第02章 第08节 气体实验定律(Ⅱ)-【创新设计】2019版同步课堂讲义物理（粤教版选修3-3）

第八节　气体实验定律(Ⅱ) [目标定位]　1.了解一定质量的某种气体的等容变化与等压变化．　2.知道查理定律与盖—吕萨克定律的表达式及适用条件．　3.理解p－T图象与V－T图象的物理意义．　4.会运用气体变化规律解决实际问题． 一、查理定律 1．等容过程 气体在体积保持不变的情况下发生的状态变化过程，叫做等容过程． 2．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．即p∝T，也可以表达为＝或＝. 3．等容曲线，如图2－8－1所示． 图2－8－1 二、盖·吕萨克定律 1．等压过程：一定质量的某种气体，在压强不变时体积随温度的变化． 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，体积与热力学温度成正比． 数学表达式：＝K或＝. 3．等压曲线，(如图2－8－2所示) 图2－8－2 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 一、气体的等容变化与查理定律 1．查理定律的表述 (1)＝＝C(恒量) (2)＝ 图2－8－3 2．p －T图中的等容线 (1)p­T图中等容线是一条通过原点的倾斜直线． (2)斜率k＝＝C(常数)与气体体积有关，体积越大，斜率越小．如图2－8－3所示，四条等容线的关系为：V1>V2>V3>V4. 例1　电灯泡内充有氦氩混合气体，如果要使电灯泡内的混合气体在500 ℃时的压强不超过一个大气压，则在20 ℃的室温下充气，电灯泡内气体压强至多能充到多大？ 答案　0.38 atm 解析　由于电灯泡容积不变，故气体为等容变化，[来源:学科网ZXXK] 设500 ℃时压强为p1，t2＝20 ℃时的压强为p2. 由题意可知：T1＝(500＋273)K＝773 K p1＝1 atm　T2＝(20＋273) K＝293 K　p2＝？ 由查理定律：＝，所以p2＝T2＝×293 atm＝0.38 atm. 例2　(双选)如图2－8－4所示，是一定质量的理想气体的某种状态变化过程，对这三个过程的以下说法中正确的是(　　) 图2－8－4 A．a→d过程气体的体积增加 B．b→d过程气体的体积不变[来源:Zxxk.Com] C．c→d过程气体的体积增加 D．a→d过程气体的体积不变 答案　AB 解析　一定质量的理想气体的某种状态变化时，若体积不变，在p－T图中，是一条过原点的倾斜直线，斜率的大小与气体的体积有关，斜率越小，体积越大；斜率越大，体积越小． 二、等压变化与盖—吕萨克定律 1．盖—吕萨克定律的表述 (1)＝＝C(恒量) (2)＝ 图2－8－5 2．V­T图中的等压线 如图2－8－5所示为V­T图中的等压线，这是一条通过原点的倾斜直线，直线斜率k＝＝C，斜率越大，常量C越大，压强越小．在图中给出的四条等压线的关系为：p1>p2>p3>p4. 例3　一容器中装有某种气体，且容器上有一小孔跟外界大气相通，原来容器内气体的温度为27 ℃，如果把它加热到127 ℃，从容器中逸出的空气质量是原来质量的多少倍？ 答案　倍 解析　设逸出的气体被一个无形的膜所密闭，以容器中原来的气体为研究对象，初态V1＝V，T1＝300 K；末态V2＝V＋ΔV，T2＝400 K， 由盖—吕萨克定律＝，得＝， 代入数据得ΔV＝， 又因为m＝ρV，故＝＝＝. 借题发挥　此题从容器中逸出空气来看是一个变质量问题，为转化为等压变化问题，从而把逸出的空气看成气体的膨胀，因小孔跟外界大气相通，所以压强不变．因此符合盖—吕萨克定律． 三、三个气体实验定律的微观解释 1．玻意耳定律 (1)宏观表现：一定质量的某种理想气体，在温度保持不变时，体积减小，压强增大，体积增大，压强减小． (2)微观解释：温度不变，分子的平均动能不变．体积越小，分子越密集，单位时间内撞到单位面积器壁上的分子数就越多，气体的压强就越大． 2．查理定律 (1)宏观表现：一定质量的某种理想气体，在体积保持不变时，温度升高，压强增大，温度降低，压强减小． (2)微观解释：体积不变，则分子密集程度不变．温度升高，分子平均动能增大，分子撞击器壁的作用力变大，所以气体的压强增大． 3．盖—吕萨克定律 (1)宏观表现：一定质量的某种理想气体，在压强不变时，温度升高，体积增大，温度降低，体积减小． (2)微观解释：温度升高，分子平均动能增大，撞击器壁的作用力变大，而要使压强不变，则需影响压强的另一个因素分子密度减小，所以气体的体积增大． 例4　(双选)对一定质量的理想气体，下列说法正确的是(　　) A．体积不变，压强增大时，气体分子的平均动能一定增大 B．温度不变，压强减小时，气体的密度一定减小 C．压强不变，温度降低时，气体的密度一定减小 D．温度升高，压强和体积都可能不变 答案　AB 解析　根据气体压强、体积、温度的关系可知，体积不变，压强增大时，温度升高，气体分子的平均