第二章 第3节 气体的等压变化和等容变化-【高考领航】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第三册同步核心辅导与测评教师用书（人教版）

第3节　气体的等压变化和等容变化 核心素养要求 核心素养呈现 1.知道什么是等容变化，理解查理定律的内容和公式． 2.掌握等容变化的p ­T图线、物理意义并会应用． 3.知道什么是等压变化，理解盖­吕萨克定律的内容和公式． 4.掌握等压变化的V­T图线、物理意义并会应用. 　气体的等压变化 1．等压变化 质量一定的气体，在压强不变的条件下，体积随温度的变化． 2．盖­吕萨克定律 (1)文字表述：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)公式表达：V＝CT或. ＝或＝ (3)适用条件：气体质量一定；气体压强不变． (4)等压变化的图像：由V＝CT可知在V­T坐标系中，等压线是一条延长线通过坐标原点的倾斜的直线．对于一定质量的气体，不同等压线的斜率不同．斜率越小，压强越大，如图所示，p2＞p1(选填“>”或“<”). 1．一定质量的气体，若体积变大，则温度一定升高．(×) 2．一定质量的某种气体，在压强不变时，其V­T图像是过原点的直线．(√) 3．pV＝C，＝C，三个公式中的常数C是同一个数值．(×) ＝C， 　气体的等容变化 1．等容变化 一定质量的气体在体积不变时压强随温度的变化． 2．查理定律 (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． (2)公式表达：p＝CT或. ＝或＝ (3)图像：从图甲可以看出，在等容过程中，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．但是，如果把图甲中的直线AB延长至与横轴相交，把交点当作坐标原点，建立新的坐标系(如图乙所示)，那么这时的压强与温度的关系就是正比例关系了．图乙坐标原点的意义为气体压强为0时，其温度为0 K．可以证明，新坐标原点对应的温度就是0 K. 甲　　　　　　　乙 (4)适用条件：气体的质量一定，气体的体积不变． 炎热的夏天，给汽车轮胎充气时，一般都不充得太足；给自行车轮胎打气时，也不能打得太足．这是什么原因呢？ 提示：车胎在炎热的夏天被日光暴晒，车胎里气体的温度上升，气体的压强将增大，当压强达到车胎能承受的最大压强时，温度再升高车胎就会胀破． 　理想气体 1．理想气体 在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体． 2．理想气体与实际气体 在温度不低于零下几十摄氏度、压强不超过大气压的几倍的条件下，把实际气体当做理想气体来处理． 1．实际气体在常温常压下可看作理想气体．(√) 2．能严格遵守气体实验定律的气体是理想气体．(√) 3．理想气体在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律．(√) 　 [思考探究] 　如图所示为压强不变时体积与温度的关系图线，试根据图像回答下列问题： (1)简述盖­吕萨克定律． (2)试写出摄氏温标下，盖­吕萨克定律的数学表达式． 提示：(1)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)盖­吕萨克定律可表示成V0(V0为气体在0 ℃时的体积)．，运用等比定理可得V1＝V0＋＝或＝ [思维深化] 1．盖­吕萨克定律的适用范围 压强不太大，温度不太低．原因：当温度较低，压强较大时，气体会液化，定律不再适用． 2．公式变式 由， ＝　得＝ 所以ΔV＝T1V1，ΔT＝ 3．等压线 (1)V­T图像 ①意义：反映了一定质量的气体在等压变化中体积与热力学温度T成正比． ②图像：过原点的直线． ③特点：斜率越大，压强越小． (2)V­t图像 ①意义：反映了一定质量的气体在等压变化中体积与摄氏温度t成线性关系． ②图像：倾斜直线，延长线与t轴交点为－273.15 ℃. ③特点：连接图像中的某点与(－273.15 ℃，0)，连线的斜率越大，压强越小． 　如图甲是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的V ­T图像，已知气体在状态A时的压强是1.5×105 Pa. 甲　　　　　　　　　乙 (1)说出A→B过程中压强变化的情形，并根据图像提供的信息，计算图中TA的值． (2)请在图乙所示坐标系中，作出由状态A经过状态B变为状态C的p ­T图像，并在图像相应位置上标出字母A、B、C.如果需要计算才能确定有关坐标值，请写出计算过程． 思路点拨：(1)在根据图像判断气体的状态变化时，首先要确定横、纵坐标表示的物理量，其次根据图像的形状判断各物理量的变化规律． (2)在气体状态变化的图像中，图线上的一个点表示一定质量气体的一个平衡状态，一个线段表示气体状态变化的一个过程． 解析：(1)由图像可知A→B为等压过程，根据盖－吕萨克定律可得×300 K＝200 K. TB＝，所以TA＝＝ (2)根据查理定律得×1.5×105 Pa＝2.0×105 Pa. pA＝pB＝pB＝pB＝，pC＝＝ 则可画出由状态A→B→C的p ­T图像如图所示