2.3气体的等压和等容变化（备课堂课件）-【上好课】2020-2021学年高二物理同步备课系列（新教材人教版选择性必修第三册）

物理选择性必修第三册 第二章 气体固体液体 第三节 气体的等压和等容变化 1、知道什么是气体的等容变化过程； 2、掌握查理定律的内容、数学表达式；理解p-t图象的物理意义； 3、知道查理定律的适用条件； 4、会用分子动理论解释查理定律。 学习目标 思维导图 一 气体的等压变化 1．气体的等压变化： 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。 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，其体积V与热力学温度T成正比。 (1)内容： (2)表达式： t O V -273.15 (3)图像:等压曲线 p1<p2 V＝CT(其中C是常量)，或 或 。 同一条直线上压强相同 p1 T O V p2 ③压强越大，斜率越小。如图2：p1>p2>p3>p4。 （4）对等压线的理解 V­t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。 V­T图像中的等压线 ①延长线通过原点的倾斜直线。 ②压强越大，斜率越小。如图3：p1>p2>p3>p4。 (5)适用条件： ①气体的质量不变 ②气体的压强不变 二 气体的等容变化 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。 1．气体的等容变化： 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： p＝CT(C是常量)，或 或 。 (3)图像: 等压线 同一条直线上体积相同 V1 V2 < t O p -273.15 V1 T O p V2 ③体积越大，斜率越小。如图2：V1>V2>V3>V4。 （4）对等容线的理解 p­t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p0是气体在0 ℃时的压强。 V­T图像中的等压线 ①延长线通过原点的倾斜直线。 ②体积越大，斜率越小。如图3：V1>V2>V3>V4。 (5)适用条件： ①气体的质量不变 ②气体的体积不变 描述气体状态的三个参量： T不变，p、V变化：玻意耳定律 V不变，p、T变化：查理定律 p不变，V、T变化：盖-吕萨克定律 若，p、V、T 都变化，会遵循什么样的规律？ 适用条件：压强不太大，温度不太低 p、V、T 某种气体的压强为2×105Pa，体积为1m3，温度为200K。它经过等温过程后体积变为2m3。随后，又经过等容变化，温度变为300K，求此时气体的压强. 例题 解： 根据查理定律，有 状态1:p1=2×105Pa，V1=1m3，T1=200K 根据玻意耳定律，有p1V1=p2V2 等温后状态2:p2=?，V2=2m3，T2=200K 等容后状态3:p3=?，V3=2m3，T3=300K 可得 可得 T1=T2 V1=V2 三 理想气体 1.定义： 在任何温度、任何压强下都严格遵从气体实验定律的气体。 2、理解： 1）理想气体是种理想化模型. 实际气体，在压强不太大，温度不太低时，可以近似看成理想气体。 2） 理想气体，忽略分子间势能，内能等于分子的总动能。 3） 四 理想气体状态方程 1、一定质量的理想气体，由初状态（p1、V1、T1）变化到末状态（p2、V2、T2）时，各量满足 . 上面两式都叫一定质量的理想气体状态方程。 2、说明 一定质量的某种理想气体. 2）适用条件： 1） 式中C与p、V、T无关，只与气体的种类和质量有关. 3 )该方程表示的是p、V、T的关系，与中间的变化过程无关。 ①当T1=T2时，p1V1=p2V2 (玻意耳定律) ②当V1=V2时， (查理定律) ③当 p1=p2时， (盖-铝萨克定律) 3）气体的三个实验定律是理想气体状态方程的特例： 3．理想气体状态方程的应用 (1)解题步骤 ①确定研究对象，即某一定质量的理想气体，分析它的变化过程； ②确定初、末两状态，准确找出初、末两状态的六个状态参量，特别是压强； ③用理想气体状态方程列式，并求解。 (2)注意： ①气体质量保持不变 ②T必须是热力学温度，公式两边p和V单位统一，可不是国际单位。 五 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，温度保持不变时，分子的平均动能是一定的。在这种情况下，体积减小时，分子的分子密集程度增大，气体的压强就增大。 3、查理定律： 一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的密集程度保持不变。在这种情况下，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强就增大。 2、盖-吕萨克定律： 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；只有气体的体积同时增大，使分子的密集程度减少，才能保持压强不变。 T 不变 V 不变 p 不变 课堂小结 一、气体等压变化， 二、气体等容变化 三、理想气体状态方程 1、三个实验定律是理想气体状态方程的特例 2、适用条件 3、应用步骤 1.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，管内水银柱将如何运动？(设原来温度相同) 　 课堂训练 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： 课堂训练 解析 所以Δp1>Δp2，即水银柱上移. 答案　水银柱上移 　 课堂训练 点睛　 同一问题可从不同角度考虑，用不同方法求解，培养同学们的发散思维能力.此类问题中，如果是气体温度降低，则ΔT为负值，Δp亦为负值，表示气体压强减小，那么降温后水银柱应该向压强减小得多的一方移动. 课堂训练 2. 如图所示，一定质量的空气被水银封闭在静置 于竖直平面的U形玻璃管内，右管上端开口且足 够长，右管内水银面比左管内水银面高h，下列 能使h变大的是(　　) A.环境温度升高 B.大气压强升高 C.沿管壁向右管内加水银 D.U形玻璃管自由下落 课堂训练 解析　对左管被封气体：p＝p0＋ph，由 ＝C(常数)，可知当温度T升高，大气压p0不变时，h变大，故A正确； 大气压升高，h变小，B错； 向右管加水银时，由温度T不变，p0不变，V变小，p增大，即h变大，C正确； U形玻璃管自由下落，水银完全失重，气体体积增加，h变大，D正确. 答案　ACD 课堂训练 谢谢 上段：＝，所以p2′＝p2， Δp2＝p2′－p2＝(－1)p2＝p2； 同理下段：Δp1＝p1. $