2.3 气体的等压变化和等容变化——2022-2023学年高二物理新教材基础+巩固+提升三级跳

新教材 基础 巩固 提升三级跳 第二章 气体、固体和液体 2.3 气体的等压变化和等容变化 基础知识 知识点梳理： 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叫作气体的等压变化。 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)公式：V＝CT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>(选填“>”或“<”)p1。 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)公式：p＝CT或＝。 (3)等容变化的图像：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。 说明：气体做等容变化时，压强p与热力学温度T成正比，即p∝T，不是与摄氏温度t成正比，但压强变化量Δp与热力学温度变化量ΔT和摄氏温度的变化量Δt都是成正比的，即Δp∝ΔT、Δp∝Δt。 三、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，把实际气体看成理想气体来处理。 3．理想气体的状态方程 (1)内容 一定质量的某种理想气体，在从某一状态变化到另一状态时，尽管压强p、体积V、温度T都可能改变，但是压强p跟体积V的乘积与热力学温度T之比保持不变。 (2)表达式 ①＝；②＝C。 (3)成立条件 一定质量的理想气体。 说明：理想气体是一种理想化模型，是对实际气体的科学抽象。题目中无特别说明时，一般都可将实际气体当成理想气体来处理。 四、对气体实验定律的微观解释 用分子动理论可以定性解释气体的实验定律。 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，分子的数密度增大，单位时间内，单位面积上碰撞器壁的分子数就多，气体的压强就增大。这就是玻意耳定律的微观解释。 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，使分子的数密度减小，才能保持压强不变。这就是盖—吕萨克定律的微观解释。 3．查理定律 一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的数密度保持不变。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。这就是查理定律的微观解释。 预习基础： 一、判断题 1．判断下列说法的正误． （1）理想气体在超低温和超高压时，气体的实验定律不适用了．( ) （2）对于不同的理想气体，其状态方程＝C中的常量C相同．( ) （3）一定质量的理想气体，温度和体积均增大到原来的2倍时，压强增大到原来的4倍．( ) （4）一定质量的某种理想气体，若p不变，V增大，则T增大，是由于分子数密度减小，要使压强不变，需使分子的平均动能增大．( ) 二、填空题 2．获得压缩气体的两种方式：一是在温度一定时，通过_______而增加气体的压强；二是在体积一定时，通过_______而增加气体的压强，从而获得压缩气体。 3．一定质量的气体，保持压强不变，它在30℃时的体积和它在10℃时的体积之差是它在0℃时体积的________． 4．某同学利用DIS实验系统研究一定质量的理想气体的状态变化，实验后计算机屏幕显示如图所示的的P - t图像。由A→B的过程中气体体积________（选填“变大”、“变小”、“保持不变”）；若在状态B时气体的体积为VB= 3L，气体在状态C的体积为_________L。 5．密封食品直接利用微波炉加热时容易出现炸开现象，原因是包装袋内部温度急剧升高时，内部气体压强增大。所以在加热食物时，必须留一些透气孔，缓慢加热时，内部气体压强______（填“大于”、“小于”或“等于”）外界气体压强，此过程内部气体单位体积内分子个数______（填“增大”、“减小”或“不变”）。 6．如图，玻璃杯竖直固定开口向下，不计重力的塑料片封住重为G的液柱和气体。已知：玻璃杯的横截面积为S1，塑料