第2章 3 气体的等压变化和等容变化（教师用书word）-2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册【精讲精练】人教版

3　气体的等压变化和等容变化 [学业要求] 1．知道盖­吕萨克定律和查理定律的内容和表达式。 2．知道p­T图像和V­T图像及其物理意义。 3．能够利用盖­吕萨克定律和查理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的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是常量)。 ②＝　　或＝　　(V1、T1和V2、T2分别表示气体在不同状态下的体积和热力学温度)。 (3)气体等压变化的图像如图。 (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是常量)。 ②＝　　或＝　　(p1、T1和p2、T2分别表示气体在不同状态下的压强和热力学温度)。 (3)气体等容变化的图像如图。 (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，在从某一状态变化到另一状态时，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 ＝或＝C(恒量)。 3．成立条件：一定质量的__理想气体__。 五、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，分子的平均动能是一定的。体积减小时，分子的数密度__增大__(填“增大”或“减小”)，单位时间内、单位面积上碰撞器壁的分子数就增多，气体的压强就__增大__(填“增大”或“减小”)。 2．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”)；只有气体的体积同时__增大__(填“增大”或“减小”)，使分子的数密度减小，才能保持压强不变。 3．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，分子的数密度保持不变，温度升高时，分子的平均动能__增大__(填“增大”或“减小”)，所以气体的压强__增大__(填“增大”或“减小”)。 1．下列说法正确的是(　　) A．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 B．无论是盖­吕萨克定律的V­t图像还是V­T图像，其斜率都能表示气体压强的大小，斜率越大，压强越大 C．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 D．对于不同的理想气体，其状态方程＝C(恒量)中的恒量C相同 答案　D 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 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．p­T图像和p­t图像。 (1)p­T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，如图甲所示，且V1<V2，即体积越大，斜率越小。 (2)p­t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。 　 如图所示，圆柱形汽缸倒置在水平地面上，汽缸内部封有一定质量的气体。已知汽缸质量为10 kg，缸壁厚度不计，活塞质量为5 kg，其横截面积为50 cm2，所有摩擦不计。当缸内气体温度为27 ℃时，活塞刚好与地面相接触，但对地面无压力。(已知大气压强为p0＝1.0×105 Pa)求： (1)此时封闭气体的压强； (2)现使汽缸内气体温度升高，当汽缸恰对地面无压力时，缸内气体温度为多少。 [解析]　(1) 当缸内气体温度为27 ℃时，活塞刚好