2.3气体的等压变化和等容变化课件-2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册（27张PPT）

(共27张PPT)
3.气体的等压变化和等容变化
第二章 气体、固体和液体
人教版 物理 选择性必修第三册
一、气体的等压变化
1.等压变化:一定质量的某种气体,在压强不变时,体积随温度变化的过程叫作气体的等压变化。
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　。
基础认识
(3)图像表示。
(4)适用条件。
①气体质量不变、压强不变。
②气体温度不太低、压强不太大。
微思考V-T图像的斜率能否反映气体压强的大小
提示:能。斜率越大,表示压强越小。
微训练1温度为27 ℃的一定质量的气体保持压强不变,把体积减为原来的一半时,其温度变为(　　)
A.127 K
B.150 K
C.13.5 ℃
D.23.5 ℃
答案:B
二、 气体的等容变化
1.气体的等容变化:一定质量的某种气体,在体积不变时,压强随温度变化的过程叫作气体的等容变化。
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,压强p与热力学温度T成　正比　。
(3)图像表示。
微训练2贮气罐内的某种气体,在密封条件下,温度从13 ℃上升到52 ℃,则气体的压强(取T=273 K+t)(　　)
答案:D
三、理想气体
1.理想气体:在任何温度、任何压强下都遵从 气体实验定律　的气体,我们把它叫作理想气体。
2.条件:气体　分子大小　和　相互作用力　可以忽略不计,气体分子与器壁碰撞的动能损失不计。
3.理想气体是一种　理想化　的模型。在温度不低于零下几十摄氏度、压强不超过大气压的几倍时,把实际气体当成理想气体来处理。
4.理想气体的状态方程。
(1)内容:一定质量的某种理想气体,在从某一状态变化到另一状态时,尽管其压强p、体积V和温度T 都可能改变,但是压强p跟体积V的乘积与热力学温度T的比值却保持　不变　。
式中C 是与压强p、体积V、温度T无关的常量,它与气体的质量、种类有关。上式叫作理想气体的状态方程。
微训练3(多选)关于理想气体,下列说法正确的是(　　)
A.理想气体的分子间作用力可以忽略不计
B.理想气体是严格遵从气体实验定律的气体模型
C.理想气体是一种理想化的模型,没有实际意义
D.实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下,可看成理想气体
答案:ABD
四、气体实验定律的微观解释
1.玻意耳定律的微观解释: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,分子的数密度增大,单位时间内、单位面积上碰撞器壁的分子数就多,气体的压强就增大。
2.盖-吕萨克定律的微观解释: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,使分子的数密度减小,才能保持压强不变。
3.查理定律的微观解释:一定质量的某种理想气体,体积保持不变时,分子的数密度保持不变。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。
微训练4(多选)(2020·重庆月考)对于一定质量的理想气体,从微观的角度解释,下列说法正确的是(　 　)
A.在体积不变时,气体的温度升高,每个气体分子对器壁产生的平均冲量减小,压强增大
B.密闭容器内一定质量的理想气体体积不变,温度升高,单位时间内撞击容器壁的分子数增加
C.封闭容器中的理想气体,若温度不变,体积减半,则单位时间内气体分子在容器壁单位面积上碰撞的次数加倍,气体的压强加倍
D.在体积不变时,分子间每秒平均碰撞次数随着温度的降低而减小
BCD
典例剖析
用绳子系住汽缸缸底,将汽缸倒过来悬挂,汽缸内
用活塞封闭了一定质量的理想气体,达到平衡时如
图所示,活塞到缸底的距离l1=36 cm,已知活塞质量
m=10 kg、面积S=100 cm2,不计活塞厚度及其与汽
缸之间的摩擦,重力加速度g取10 m/s2,大气压强为
p0=1×105 Pa,缸内气体初始温度为27 ℃。
一 气体的等压变化
重难突破
(1)求汽缸内气体的压强p1。
(2)现缓慢升高汽缸内气体的温度,使活塞恰好到达缸口,此时活塞与缸底的距离为l=42 cm,求此时缸内气体的温度。
答案:(1)9×104 Pa　(2)350 K(或77 ℃)
规律总结 利用盖-吕萨克定律解题的一般步骤
1.确定研究对象,即被封闭气体。
2.分析被研究气体在状态变化时是否符合定律成立条件,即是不是质量和压强保持不变。
3.分别找出初、末两状态的温度、体积。
4.根据盖-吕萨克定律列方程求解,并对结果进行讨论。
学以致用
(2020·陕西渭南尚德中学)如图所示,汽
缸长l0=1.0 m,固定在水平地面上,汽缸中
有横截面积S=100 cm2的光滑活塞,活塞
封闭了一定质量的理想气体,大气压强p0=1.0×105 Pa,当温度t=27 ℃时,气柱长度l=0.8 m,汽缸和活塞的厚度均可忽略不计。
(1)如果温度保持不变,将活塞缓慢拉至汽缸右端口,此时水平拉力F的大小是多少
(2)如果汽缸内气体温度缓慢升高,使活塞移至汽缸右端口时的气体温度是多少
答案:(1)200 N　(2)375 K
典例剖析
有人设计了一种测温装置,其结构如图所示,玻璃泡
A内封有一定量气体,与A相连的B管插在水槽中,管内
水银面的高度x即可反映泡内气体的温度,即环境温度,
并可由B管上的刻度直接读出。设B管的体积与A玻璃
泡的体积相比可忽略不计。在标准大气压下对B管进
行温度刻度标记(标准大气压相当于76 cm高的水银柱产生的压强,等于101 kPa)。已知当温度t1=27 ℃时,管内水银面高度x=16 cm,此高度即为27 ℃的刻度线,问t=0 ℃的刻度线在何处
二 气体的等容变化
答案:21.4 cm
规律总结 利用查理定律解题的一般步骤
1.确定研究对象,即被封闭的气体。
2.分析被研究气体在状态变化时是否符合定律成立条件,即是不是质量和体积保持不变。
3.确定初、末两个状态的温度、压强。
4.按查理定律公式列式求解,并对结果进行讨论。
学以致用
用易拉罐盛装饮料非常卫生和方便,但如果剧烈碰撞或严重受热会导致爆炸。我们通常用的易拉罐容积V=355 mL。假设在室温(17 ℃)下罐内装有0.9V的饮料,剩余空间充满CO2气体且气体的质量不发生变化,气体压强为1.0×105 Pa。若易拉罐能承受的最大压强为1.2×105 Pa,则保存温度不能超过多少
答案:75 ℃
典例剖析
如图所示,一端封闭、粗细均匀的U形玻璃管开口向上竖直放置,管内用水银将一段气体封闭在管中。当温度为280 K时,被封闭的气柱长l=22 cm,两边水银柱高度差h=16 cm,大气压强p0相当于76 cm水银柱产生的压强。 为使左端水银面下降3 cm,封闭气体温度应变为多少
答案:350 K
三 理想气体　气体实验定律的微观解释
规律总结 应用理想气体状态方程解题的一般步骤
1.明确研究对象,即一定质量的理想气体。
2.确定气体在初、末状态的参量p1、V1、T1及p2、V2、T2。
3.由状态方程列式求解。
4.必要时讨论结果的合理性。
学以致用
如图所示,1、2、3为p-V图中一定质量理想气体的三种状态,该理想气体由状态1经过程1→3→2到达状态2。试利用气体实验定律推导
答案:由题图可知1→3是气体等压过程,据盖-吕萨克定律有
再 见