【新教材】高中物理选择性必修三--2.3气体的等压变化和等容变化 同步精选课件（26页ppt）

(共26张PPT)
第
节
3
气体的等压变化和等容变化
高中物理 选择性必修第三册
第二章
知道气体的等压变化，了解盖吕萨克定律并能应用于简单问题。
知道气体的等容变化，了解查理定律并能应用于简单问题。
了解理想气体模型，知道实际气体在什么情况下可以看成理想气体。
能用分子动理论和统计观点解释气体实验定律。
学习目标
引入
烧瓶上通过橡胶塞连接一根玻璃管，向玻璃管中注入一段水柱。用手捂住烧瓶，会观察到水柱缓慢向外移动，这说明了什么？
一、气体的等压变化
1、等压变化：质量一定的某种气体，在压强不变的情况下，体积随温度的变化叫等压变化。
2、盖—吕萨克定律
（1）内容：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积V与热力学温度T成正比。即 V T 。
（2）公式：
或
C与气体的种类、质量、压强有关，和玻意耳定律、查理定律表达式中的C都泛指比例常数，它们并不相等。
（3）适用条件：
①压强不太大，温度不太低；②气体的质量和压强都不变。
3、图像——等压线
(1) 等压线：一定质量的某种气体在等压变化过程中，体积V与热力学温度T的正比关系在V－T直角坐标系中的图象叫做等压线。
V－t图像
V－T图像
(2)等压线的特点：一定质量气体的等压线的V－T图象，其延长线经过坐标原点。
等压线
③压强越大，斜率越小。如图2：p1>p2>p3>p4。
（3）对等压线的理解
V -t图像中的等压线
①延长线通过(－273.15 ℃，0)的倾斜直线。
②纵轴截距V0是气体在0 ℃时的体积。
V -T图像中的等压线
①延长线通过原点的倾斜直线。
②压强越大，斜率越小。如图3：p1>p2>p3>p4。
(4)适用条件：
①气体的质量不变
②气体的压强不变
4、盖—吕萨克定律的分比形式
即一定质量的气体在压强不变的条件下，体积的变化量ΔV与热力学温度的变化量ΔT （等于摄氏温度变化量）成正比。
注意：V与热力学温度T成正比，不与摄氏温度t成正比，但压强的变化 V与摄氏温度 t的变化成正比。
△V
△T
T1
V1
例 如图所示，一导热性能良好、内壁光滑的汽缸竖直放置，在距汽缸底部l=36 cm处有一与汽缸固定连接的卡环，活塞与汽缸底部之间封闭了一定质量的气体，当气体的温度T0=300 K、大气压强p0=1.0×105 Pa时，活塞与汽缸底部之间的距离l0=30 cm，不计活塞的质量和厚度，现对汽缸加热，使活塞缓慢上升，求：
（1）活塞刚到卡环处时封闭气体的温度T1；
（2）封闭气体温度升高到T2=540 K时的压强p2。
【解】（1）活塞从开始至刚到卡环的过程做等压变化，设汽缸的横截面积为S
由盖-吕萨克定律得 代入数据得。
（2）活塞到达卡环后做等容变化，由查理定律得
代入数据得。
二、气体的等容变化
1、等容变化：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强随温度的变化叫等容变化。
2、查理定律
（1）内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，它的压强p与热力学温度T成正比，即p T 。
（2）公式：
或
C与气体的种类、质量、体积有关，和玻意耳定律表达式中的C都泛指比例常数，它们并不相等。
（3）适用条件：
①压强不太大，温度不太低；②气体的质量和体积都不变。
3、图像——等容线
(1)等容线：一定质量的某种气体在等容变化过程中，压强p跟热力学温度T的正比关系，p－T在直角坐标系中的图象叫做等容线。
p0
P－t图像
P－T图像
等容线
(2)等容线的特点：一定质量的气体的p—T图线其延长线过坐标原点。
③体积越大，斜率越小。如图2：V1>V2>V3>V4。
（3）对等容线的理解
p- t图像中的等压线
①延长线通过(－273.15 ℃，0)的倾斜直线。
②纵轴截距p0是气体在0 ℃时的压强。
V -T图像中的等压线
①延长线通过原点的倾斜直线。
②体积越大，斜率越小。如图3：V1>V2>V3>V4。
(4)适用条件：
①气体的质量不变
②气体的体积不变
4、查理定律的分比形式
△p
△T
T1
p1
即一定质量的气体在体积不变的条件下，压强的变化量Δp与热力学温度的变化量ΔT（等于摄氏温度变化量）成正比。
注意：p与热力学温度T成正比，不与摄氏温度t成正比，但压强的变化 P与摄氏温度 t的变化成正比。
5、应用
（1）高压锅内的食物易熟；
（2）打足了气的车胎在阳光下曝晒会胀破；
（3）使凹进的乒乓球恢复原状。
描述气体状态的三个参量：
T不变，p、V变化：玻意耳定律
V不变，p、T变化：查理定律
p不变，V、T变化：盖-吕萨克定律
若，p、V、T 都变化，会遵循什么样的规律？
适用条件：压强不太大，温度不太低
p、V、T
例 某种气体的压强为2×105Pa，体积为1m3，温度为200K。它经过等温过程后体积变为2m3。随后，又经过等容变化，温度变为300K，求此时气体的压强.
解：
根据查理定律，有
状态1:p1=2×105Pa，V1=1m3，T1=200K
根据玻意耳定律，有p1V1=p2V2
等温后状态2:p2= ，V2=2m3，T2=200K
等容后状态3:p3= ，V3=2m3，T3=300K
可得
可得
T1=T2
V1=V2
三、理想气体
假设有这样一种气体，它在任何温度和任何压强下都能严格地遵从气体实验定律,我们把这样的气体叫做“理想气体”。
理想气体具有那些特点呢？
1、理想气体是不存在的，是一种理想模型。
2、在温度不太低,压强不太大时实际气体都可看成是理想气体。
一定质量的理想气体的内能仅由温度决定 ,与气体的体积无关.
4、从能量上说：理想气体的微观本质是忽略了分子力，没有分子势能，理想气体的内能只有分子动能。
3、从微观上说：分子间以及分子和器壁间，除碰撞外无其他作用力，分子本身没有体积，即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间。
理想气体的状态方程
1、内容：一定质量的某种理想气体在从一个状态变化到另一个状态时，尽管p、V、T都
可能改变，但是压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。
2、公式：
或
3、使用条件:
一定质量的某种理想气体.
注：恒量C由理想气体的质量和种类决定，即由理想气体的物质的量决定
①当T1=T2时，p1V1=p2V2 (玻意耳定律)
②当V1=V2时， (查理定律)
③当 p1=p2时， (盖-铝萨克定律)
（4）气体的三个实验定律是理想气体状态方程的特例：
3．理想气体状态方程的应用
(1)解题步骤
①确定研究对象，即某一定质量的理想气体，分析它的变化过程；
②确定初、末两状态，准确找出初、末两状态的六个状态参量，特别是压强；
③用理想气体状态方程列式，并求解。
(2)注意：
①气体质量保持不变
②T必须是热力学温度，公式两边p和V单位统一，可不是国际单位。
四、气体实验定律的微观解释
1、玻意耳定律：
一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能是一定的。在这种情况下，体积减小时，分子的分子密集程度增大，气体的压强就增大。
3、查理定律：
一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的密集程度保持不变。在这种情况下，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强就增大。
2、盖-吕萨克定律：
一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的平均动能增大；只有气体的体积同时增大，使分子的密集程度减少，才能保持压强不变。
T 不变
V 不变
p 不变
本课小结
一、气体等压变化，
二、气体等容变化
三、理想气体状态方程
1、三个实验定律是理想气体状态方程的特例
2、适用条件
3、应用步骤
当堂检测
1.对于一定质量的理想气体，下列状态变化可能的是 （　　）
A.使气体体积增大，温度降低，压强减小
B.使气体温度升高，体积不变，压强减小
C.使气体温度不变，压强、体积同时增大
D.使气体温度升高，压强减小，体积减小
解析：根据=C，若V增大，T减小，则p减小；若V不变，T增大，则p增大；若T不变，p增大，则V减小；若T增大，p减小，则V增大。
A
2.对一定质量的理想气体，下列说法正确的是（　　）
A.体积不变，压强增大时，气体分子的平均动能一定增大
B.温度不变，压强减小时，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增多
C.压强不变，温度降低时，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少
D.温度升高，压强和体积都可能不变
【解析】A对：理想气体的质量一定，分子的总数是一定的，体积不变，分子的密集程度不变，故要使压强增大，单位时间内与器壁碰撞的分子数增多，气体分子的平均动能一定增大。
B错：当温度不变时，分子的平均动能不变，要使压强减小，则分子的密集程度一定减小，即单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少。
C错：当温度降低时，分子的平均动能减小，要保持压强不变，则分子的密集程度一定增大，即单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增多。
D错：温度升高，压强和体积至少有一个要发生变化，不可能都不变。
A
3.一定质量的理想气体，由状态a经状态b变化到状态c，p-T图像如图所示，x下图中p-V图像能正确反映出这种变化过程的是 （　　）
A B C D
提示：由题图可知，理想气体由a到b经历了等容变化，压强增大，温度升高；由b到c经历了等温变化，压强减小，体积变大。
C
4.如图所示，是一定质量的气体从状态A经状态B、C到状态D的p-T图像，已知气体在状态B时的体积是8 L，求VA、VC和VD，并画出此过程的V-T图像。
解：A→B为等温过程，由玻意耳定律得pAVA=pBVB，
所以VA=VB=×8 L=4 L。
B→C为等容过程，所以VC=VB=8 L。
C→D为等压过程，有=，
则VD==×8 L= L≈10.7 L。
此过程的V-T图像如图所示。
谢 谢！