2.2气体实验定律(II)课件-2021-2022学年高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第三册（共26张ppt）

(共26张PPT)
第二节 气体实验定律（Ⅱ）
P
1/V
P
V
适用范围：温度不太低，压强不太大
气体的质量一定，温度不变
（常数）
等温变化
一定质量的气体，
在体积不变时，其压强是怎么随温度变化的呢？
在压强不变时，其体积又是怎么随温度变化的呢？
一、复习回顾
二、查理定律
1.等容变化：一定质量的某种气体，在体积不变时，压强随温度的变化
观察下列日常生活现象，猜想在等容变化中，气体的压强与温度可能存在着什么关系呢？
瓶吞鸡蛋
车辆在夏季容易爆胎
木塞不易打开
2.实验探究
思考：①怎么保证等容变化？ ②怎么测量压强和温度？
P1=P0
P2=P0-ρgh
P3=P0+ρgh
移动压强计右侧玻璃管使得左管上液面每次恢复到标记处
O
P
t/
A
B
℃
3.实验结论：气体体积一定时，各种气体的压强都随温度的升高均匀增大。
外推
P=Ct+P0
-273.15℃
A
B
T/K
P
O
P=CT
热力学温度T=t+273.15 K
简洁美
热力学温度（T），国际单位开尔文，简称开,符号K
4.查理定律：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强P与热力学温度 T 成正比.
（1）适用条件： 气体质量一定，体积不变．
（2）T-热力学温度
或
或
（3）C与气体的种类、质量、体积有关．
A
B
T/K
P
O
①点：确定的状态
③斜率：不同体积下的等容线，斜率越大，体积越小。如V25.等容线（ P-T图）：
O
p
T
O
p
T
V2
V1
②线：变化过程；同一条等容线各状态体积相同
讨论与交流
如何把鸡蛋从玻璃瓶内解救出来？
夏天是个燥热的季节，也是交通事故频发的季节。请结合查理定律，分析夏季安全行车需要注意的事项有哪些呢？
——胎压监测装置
查理定律在生活中的应用
例题1 汽车轮胎的气压是影响汽车节油及行驶安全的重要因素，据统计，在高速公路上有40％以上的交通事故是由于轮胎发生故障引起的。汽车在高速行驶时车胎因反复形变而升温，车胎内气压随之升高。某品牌的汽车轮胎说明书上标有“最大胎压3kg/cm2”.该车在夏天以120km/h的速度行驶时，车胎内气体温度可达70℃。为保证汽车在最高限速120 km/h的高速道路上安全行驶，则在30℃的气温下，汽车出发前给车胎充气的气压上限是多少？
分析：空气注入车胎后质量不变
忽略车胎体积变化——查理定律
例题1 汽车轮胎的气压是影响汽车节油及行驶安全的重要因素，据统计，在高速公路上有40％以上的交通事故是由于轮胎发生故障引起的。汽车在高速行驶时车胎因反复形变而升温，车胎内气压随之升高。某品牌的汽车轮胎说明书上标有“最大胎压3kg/cm2”.该车在夏天以120km/h的速度行驶时，车胎内气体温度可达70℃。为保证汽车在最高限速120 km/h的高速道路上安全行驶，则在30℃的气温下，汽车出发前给车胎充气的气压上限是多少？
分析：空气注入车胎后质量不变，忽略车胎体积变化--查理定律
设车胎30°C时能充的最大气压为P1，70°C时能充的最大气压为P2
等容变化
状态1
状态2
例题1 汽车轮胎的气压是影响汽车节油及行驶安全的重要因素，据统计，在高速公路上有40％以上的交通事故是由于轮胎发生故障引起的。汽车在高速行驶时车胎因反复形变而升温，车胎内气压随之升高。某品牌的汽车轮胎说明书上标有“最大胎压3kg/cm2”.该车在夏天以120km/h的速度行驶时，车胎内气体温度可达70℃。为保证汽车在最高限速120 km/h的高速道路上安全行驶，则在30℃的气温下，汽车出发前给车胎充气的气压上限是多少？
分析：空气注入车胎后质量不变，忽略车胎体积变化--查理定律
设车胎30°C时能充的最大气压为P1，70°C时能充的最大气压为P2
解得
根据查理定律：
1.等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度的变化
通过了解自制易拉罐简易温度计的工作原理，猜想在等压变化中，气体的体积与温度可能存在着什么关系呢？
三、盖-吕萨克定律
P=P0
2.实验探究
研究一定质量的气体在压强保持不变的情况下，它的体积怎样随温度的变化。
P=P0
移动压强计右侧玻璃管使得左右液面每次相平
2.盖-吕萨克定律：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积 V 与热力学温度 T 成正比.
或
或
（1）适用条件：气体质量一定，压强不变．
（2）T-热力学温度
（3）C与气体的种类、质量、压强有关．
A
B
T/K
V
O
①点：确定的状态
③斜率：不同压强下的等压线，斜率越大，压强越小。如P25.等压线（ V-T图）：
O
V
T
O
V
T
P2
P1
②线：变化过程；同一条等压线各状态压强相同
盖—吕萨克定律在生活中的应用
请用盖-吕萨克定律以及浮力的知识解释热气球升空的原因？
——热气球升空是等压过程，由盖-吕萨克定律，给热气球加热升温后，气体的体积变大，密度减小，从而浮力增大使热气球升空
例题2：炎热的夏天，当我们在教室开空调时，除了温度以外，教室内空气的质量其实也发生了改变。设教室长，宽,高分别为L=10 m，D=6m，H =3m，开空调使室内空气从温度t1=33℃降到t2=26℃,请估算降温前后教室内空气的质量变化量。（已知1个标准大气压下，温度为0℃，空气密度为1.29kg/m3)
分析：①变质量气体问题，气体实验定律研究的是一定质量的气体，解题的关键在于化变质量为定质量，所以要以降温过程中从室外进入室内的空气和原来的室内空气为研究对象。
②教室与外界联通，等压变化——盖-吕萨克定律
在0°C、33°C、26°C研究气体体积分别为V0、V1、V2
等压变化
状态1
状态2
等压变化
状态3
△m=ρ1(V1-V2)
ρ0=1.29kg/m3
ρ1=
分析：①变质量气体问题，气体实验定律研究的是一定质量的气体，解题的关键在于化变质量为定质量，所以要以降温过程中从室外进入室内的空气和原来的室内空气为研究对象。
②教室与外界联通，等压变化——盖-吕萨克定律
在0°C、33°C、26°C研究气体体积分别为V0、V1、V2
根据盖-吕萨克定律：
设在33°C时空气密度为ρ1，0°C时空气密度为ρ0=1.29kg/m3
ρ0VO=ρ1V1
△m=ρ1(V1-V2)
解得
例题2：炎热的夏天，当我们在教室开空调时，除了温度以外，教室内空气的质量其实也发生了改变。设教室长，宽,高分别为L=10 m，D=6m，H =3m，开空调使室内空气从温度t1=33℃降到t2=26℃,请估算降温前后教室内空气的质量变化量。（已知1个标准大气压下，温度为0℃，空气密度为1.29kg/m3)
或
或
或
或
图线表达
应用 直线的斜率越大，体积越小，如图，V2＜V1
盖-吕萨克定律（等压变化）
气体的质量一定，压强不变
直线的斜率越大，压强越小，如
图，p2＜p1
四、课堂小结
定律 查理定律（等容变化）
表达式
成立条件 气体的质量一定，体积不变
气体实验定律
如何用气体实验定律解决封闭气体多过程问题？
定律 玻意耳定律（等温变化） 查理定律（等容变化） 盖-吕萨克定律（等压变化）
表达式
图像
P
V
A
B
T/K
V
O
A
B
T/K
P
O
(1)研究对象是气缸内封闭气体，封闭气体压强怎么计算？
用气体实验定律解决封闭气体多过程问题
——以气缸模型为例
G
P0S
P1S
P1S = P0S+G
用气体实验定律解决封闭气体多过程问题
——以气缸模型为例
(2)缓慢加热气缸内的气体足够长一段时间后，会经历怎样的过程？
等压变化
状态1
状态2
等容变化
状态3
盖-吕萨克定律
查理定律
用气体实验定律解决封闭气体多过程问题
——以气缸模型为例
(3)缓慢加热气缸内的气体足够长一段时间后，封闭气体的压强是P3,V3,T3, 保持温度T3不变，往活塞倒入沙子，请问沙子质量m是多少时活塞回到初始位置？
等压变化
状态1
状态2
等容变化
状态3
盖-吕萨克定律
查理定律
状态4
等温变化
玻意耳定律
G
P0S
P4S
N=mg
用气体实验定律解决封闭气体多过程问题
——以气缸模型为例
(4)如果把气缸缓慢倒立，会经历怎样的过程？
G
P0S
P1S
G
P5S
P0S
等温变化
玻意耳定律
P1S = P0S+G
P0S = P5S+G
方法提炼
利用气体实验定律解决问题的基本思路