第二章 3 气体的等压变化和等容变化-2020-2021学年新教材高中物理选择性必修第三册新课标辅导【精讲精练】人教版（word)

3　气体的等压变化和等容变化 　　　[学业要求与核心素养] 1．知道查理定律和盖－吕萨克定律的内容和表达式。 2．知道p-T图像和V-T图像及其物理意义。 3．能够利用查理定律和盖－吕萨克定律处理有关的气体问题。 4．知道什么是理想气体，了解实际气体可以看作理想气体的条件。 5．理解一定质量理想气体状态方程的内容和表达式，并能运用其解决有关问题。 6．能用气体分子动理论解释三个气体实验定律。 一、气体的等压变化 1．等压变化。 一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积随温度的变化。 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。 ①V＝CT或＝C(C是比例常数)。 ②(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)。 ＝或＝ (3)气体等压变化的图像如图2-3-1。 图2-3-1 (4)适用条件：气体的质量不变，压强不变。 3．分析。 一定质量的气体，不同温度下的等温线是不同的。 二、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，压强随温度的变化。 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成正比。 (2)表达式。 ①p＝CT或＝C(C是比例常数)。 ②(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)。 ＝或＝ (3)气体等容变化的图像如图2-3-2。 图2-3-2 (4)适用条件：气体的质量不变，体积不变。 三、理想气体 1．理想气体：在任何温度、任何压强下都严格遵从实验定律的气体。 2．理想气体与实际气体。 四、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，压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。 2．理想气体状态方程表达式。 ＝C(恒量)。 或＝ 3．成立条件：一定质量的理想气体。 图2-3-3 4．分析：一定质量的气体，不同温度下的等温线是不同的。 五、对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，分子的平均动能不变。体积减小时，分子的密集程度增大(填“增大”或“减小”)，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数就增多，气体的压强就增大(填“增大”或“减小”)。 2．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，分子的密集程度保持不变，温度升高时，分子的平均动能增大(填“增大”或“减小”)，分子撞击器壁的作用力变大，所以气体的压强增大(填“增大”或“减小”)。 3．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(填“增大”或“减小”)，分子撞击器壁的作用力变大，而要使压强不变，则需使影响压强的另一个因素即分子的密集程度减小，所以气体的体积增大(填“增大”或“减小”)。 |自我诊断| 1．判断下列说法的正误。 (1)查理定律的数学表达式＝C，其中C是一常量，C是一个与气体的质量、压强、温度、体积均无关的恒量。(×) (2)无论是盖－吕萨克定律的V-t图像还是V-T图像，其斜率都能表示气体压强的大小，斜率越大，压强越大。(×) (3)能用气体实验定律来解决的问题不一定能用理想气体状态方程来求解。(×) (4)对于不同的理想气体，其状态方程＝C(恒量)中的恒量C相同。(√) 2．已知湖水深度为20 m，湖底水温为4 ℃，水面温度为17 ℃，大气压强为1.0×105 Pa。当一气泡从湖底缓慢升到水面时，其体积约为原来的3.1倍。(取g＝10 m/s2，ρ水＝1.0×103 kg/m3) 知识点一　气体的等容变化 问题探究1 (1)为什么拧上盖的水杯(内盛半杯热水)放置一段时间后很难打开杯盖？ (2)打足气的自行车在烈日下曝晒，常常会爆胎，原因是什么？ 答案　(1)放置一段时间后，杯内的空气温度降低，压强减小，外界的大气压强大于杯内空气压强，所以杯盖很难打开。 (2)车胎在烈日下曝晒，胎内的气体温度升高，气体的压强增大，把车胎胀破。 [归纳升华] 1．查理定律及推论。 表示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Δp与温度的变化量ΔT成正比。 2．p-T图像和p-t图像。 (1)p-T图像：一定质量的某种气体，在等容变化过程中，气体的压强p和热力学温度T的图线是延长线过原点的倾斜直线，如图2-3-4甲所示，且V1<V2，即体积越大，斜率越小。 图2-3-4 (2)p-t图像：一定质量的某种气体，在等容变化过程中，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，如图2-3-4乙所示，等容线是一条延长线通过横轴上－273.15 ℃的倾斜直线，且斜率越大，体积越小。图像纵