物理人教版（2019）选择性必修第三册2.2气体等温变化（共44张ppt）

(共44张PPT)
气体的等温变化
新知讲解
打足气的车胎在烈日下暴晒，常常会爆胎，为什么？
车胎内的气体因温度T升高而压强P增大，体积V膨胀。
新知讲解
1、温度
2、体积
3、压强
热力学温度T ：开尔文
T = t ＋ 273 K
体积 V
单位：有L、mL等
压强 p
单位：Pa（帕斯卡）
知识回顾：气体的状态参量
新知讲解
思考：一定质量的气体，它的温度、体积和压强三个量之间变化是相互对应的.我们如何确定三个量之间的关系呢？
在物理学中，当需要研究三个物理量之间的关系时，往往采用“保持一个量不变，研究其它两个量之间的关系，然后综合起来得出所要研究的几个量之间的关系”.
☆ 控制变量的方法
新知讲解
一、探究气体等温变化的规律
1.等温变化：气体在温度不变的状态下，发生的变化.
2.在等温变化中，气体的压强与体积可能存在着什么关系？
3.实验研究
定性关系
猜想： p、V成反比
结论：V减小，p增大
视频演示
新知讲解
视频演示
√
×
定量关系
新知讲解
实验数据的处理
次数 1 2 3 4 5
压强（×105Pa) 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0
体积(L) 1.3 1.6 2.0 2.7 4.0
V
1
2
3
0
1
2
3
4
p-V图象
该图象是否可以说明p与V成反比？
思考
如何确定p与V的关系呢？
新知讲解
1/V
1
2
3
0
0.2
0.4
0.6
0.8
p-1/V图象
新知讲解
结论
在温度不变时，压强p和体积V成反比.
二、玻意耳定律
2、公式表述：pV=C(常数 ) 或p1V1=p2V2
1、文字表述：一定质量某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比.
P
1/V
P
V
3、适用范围：温度不太低，压强不太大
4、图像：
新知讲解
新知讲解
三、气体等温变化的P-V图像
1.等温线：一定质量的理想气体的P-V图像的形状为双曲线的一支，
它描述的是温度不变时的p V关系，称为等温线。
特点：
（1）每条等温线上气体各状态温度相同；
T1
T2
（2）温度越高等温线离坐标轴或原点越远.
新知讲解
问题：t1和t2哪个表示的温度高？

2.
特点：斜率越大温度越高。
课堂练习
1、一定质量气体的体积是20L时，压强为1×105Pa。当气体的体积减小到16L时，压强为多大？设气体的温度保持不变.
p1V1=p2V2
答案:1.25×10 5Pa
1、如图所示，是一定质量的某种气体状态变化的p-V图象，气体由状态A变化到状态B的过程中，气体分子平均速率的变化情况是( )
A.一直保持不变
B.一直增大
C.先减小后增大
D.先增大后减小
拓展提高
分子平均速率由温度决定
pAVA=pBVB
pV先增大后减小
T先增大后减小
C
等温线
2. 某个容器的容积是10L，所装气体的压强是20×105Pa。如果温度保持不变，把容器的开关打开以后，容器里剩下的气体是原来的百分之几？设大气压是1.0×105Pa.
拓展提高
初态 p1=20×105Pa V1=10L T1=T
末态 p2=1.0×105Pa V2=？L T2=T
由玻意耳定律 p1V1=p2V2得 V2=200L
剩下的气体为原来的
就容器而言，里面气体质量变了，似乎是变质量问题了，但若视容器中气体出而不走，就又是质量不变了.
研究对象
拓展提高
3.如图所示为一定质量的气体在不同温度下的两条 图线.由图可知( )
A.一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成正比
B.一定质量的气体在发生等温变化时，其 图线的延长线是经过坐标原点的
C.T1＞T2
D.T1＜T2
p与 成正比
p与V成反比
温度越高,其等温线离原点越远.
BD
1/V
课堂总结
一、玻意耳定律
1、内容:一定质量某种气体，在温度不变的情况下，压强P与体积V 成反比。
2、公式： PV=C(常数) 或p1V1=p2V2
3、条件: 一定质量气体且温度不变
4、适用范围：温度不太低，压强不太大
二、等温变化图象
1、特点:
(1)等温线是双曲线的一支
(2)温度越高,其等温线离原点越远
2、图象意义:
(1)物理意义:反映压强随体积的变化关系
(2)图像上每点的意义: 每一组数据---反映某一状态
T1
T2
气体的等压变化和等容变化
人教版高中物理 选择性必修3
新知导入
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
新知讲解
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.
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？
新知讲解
0
V
T
气体等压变化图像
2.盖—吕萨克定律的图象
新知讲解
（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.
2.盖—吕萨克定律的图象——等压线
（2）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，斜率反映压强大小．
新知讲解
（3）一定质量气体的等压线的物理意义
①图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一根等压线上各状态的压强相同．
②不同压强下的等压线，斜率越大，压强越小（同一温度下，体积大的压强小）如图所示p2新知讲解
V=CT
或
（2）公式表述：
（1）文字表述：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
体积V与热力学温度T成正比可以表示为另外形式
3.盖—吕萨克定律的内容、表达式
新知讲解
（1）盖·吕萨克定律是实验定律，由法国科学家盖·吕萨克通过实验发现的．
（3）在 V/Ｔ=C 中的C与气体的种类、质量、压强有关．
（2）适用条件：气体质量一定，压强不变．
注意： V正比于T而不正比于t，但 V t
（4）一定质量的气体发生等压变化时，升高（或降低）相同的温度，增加（或减小）的体积是相同的．
（5）解题时前后两状态的体积单位要统一．
4. 说明
新知讲解
二、查理定律
查理是法国物理学家.1746年11月12日诞生于法国卢瓦雷的贝奥京西.
大约在1787年，查理着手研究气体的膨胀性质，发现在压力一定的时候，气体体积的改变和温度的改变成正比.他进一步发现，对于一定质量的气体，当体积不变的时候，温度每升高l℃，压力就增加它在0℃时候压力的1／273.查理还用它作根据，推算出气体在恒定压力下的膨胀速率是个常数.这个预言后来由盖·吕萨克和道尔顿（1766一1844）的实验完全证实.
1.查理生平介绍
新知讲解
0
p
t/0C
A
B
0
T/K
A
B
273.15
甲
乙
气体等容变化图像
2.查理定律的图象
p
新知讲解
（l）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．
2.查理定律的图象——等容线
（2）一定质量气体的等容线p－T图象，其延长线经过坐标原点，斜率反映体积大小．
新知讲解
（3）一定质量气体的等容线的物理意义．
　①图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一根等容线上各状态的体积相同。
②不同体积下的等容线，斜率越大，体积越小（同一温度下，压强大的体积小）如图所示，V2新知讲解
p=CT
或
2、公式表述：
1、文字表述：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.
或
压强p与热力学温度T成正比可以表示为另外形式
3.查理定律的内容、表达式
新知讲解
（1）查理定律是实验定律，由法国科学家查理通过实验发现的．
4. 说明
（3）在p/T=C中的C与气体的种类、质量、体积有关．
（2）适用条件：气体质量一定，体积不变．
（4）一定质量的气体在等容时，升高（或降低）相同的温度，所增加（或减小）的压强是相同的．
（5）解题时前后两状态压强的单位要统一．
　注意：p与热力学温度T成正比，不与摄氏温度成正比,但压强的变化 p与摄氏温度 t的变化成正比．
新知讲解
高压锅内的食物易熟
5.应用
拓展提高
2、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
玻意耳定律
pAVA= pBVB
pB=105Pa
查理定律
pC=1.5×105Pa
课堂总结
板书设计
气体的等压变化和等容变化
气体的等压变化
气体的等容变化
适用条件
变化规律
V-T图像
适用条件
变化规律
P-T图像
新知讲解
一.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。
新知讲解
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。
新知讲解
如图所示，一定质量的某种理想气体
从A到B经历了一个等温过程，
从B到C经历了一个等容过程。
分别用pA、VA、TA和pB、VB、TB以及pC、VC、TC表示气体在A、B、C三个状态的状态参量，
那么A、C状态的状态参量间有何关系呢？
0
p
V
A
B
C
TA=TB
【问题3】如果某种气体的三个状态参量（p、V、T）都发生了变化，它们之间又遵从什么规律呢？
新知讲解
推导过程
从A→B为等温变化：由玻意耳定律
pAVA=pBVB
从B→C为等容变化：由查理定律
0
p
V
A
B
C
又TA=TB VB=VC
解得：
新知讲解
二、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.
4、气体密度式：
新知讲解
说明：
方程具有普遍性
当温度T保持不变
当体积V保持不变
当压强P保持不变
课堂练习
1、某种气体的压强为2x105 Pa,体积为1 m3,温度为200K。它经过等温过程后体积变为2m3。随后，又经过等容过程，温度变为300 K,求此时气体的压强。
解根据玻意耳定律，有
根据查理定律，有
联立上述各式可得
等温和等容变化后气体的压强为1.5x105Pa。
新知讲解
☆明确研究对象——一定质量的气体
☆选定两个状态——已知状态、待求状态
☆列出状态参量：
☆列方程求解
三、用状态方程解题思路：