2，活塞與汽缸壁間摩擦可忽視，但不漏氣(不計汽缸壁與活塞厚度)，當(dāng)外界大氣壓強p0為1×105Pa，溫度t0為7℃時，假如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為35cm，g取10m/s2.求：(1)此時汽缸內(nèi)氣體的壓強；(2)當(dāng)溫度上升到多少攝氏度時，活塞與汽缸將分別？探究二氣體的等容變更情境探究我國民間常用“拔火罐”來治療某些疾病，即先加熱罐中氣體，然后快速將火罐開口端緊壓在人體的皮膚上，待火罐冷卻后，火罐就被緊緊地“吸”在皮膚上．你知道其中的道理嗎？核心歸納1.查理定律的適用條件肯定質(zhì)量的志向氣體，體積不變．2．公式變式由p1T1＝p1+ΔpT1+ΔT得p1T1應(yīng)用體驗例2氣體溫度計結(jié)構(gòu)如圖所示，玻璃測溫泡A內(nèi)充有氣體，通過細玻璃管B和水銀壓強計相連．起先時A處于冰水混合物中，左管C中水銀面在O點處，右管D中水銀面高出O點h1＝14cm，后將A放入待測恒溫槽中，上下移動D，使C中水銀面仍在O點處，測得D中水銀面高出O點h2＝44cm.求恒溫槽的溫度(已知外界大氣壓為1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓相當(dāng)于76cmHg)．針對訓(xùn)練2.某雙層玻璃保溫杯夾層中有少量空氣，溫度為27℃時，壓強為3.0×103Pa.(1)當(dāng)夾層中空氣的溫度升至37℃，求此時夾層中空氣的壓強；(2)當(dāng)保溫杯外層出現(xiàn)裂隙，靜置足夠長時間，求夾層中增加的空氣質(zhì)量與原有空氣質(zhì)量的比值，設(shè)環(huán)境溫度為27℃，大氣壓強為1.0×105Pa規(guī)律方法利用蓋-呂薩克定律或查理定律解題的一般步驟(1)確定探討對象，即被封閉的氣體．(2)分析被探討氣體在狀態(tài)變更時是否符合定律成立條件，即是否是質(zhì)量和壓強(或體積)保持不變．(3)確定初、末兩個狀態(tài)的溫度、體積(壓強)．(4)按蓋-呂薩克定律或查理定律列式求解，并對結(jié)果進行探討．探究三志向氣體的狀態(tài)方程核心歸納1．表達式p1V1T1＝p2．適用條件：該方程在志向氣體質(zhì)量不變的條件下才適用，表示肯定質(zhì)量的志向氣體三個狀態(tài)參量的關(guān)系，與變更過程無關(guān)．3．志向氣體的特點(1)志向氣體嚴格遵守氣體試驗定律及志向氣體狀態(tài)方程．(2)志向氣體分子本身不占有空間．(3)志向氣體分子間無相互作用的引力和斥力．(4)志向氣體分子無分子勢能，內(nèi)能等于全部分子熱運動的動能之和，只和溫度有關(guān)．應(yīng)用體驗題型1對志向氣體的理解例3(多選)下列對志向氣體的理解，正確的有()A．志向氣體事實上并不存在，只是一種志向模型B．只要氣體壓強不是很高就可視為志向氣體C．肯定質(zhì)量的某種志向氣體的內(nèi)能與溫度、體積都有關(guān)D．在任何溫度、任何壓強下，志向氣體都遵循氣體試驗定律[試解]題型2志向氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用例1[2024·云南昆明一模]如圖所示，柱形汽缸固定在水平地面上，汽缸內(nèi)用輕質(zhì)活塞封閉肯定質(zhì)量的志向氣體，活塞能沿汽缸壁無摩擦滑動且不漏氣．勁度系數(shù)為k＝10N/cm的輕彈簧一端與活塞相連，另一端固定在汽缸底部．活塞靜止時到汽缸底部的距離為100cm，氣體溫度為27℃，此時彈簧的壓縮量為x1＝20cm.已知活塞的橫截面積為S＝100cm2，取大氣壓強為p0＝1×105Pa，彈簧體積不計．(1)求缸內(nèi)氣體的壓強．(2)若緩慢對缸內(nèi)氣體加熱直到彈簧的伸長量為x2＝20cm，求此時氣體的溫度．針對訓(xùn)練3.如圖所示，一端封閉、粗細勻稱的U形玻璃管開口向上豎直放置，管內(nèi)用水銀將一段氣體封閉在管中．當(dāng)溫度為280K時，被封閉的氣柱長L＝22cm，兩邊水銀柱高度差h＝16cm，大氣壓強p0＝76cmHg.(1)為使左端水銀面下降3cm，封閉氣體溫度應(yīng)變?yōu)槎嗌伲?2)封閉氣體的溫度重新回到280K后，為使封閉氣柱長度變?yōu)?0cm，需向開口端注入的水銀柱長度為多少？學(xué)以致用·隨堂檢測全達標(biāo)1.如圖所示，容積肯定的測溫泡，上端有感知氣體壓強的壓力傳感器．待測物體溫度上升時，泡內(nèi)封閉氣體()A．內(nèi)能不變，壓強變大B．體積不變，壓強變大C．溫度不變，壓強變小D．溫度降低，壓強變小2.如圖所示，兩端開口的U形管，右側(cè)直管中有一部分空氣被一段水銀柱與外界隔開，若在左管中再注入一些水銀，平衡后則()A．下部兩側(cè)水銀面A、B高度差h減小B．h增大C．右側(cè)封閉氣柱體積變小D．水銀面A、B高度差h不變3．肯定質(zhì)量的某種氣體在等壓變更過程中體積增大了原來的12A．上升了450KB．上升了150℃C．上升了40.5℃D．上升了450℃4．肯定質(zhì)量的氣體，在體積不變的狀況下，由50℃加熱到100℃，氣體的壓強變更狀況是()A．氣體壓強是原來的2倍B．氣體壓強比原來增大了50C．氣體壓強是原來的3倍D．氣體壓強比原來增大了505.如圖甲所示，一支上端開口、粗細勻稱的足夠長玻璃管豎直放置，玻璃管內(nèi)一段長度為10cm的水銀柱封閉了一段長度為5cm的空氣柱，環(huán)境溫度為27℃，外界大氣壓強p0＝75cmHg.求：(1)管內(nèi)封閉氣體的壓強為多大？(2)若將玻璃管插入某容器的液體中，如圖乙所示，這時空氣柱的長度增大了2cm，則該液體的溫度為多少？3．氣體的等壓變更和等容變更自主落實·必備學(xué)問全過關(guān)一、1．壓強不變2．(2)CT(3)質(zhì)量壓強二、1．壓強溫度2．(1)體積不變壓強p(2)CT(3)質(zhì)量體積三、1．氣體試驗定律2．溫度壓強3．(1)壓強p跟體積V熱力學(xué)溫度T(2)p2V四、1．肯定數(shù)密度增大2．平均動能體積數(shù)密度3．?dāng)?shù)密度平均動能壓強走進生活提示：夏天溫度上升，輪胎內(nèi)氣體的壓強增大，簡單導(dǎo)致爆胎．合作探究·實力素養(yǎng)全提升探究一情境探究提示：紅色液體向上移動．燒瓶內(nèi)的壓強保持不變，當(dāng)溫度上升時，燒瓶內(nèi)氣體體積增加，紅色液體向上移動．應(yīng)用體驗[例1]解析：(1)封閉氣柱的壓強為p＝p0＋ρgh，當(dāng)溫度變更時，p0與h均不變，故封閉氣柱的壓強不變；(2)設(shè)試管橫截面積為S，對水銀封閉的氣體，初狀態(tài)：V1＝L1S＝20cm·S，T1＝(273＋27)K＝300K．末狀態(tài)：V2＝(L1＋L2)S＝25cm·S，T2＝273K＋t2，由蓋-呂薩克定律得V1T1＝V2答案：(1)不變(2)102℃針對訓(xùn)練1．解析：(1)對汽缸受力分析，受重力、外界大氣的壓力、汽缸內(nèi)氣體的壓力，依據(jù)平衡條件得p0S＝pS＋Mg則p＝p0－MgS＝1×105Pa－10050×(2)溫度上升，汽缸內(nèi)氣體的壓強不變，體積增大，則有V1T1氣柱的總長度為40cm，代入數(shù)據(jù)得35S280＝解得：T2＝320K＝(320－273)℃＝47℃.答案：(1)8×104Pa(2)47℃探究二情境探究提示：火罐內(nèi)的氣體體積肯定，冷卻后氣體的溫度降低，壓強減小，故在大氣壓力的作用下被“吸”在皮膚上．應(yīng)用體驗[例2]解析：設(shè)恒溫槽的溫度為T2，由題意知T1＝273K，A內(nèi)氣體發(fā)生等容變更，依據(jù)查理定律得p1T1p1＝p0＋ph1，p2＝p0十ph2聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得T2＝364K(或91℃)．答案：364K(或91℃)針對訓(xùn)練2．解析：(1)初狀態(tài)：p1＝3.0×103Pa，T1＝(273＋27)K＝300K，末狀態(tài)：T2＝(273＋37)K＝310K，設(shè)壓強為p2，依據(jù)查理定律得p1T1解得p2＝3.1×103Pa.(2)保溫杯外層出現(xiàn)裂隙，靜置足夠長時間，以夾層中原有空氣為探討對象，由玻意耳定律得p1V＝p0V′，解得V′＝0.03V，夾層中增加的空氣質(zhì)量與原有空氣質(zhì)量的比值Δmm＝V-答案：(1)3.1×103Pa(2)97探究三應(yīng)用體驗[例3]解析：實際的氣體在肯定的條件下都是志向氣體的近似，所以A項正確；B項忽視了溫度的條件，所以解除；肯定質(zhì)量的某種志向氣體的內(nèi)能與溫度有關(guān)，與體積無關(guān)，C項錯誤；氣體試驗定律的適用條件就是肯定質(zhì)量的志向氣體，D項正確．答案：AD[例4]解析：(1)活塞的橫截面積為S＝100cm2＝0.01m2，此時彈簧的彈力為F＝kx1＝200N設(shè)缸內(nèi)氣體的壓強為p1，對活塞分析由平衡條件得p0S＝F＋p1S解得p1＝0.8×105Pa.(2)初狀態(tài)，汽缸內(nèi)的體積為V1＝Sl氣體溫度為T1＝(273＋27)K＝300K若緩慢對缸內(nèi)氣體加熱直到彈簧的伸長量為x2＝20cm，則有汽缸內(nèi)的體積為V2＝S(l＋x1＋x2)此時汽缸內(nèi)的壓強滿意p2S＝p0S＋kx2解得p2＝1.2×105Pa，依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程得p1V聯(lián)立解得T2＝630K氣體的溫度t＝(630－273)℃＝357℃.答案：(1)0.8×105Pa(2)357℃針對訓(xùn)練3