第07讲 气体的等压变化和等容变化【帮课堂】2021-2022学年高二物理同步精品讲义（人教版2019选择性必修第三册）

第07讲 气体的等压变化和等容变化 ( 目标导航 ) 课程标准 课标解读 1.通过实验，了解气体实验定律。知道理想气体模型。 2.能用分子动理论和统计观点解释气体压强和气体实验定律。 1.知道什么是等压变化和等容变化。 2.知道盖－吕萨克定律和查理定律的内容和表达式，并会进行相关计算。 3.了解p－T图像和V－T图像及其物理意义。 4.了解理想气体的模型，并知道实际气体看成理想气体的条件。 5.掌握理想气体状态方程的内容和表达式，并能应用方程解决实际问题。 6.能用气体分子动理论解释三个气体实验定律。 ( 知识精讲 ) 知识点01 气体的等压变化和等容变化 （一）气体的等压变化 1．等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度变化的过程。 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：V＝CT或＝. (3)适用条件：气体的质量和压强不变。 (4)图像：如图所示： V－T图像中的等压线是一条过原点的直线． （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，压强随温度变化的过程； 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或＝. (3)适用条件：气体的质量和体积不变。 (4)图像：如图所示． ①p－T图像中的等容线是一条过原点的直线． ②p－t图像中的等容线不过原点，但反向延长线交t轴于－273.15 ℃. 【知识拓展】 （一）气体的等压变化 1．盖－吕萨克定律及推论 表示一定质量的某种气体从初状态(V、T)开始发生等压变化，其体积的变化量ΔV与热力学温度的变化量ΔT成正比． 2．V－T图像和V－t图像 一定质量的某种气体，在等压变化过程中 (1)V－T图像：气体的体积V随热力学温度T变化的图线是过原点的倾斜直线，如图甲所示，且p1<p2，即斜率越小，压强越大． (2)V－t图像：体积V与摄氏温度t是一次函数关系，不是简单的正比例关系，如图乙所示，等压线是一条延长线通过横轴上－273.15 ℃的倾斜直线，且斜率越大，压强越小，图像纵轴的截距V0是气体在0 ℃时的体积。 3．应用盖－吕萨克定律解题的一般步骤 (1)确定研究对象，即被封闭的一定质量的气体； (2)分析被研究气体在状态变化时是否符合定律的适用条件：质量一定，压强不变； (3)确定初、末两个状态的温度、体积； (4)根据盖－吕萨克定律列式求解； (5)求解结果并分析、检验。 （二）气体的等容变化 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与热力学温度的变化量ΔT成正比． 2．p－T图像和p－t图像 一定质量的某种气体，在等容变化过程中 (1)p－T图像：气体的压强p和热力学温度T的关系图线是过原点的倾斜直线，如图甲所示，且V1<V2，即体积越大，斜率越小。 (2)p－t图像：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．图像纵轴的截距p0是气体在0 ℃时的压强． 3．应用查理定律解题的一般步骤 (1)确定研究对象，即被封闭的一定质量的气体； (2)分析被研究气体在状态变化时是否符合定律的适用条件：质量一定，体积不变； (3)确定初、末两个状态的温度、压强； (4)根据查理定律列式求解； (5)求解结果并分析、检验。 【即学即练1】开尔文借鉴他人的研究成果，合理外推，建立了热力学温标，他所依据的实验事实是（　　） A．一定质量的气体，体积不变，压强与摄氏温度成线性关系 B．一定质量的气体，压强不变，体积与摄氏温度成线性关系 C．一定质量的气体，温度不变，压强与体积成反比 D．一定质量的气体，压强不变，体积与温度成正比 【答案】A 【解析】如图所示，在气体等容变化过程中，压强p与摄氏温度t成一次函数关系，不是简单的正比例关系。但是如果把直线AB延长至与横轴相交，把交点作为坐标原点，建立新的坐标系，那么这时的压强与温度的关系就是正比例关系了，由此建立的新坐标系的原点就是热力学温度的零度，而原坐标系的原点对应热力学温度的273.15K。开尔文正是借鉴了上述实验事并做了合理外推从而建立了热力学温标，故选A。 【即学即练2】图示为一定质量的某种气体的等容或等压变化图象，下列关于这两个图象的说法正确是（　　） A．甲是等容线，乙是等压线 B．乙图中线与t轴交点对应的温度是273.15℃，而甲图中线与t轴的交点不一定是273.15℃ C．由乙图可知，一定质量的气体，在任何情况下都是P与t成直线关系 D．乙图表明温度每升高1℃，压强增加相同，但甲