物理人教版（2019）选择性必修第三册2.3 气体等容变化和等压变化（共31张ppt）

(共31张PPT)
思考问题：
1、滴液瓶中装有干燥的空气，用涂有少量润滑油的橡皮塞盖住瓶口，把瓶子放入热水中，会看到什么现象 ？
2、如若把瓶子放在冰水混合物中，拔掉塞子时会比平时费力还是省力，为什么？
1、概念： 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。
一、气体的等容变化
2.3气体的等容变化
1．等压变化: 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。
在等容变化中，气体的压强与温度可能存在着什么关系？
想一想
二、气体的等压变化
探究气体的等容变化规律
1、实验过程
读数次数 1 2 3 4 5
压强/KPa 101.7 103.5 105.6 109.1 111.3
温度/0C 11.7 18.81 25.64 36.05 43.39
2、数据分析
压强p与摄氏温度t是一次函数关系，不是简单的正比例关系。
错误点
压强p与热力学温度T是正比例关系？
探究气体的等容变化规律
P-t图像和P-T图像
把交点作为坐标原点，建立新的坐标系，那么，这时的压强与热力学温度的关系就是正比例关系了。
在等容变化过程中，p-t图像是一次函数关系，不是简单的正比例关系。
如果把直线AB延长至与横轴相交，交点坐标是－273.150C
0
P
t
-273.15
273.15
A
B
0
P
t
A
B
0
P
A
B
-273.15
T
绝对零度
探究气体的等容变化规律
2、数据分析
压强p与摄氏温度t是一次函数关系，不是简单的正比例关系。
错误点
压强p与热力学温度T成正比
探究气体的等容变化规律
3、实验结论：一定质量的气体，在体积不变时，压强p与热力学温度T成正比.
一、气体的等容变化
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、内容：
2、表达式：
研究对象: 一定质量的气体
适用条件: 体积保持恒定
适用范围 （ 对于实际气体）：温度不太低（与室温相比），
压强不太大（与大气压相比）
其中P1，T1和P2，T2分别表示气体在1，2两个状态下的体积和热力学温度
法国科学家查理在分析了实验事实后发现：
查理定律
相当于大气压几倍的压强都可以算作“压强不太大”，零下几十摄氏度的温度也可以算作“温度不太低”。
其中C是常量
或者
V1
V2
V3
3、等容 线
③斜率越小，体积越大。如图：V1>V2>V3
⑴P-t图像中的等容线
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。
⑵ P-T图像中的等容线
①延长线通过原点的倾斜直线。
③斜率越小，体积越大。如图：V1>V2
P-T图像和P-t图像描述的是一定质量的某种气体，在体积一定的情况下，压强随温度的变化规律，称为等容线。
气体温度一定时，分子平均动能一定；体积越小，分子的数密度越大，气体压强越大。所以V1>V2>V3 。
②原点对应的温度是绝对零度。
V1
V2
一、气体的等容变化
p0
4、重要推论：一定质量的某种气体从初状态（P、T）开始发生等容变化，其压强的变化量 p与温度的变化量 T之间的关系：
5、解题时前后两状态下气体的压强和温度的单位一定要统一．
一定质量的气体，在体积不变的情况下，压强的变化量 p与热力学温度的变化量 T （等于摄氏温度的变化量 t ）成正比
例1、一定质量的气体在保持密度不变的情况下，把它的温度由原来的27℃升到127℃，这时该气体的压强是原来的( )
A. 3倍
B. 4倍
C. 4/3倍
D. 3/4倍
C
新课导入
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？
2.3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．
在等压变化中，气体的体积与温度可能存在着什么关系？
想一想
二、气体的等压变化
2．实验过程
法国科学家盖—吕萨克通过实验发现：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之间呈线性关系，把它盖—吕萨克定律。
0
V
t/0C
A
B
甲
3.实验结论：一定质量的气体，在压强不变时，体积V与热力学温度T成正比.
0
V
T/K
A
B
乙
273.15
V与摄氏温度t是一次函数关系
V与热力学温度T成正比关系
二、气体的等压变化
T/K
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。
式中V1、T1表示气体在1（初态）、V2、T2表示2（末态）
2、 表达式：
这里的C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。
盖—吕萨克定律
研究对象: 一定质量的气体
适用条件: 压强保持恒定
适用范围 （对于实际气体）：温度不太低（与室温相比）
压强不太大（与大气压相比）
相当于大气压几倍的压强都可以算作“压强不太大”，零下几十摄氏度的温度也可以算作“温度不太低”。
或者
V=CT
二、气体的等压变化
p1
p2
p3
3、等压线
③斜率越小，压强越大。如图：p1>p2>p3
⑴V-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。
⑵ V-T图像中的等压线
①延长线通过原点的倾斜直线。
③斜率越小，压强越大。如图：p1>p2
V-T图像和V-t图像描述的是一定质量的某种气体，在压强一定的情况下，体积随温度的变化规律，称为等压线。
气体温度一定时，分子平均动能一定；体积越小，分子的数密度越大，气体压强越大。所以p1>p2>p3 。
②原点对应的温度是绝对零度。
p1
p2
V0
二、气体的等压变化
V
V
V
V
5、解题时前后两状态下气体的体积和温度的单位一定要统一
4、重要推论：一定质量的某种气体从初状态（V、T）开始发生等压变化，其体积的变化量 V与温度的变化量 T之间的关系：
一定质量的气体，在压强不变的情况下，体积的变化量 V与热力学温度的变化量 T （等于摄氏温度的变化量 t ）成正比
盖·吕萨克（UosephLollis Gay—lussac，1778—1850年）法国化学家、物理学家.
盖·吕萨克1778年9月6日生于圣·莱昂特。1800年毕业于巴黎理工学校. 1850年5月9日，病逝于巴黎，享年72岁.
1802年，盖·吕萨克发现气体热膨胀定律(即盖·吕萨克定律)压强不变时，一定质量气体的体积跟热力学温度成正比.即V1/T1=V2/T2=……=C恒量.
其实查理早就发现体积与温度的关系，只是当时未发表，也未被人注意。直到盖-吕萨克重新提出后，才受到重视。早年都称“查理定律”，但为表彰盖-吕萨克的贡献而称为“查理-盖吕萨克定律”.
盖—吕萨克生平介绍
例2、如图所示，气缸Ａ中封闭有一定质量的气体，活塞B与A的接触是光滑的且不漏气，Ｂ上放一重物Ｃ，Ｂ与Ｃ的总重量为Ｇ，大气压为Ｐ0。当气缸内气体温度是20℃时，活塞与气缸底部距离为h；当气缸内气体温度缓慢升高到100℃时，此时活塞与气缸底部的距离是多少？
A
B
C
例题3、某种气体在状态Ａ时压强2×105Pa,体积为1m3,温度为200K,
(1)它在等温过程中由状态A变为状态B,状态B 的体积为2m3,求状态B 的压强.
A B C
PB=1×105pa
解：（1）气体由状态A变为状态B的过程中遵从玻意耳定律。
初状态A：PA= 2×105pa VA=1m3
末状态B: PB= VB=2m3
由玻意耳定律得：
PAVA=PBVB
解得状态B的压强：
PB=PAVA/VB
= 2×105pa×1m3/2m3
=1×105pa
例题3、某种气体在状态Ａ时压强2×105Pa,体积为1m3,温度为200K,
(1)它在等温过程中由状态A变为状态B,状态B 的体积为2m3,求状态B 的压强.
(2)随后,又由状态B 在等容过程中变为状态C ,状态C 的温度为300K,求状态C 的压强.
A B C
解：（2）气体由状态B变为状态C的过程中遵从查理定律。
初状态B：PB= 2×105pa TB=200K
末状态C: PC= TC=300K
由查理定律得：
PB/TB=PC/TC
解得状态C的压强：
PC=PBTC/TB
= 105×300pa/200
=1.5×105pa
　p－T 图像与V－T 图像的比较
不同点 图象
纵坐标 压强p 体积V
斜率意义 体积的倒数，斜率越大，体积越小， V4＜V3＜V2＜V1 压强的倒数，斜率越大，
压强越小，p4＜p3＜p2＜p1
相同点 (1)都是一条通过原点的倾斜直线 (2)都是斜率越大，气体的另外一个状态参量越小 1.(多选)在下列图像中，可能反映理想气体经历了等压变化→等温变化→等容变化后，又回到原来状态的是(　　)
解析：由图可看出经历了“等压变化”→“等温变化”→“等容变化”后，又回到原来状态的是A、C。
AC
小试牛刀
2、如图所示，封闭有一定质量理想气体的汽缸开口向下竖直固定放置，活塞的截面积为S，质量为m0，活塞通过轻绳连接了一个质量为m的重物。若开始时汽缸内理想气体的温度为T0，轻绳刚好伸直且对活塞无拉力作用，外界大气压强为p0，一切摩擦均不计且m0g(1)重物刚离地时汽缸内气体的压强；
(2)重物刚离地时汽缸内气体的温度。
小试牛刀
解析：
(1)当轻绳刚好伸直且对活塞无拉力作用时，设此时汽缸内气体的压强为p1，
由力的平衡条件可得m0g＋p1S＝p0S 所以
当重物刚好离开地面时，设此时汽缸内气体的压强为p2，
则有p2S＋(m＋m0)g＝p0S 所以
(2)设重物刚好离开地面时汽缸内气体的温度为T1，
此过程气体发生等容变化，由查理定律可得
解得
小试牛刀
3、如图所示，两端封闭、粗细均匀、竖直放置的玻璃管内，有一长为h的水银柱，将管内气体分为两部分，已知l2＝2l1。若使两部分气体同时升高相同的温度，管内水银柱将如何移动？(设原来温度相同)
小试牛刀
解析：
水银柱原来处于平衡状态，所受合外力为零，即此时两部分气体的压强差Δp＝p1－p2＝ph。温度升高后，两部分气体的压强都增大，若Δp1>Δp2，水银柱所受合外力方向向上，应向上移动，若Δp1<Δp2，水银柱向下移动，若Δp1＝Δp2，水银柱不动。所以判断水银柱怎样移动，就是分析其合外力方向，即判断两部分气体的压强哪一个增大得多。
假设水银柱不动，两部分气体都做等容变化，分别对两部分气体应用查理定律：
上段
同理，下段
所以Δp1>Δp2，即水银柱上移。
小试牛刀