江苏省盐城市时杨中学（人教版）高二物理选修3-3学案：8.1气体的等温变化

8.1气体的等温变化
一、课前预习：
（一）玻意耳定律
1.内容:一定质量的某种气体,在温度保持不变的情况下,压强p和体积V成_____。
2.公式:_____(常量)或__________。
3.适用条件:气体质量不变、_____不变。(2)气体_____不太低、_____不太大。
（二）气体等温变化的p
-V图像
1.p
-V图像:一定质量的气体的p
-V图像为一条_______,如图。
2.p
-
图像：一定质量的理想气体的p
-
图像为过原点的_________，
二、课堂探究：
探究一：探究气体等温变化的规律
在用如图所示的装置做“探究气体等温变化的规律”实验时:
1、实验中如何保证气体的质量和温度不变
2、实验中可观察到什么现象 为验证猜想,可采用什么方法对实验数据进行处理
探究二：探究玻意耳定律
1、玻意耳定律的数学表达式为pV=C,其中C是一常量,C是不是一个与气体无关的恒量
2、玻意耳定律成立的条件是气体的温度不太低、压强不太大,那么为什么在压强很大、温度很低的情况下玻意耳定律就不成立了呢
探究三：气体等温变化的p
-V图像
1.如图为气体等温变化的p
-V图像,你对图像是怎样理解的
2、如图，p
-
图像是一条过原点的直线，更能直观描述压强与体积的关系，为什么直线在原点附近要画成虚线？两条直线表示的温度高低有什么关系？
三、课堂训练：
1、关于“探究气体等温变化的规律”实验,下列说法正确的是(
)
A.实验过程中应保持被封闭气体的质量和温度不发生变化
B.实验中为找到体积与压强的关系,一定要测量空气柱的横截面积
C.为了减小实验误差,可以在柱塞上涂润滑油,以减小摩擦
D.处理数据时采用p
-
图像,是因为p
-
图像比p
-V图像更直观
2、某自行车轮胎的容积为V，里面已有压强为p0的空气，现在要使轮胎内的气压增大到p，设充气过程为等温过程，空气可看作理想气体，轮胎容积保持不变，则还要向轮胎充入温度相同，压强也是p0，体积为(
)的空气。
A.
B.
C.(
-1)V
D.(
+1)V
四、课后练习：
3、如图所示为一定质量的气体在不同温度下的两条p
-
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p
-
图线的延长线是经过坐标原点的
C.T1>T2
D.T14、为了将空气装入气瓶内,现将一定质量的空气等温压缩,下列图像能正确表示该过程中空气的压强p和体积V关系的是
(
)
8.2气体的等容变化和等压变化
一、课前预习：
（一）气体的等容变化
1.等容变化:一定质量的某种气体,在体积不变时,_____随_____的变化。
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_____。
(2)表达式：①_____或_____(C是比例常数)。
②__________或__________(p1、T1和p2、T2分别表示1、2两个不同状态下的压强和热力学温度)。
(3)图像：
(4)适用条件：气体的_____一定，_____不变。
(5)查理定律是_____定律，是由法国科学家查理发现的。
（二）气体的等压变化
1.等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，
_____随_____的变化。
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。
(2)表达式：①
_____或_____(C是比例常数)。
②__________或__________(V1、T1和V2、T2分别表示1、2两个不同状态下的体积和热力学温度)。
(3)图像:
(4)适用条件:气体_____一定,_____不变。
(5)盖—吕萨克定律是通过_____发现的。
二、课堂探究：
探究一：探究气体的等容变：在等容过程中,试回答下列问题:
(1)气体的压强p与摄氏温度t是不是成正比例关系
(2)写出摄氏温标下查理定律的数学表达式。
(3)在摄氏温标下应该怎样表述查理定律。
探究二：探究气体的等压变化：
一定质量的气体发生等压变化过程中,试回答下列问题:
(1)气体的体积V与摄氏温度t是不是正比例关系
(2)写出摄氏温标下盖—吕萨克定律的数学表达式。
(3)在摄氏温标下应该怎样表述盖—吕萨克定律。
三、课堂训练：
1、如图甲所示,容器A和B分别盛有氢气和氧气,用一段水平细玻璃管连通,管内有一段水银柱将两种气体隔开。当氢气的温度为0℃、氧气温度为20℃时,水银柱保持静止。判断下列情况下,水银柱将怎样移动
(1)两气体均升高20℃;
(2)氢气升高10℃,氧气升高20℃;
(3)若初状态如图乙所示且气体初温相同,则当两气体均降低10℃时,水银柱怎样移动
2、如图所示,一圆柱形容器竖直放置,
通过活塞封闭着摄氏温度为t的理想气体。活塞的质量为m,横截面积为S,与容器底部相距h。现通过电热丝给气体加热一段时间,结果活塞缓慢上升了h,已知大气压强为p0,重力加速度为g,不计器壁向外散失的热量及活塞与器壁间的摩擦,求:(
1)气体的压强;(2)这段时间内气体的温度升高了多少
四、课后练习：
3、如图所示，A汽缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体，温度为27
℃，活塞与汽缸底部距离为h，活塞截面积为S。汽缸中的活塞通过滑轮系统挂一重物，质量为m。若不计一切摩擦，当气体的温度升高10
℃且系统稳定后，求重物m下降的高度。
8.3理想气体的状态方程
一、课前预习：
（一）理想气体
在_________、_________下都严格遵从气体实验定律的气体。
（二）理想气体状态方程
1.内容:一定质量的某种理想气体,在从状态1变化到状态2时,尽管p、V、T都可能改变,但是___________的乘积与____________的比值保持不变。
2.表达式：(1)______________
(2)______。
3.成立条件:一定质量的_________。
4.理想气体状态方程与实验定律的关系：
(1)当一定质量理想气体_____不变时,由理想气体状态方程得pV=C,即___________。
(2)当一定质量理想气体_____不变时,由理想气体状态方程得
=C,即_________。
(3)当一定质量理想气体_____不变时,由理想气体状态方程得
=C,即_______________。
二、课堂探究：
探究一：理想气体
1.在任何温度、任何压强下理想气体都严格遵从三个实验定律，那么实际气体严格遵守气体实验定律吗？
2.试从以下两个角度,结合与分子间距离的
( http: / / www.21cnjy.com )关系分析理想气体在微观上的两个特点:(1)分子自身大小:_____________________________________。
(2)分子间相互作用力:__________________________________________。
探究二：理想气体状态方程
1.在理想气体状态方程的推导过程中,先后经历了等温变化、等容变化两个过程,是否表示始末状态参量的关系与中间过程有关
2.请结合状态参量pA、VA、TA与pC、VC、TC,让气体先经历等容过程,再经历等压过程,来推导出理想气体状态方程。
三、课堂训练：
1、关于对理想气体及其状态方程的理解,下列说法中正确的是
(
)
A.理想气体是一种理想化的物理模型,实际并不存在
B.所有的实际气体在任何情况下,都可以看成理想气体
C.一定质量的理想气体,如果内能增大,其温度一定升高
D.氦气是液化温度最低的气体,所以氦气在任何情况下均可视为理想气体
E.对于一定质量的气体,无论在何种温度和压强下,对于三个状态参量p、V、T,恒=C(定值)
2、对于一定质量的气体,下列说法正确的是
(
)
A.玻意耳定律对任何压强的气体都适用
B.盖-吕萨克定律对任意温度的气体都适用
C.常温常压下的各种气体,可以当作理想气体
D.在压强不变的情况下,它的体积跟温度成正比
3、使一定质量的理想气体按图甲中箭头所示的顺序变化,图中BC段是以纵轴和横轴为渐近线的双曲线。
(1)已知气体在状态A的温度TA=300K,求气体在状态B、C和D的温度各是多少。
(2)将上述状态变化过程在图乙中画成用体积V和温度T表示的图线(图中要标明A、B、C、D四点,并且要画箭头表示变化的方向)。说明每段图线各表示什么过程。
四、课后练习：
4、一定质量的理想气体,在某一平衡状态下的
( http: / / www.21cnjy.com )压强、体积和温度分别为p1、V1、T1,在另一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p2、V2、T2,下列关系正确的是
(
)
A.p1=p2,V1=2V2,T1=T2
B.p1=p2,V1=V2,T1=2T2
C.p1=2p2,V1=2V2,T1=2T2
D.p1=2p2,V1=V2,T1=2T2
5、一定质量的理想气体,由状态a经b变化到c,如图所示,则图中能正确反映出这一变化过程的是
(
)
( http: / / www.21cnjy.com )
( http: / / www.21cnjy.com )
6、如图所示,一定质量的某种理想气体,由状
( http: / / www.21cnjy.com )态A沿直线AB变化到状态B,A、C、B三点所对应的热力学温度分别记为TA、TC、TB,在此过程中,气体的温度之比TA∶TB∶TC为
(
)
A.1∶1∶1
B.1∶2∶3
C.3∶3∶4
D.4∶4∶3
8.4气体热现象的微观意义
一、课前预习：
（一）随机性与统计规律
1.必然事件:在一定条件下_____出现的事件。
2.不可能事件:在一定条件下_______出现的事件。
3.随机事件:在一定条件下_____出现,也_______出现的事件。
4.统计规律:大量_________的整体表现出的规律。
（二）气体分子运动的特点
1.运动的自由性:由于气体分子间的距离比较大,分子间作用力很弱。通常认为,气体分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外,不受力而做_____________,因而气体会充满它能达到的整个空间。
2.运动的无序性:分子的运
( http: / / www.21cnjy.com )动杂乱无章,在某一时刻,向着______________运动的分子都有,而且向各个方向运动的气体分子数目都_____。
3.运动的高速性:常温下大多数气体分子的速率都达到数百米每秒,在数量级上相当于子弹的速率。
（三）气体温度的微观意义
1.温度越高,分子的热运动_______。
2.气体分子速率呈“_______、_______”的规律分布。
3.理想气体的热力学温度T与分子的平均动能
成正比,即________,表明_____是分子平均动能的标志。
（四）气体压强的微观意义
1.气体压强是大量气体分子___________器壁而产生的。
2.影响气体压强的两个因素:
(1)气体分子的_________;(2)分子的_________。
（五）对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
( http: / / www.21cnjy.com ),温度保持不变时,分子的_________是一定的。在这种情况下,体积减小时,分子的_________增大,气体的压强就增大。
2.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______保持不变。在这种情况下,温度升高时,分子的____增大,气体的压强就增大。
3.盖—吕萨克定律:一定质量的某种
( http: / / www.21cnjy.com )理想气体,温度升高时,分子的_________增大。只有气体的体积同时增大,使分子的________减小,才能保持压强不变。
二、课堂探究：
探究一、探究气体分子运动的特点
1.少量分子的运动是杂乱无章的,但大量分子的运动遵从统计规律,你能总结出气体分子运动的特点吗
2、结合“氧气分子在0℃和100℃时的速率分布图像”,讨论,如何理解“温度是分子平均动能的标志”
探究二、气体压强的微观意义
1.尝试用分子动理论的观点来解释气体压强产生的原因。
2.试从宏观和微观的角度来分析影响气体压强大小的因素有哪些
探究三、对气体实验定律的微观解释
1.试回顾玻意耳定律的内容,并尝试从微观角度解释玻意耳定律。
2.试回顾查理定律的内容,并尝试从微观角度解释查理定律。
3.试回顾盖—吕萨克定律的内容,并从微观角度解释盖—吕萨克定律。
三、课堂训练：
1、对于气体分子的运动,下列说法正确的是
(
)
A.一定温度下某理想气体的分子的碰撞虽然十分频繁,但同一时刻,每个分子的速率都相等
B.一定温度下某理想气体的分子速率一般不相等,但速率很大和速率很小的分子数目相对较少
C.一定温度下某理想气体的分子做杂乱无章的运动可能会出现某一时刻所有分子都朝同一方向运动的情况
D.一定温度下某理想气体,当温度升高时,其中某10个分子的平均动能可能减小
2、对于一定质量的理想气体,下列叙述中正确的是(
)
A.当分子热运动变剧烈时,压强必变大
B.当分子热运动变剧烈时,压强可以不变
C.当分子间的平均距离变大时,压强必变小
D.当分子间的平均距离变大时,压强必变大
3、一定质量的某种理想气体,在压强不变的条件下,如果体积增大,则
(
)
A.气体分子的平均动能增大
B.气体分子的平均动能减小
C.气体分子的平均动能不变
D.条件不足,无法判定气体分子平均动能的变化情况
四、课后练习：
4、封闭在汽缸内一定质量的气体,如果保持气体体积不变,当温度升高时,下列说法正确的是
(
)
A.气体的密度变大
B.气体的压强增大
C.分子的平均动能减小
D.气体在单位时间内撞击器壁单位面积的分子数增多