2.3气体的等压变化和等容变化（第二课时）-2022-2023学年高二物理备课必备讲义（人教2019选择性必修第三册 ）

第二章 气体、固体和液体 第3节 气体的等压变化和等容变化（第二课时） 理想气体、气体实验定律的微观解释 【核心素养目标】 物理观念 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 科学思维 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 科学探究 能用气体分子动理论解释三个气体实验定律 科学态度与责任 通过理想气体、气体实验定律的微观解释知识应用的实例，感受物理中科学技术与社会的紧密联系，体会科学知识的应用价值，进一步增强学生的学习动力和科学意识。 知识点一　理想气体 【情境导入】 气体实验定律对任何气体都适用吗？为什么要引入理想气体的概念？ 【知识梳理】 1．理想气体：在 温度、 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 实际气体在温度不低于 、压强不超过 时，可以当成理想气体来处理． 【重难诠释】 1．理想气体严格遵守气体实验定律及理想气体状态方程． 2．理想气体分子本身的大小与分子间的距离相比可忽略不计，分子不占空间，可视为质点．它是对实际气体的一种科学抽象，是一种理想模型，实际并不存在． 3．理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力． 4．理想气体分子无分子势能的变化，内能等于所有分子热运动的动能之和，一定质量的理想气体内能只和温度有关． 【典例精析】 例1． (多选)下列对理想气体的理解，正确的有(　　) A．理想气体实际上并不存在，只是一种理想模型 B．只要气体压强不是很高就可视为理想气体 C．一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关 D．在任何温度、任何压强下，理想气体都遵从气体实验定律 知识点二　理想气体的状态方程 【情境导入】 如图所示，一定质量的某种理想气体从状态A到B经历了一个等温过程，又从状态B到C经历了一个等容过程，请推导状态A的三个参量pA、VA、TA和状态C的三个参量pC、VC、TC之间的关系． 【知识梳理】 1．内容：一定 的某种理想气体，在从一个状态(p1、V1、T1)变化到另一个状态(p2、V2、T2)时，压强p跟体积V的乘积与 的比值保持不变． 2．表达式：＝C或＝. 3．成立条件：一定 的理想气体． 【重难诠释】 1．对理想气体状态方程的理解 (1)成立条件：一定质量的理想气体． (2)该方程表示的是气体三个状态参量的关系，与中间的变化过程无关． (3)公式中常量C仅由气体的种类和质量决定，与状态参量(p、V、T)无关． (4)方程中各量的单位：温度T必须是热力学温度，公式两边中压强p和体积V单位必须统一，但不一定是国际单位制中的单位． 2．理想气体状态方程与气体实验定律 ＝ ⇒ 【典例精析】 例2．如图所示，粗细均匀一端封闭一端开口的U形玻璃管竖直放置，管内水银将一定质量的理想气体封闭在U形管内，当t1＝31 ℃，大气压强p0＝76 cmHg时，两管水银面相平，这时左管被封闭的气柱长L1＝8 cm，则当温度t2是多少时，左管气柱长L2为9 cm? 【规律方法】 应用理想气体状态方程解题的一般步骤 1．明确研究对象，即一定质量的理想气体； 2．确定气体在初、末状态的参量p1、V1、T1及p2、V2、T2； 3．由理想气体状态方程列式求解； 4．必要时讨论结果的合理性． 知识点三　气体实验定律的微观解释 【情境导入】 (1)气体实验定律中温度、体积、压强在微观上分别与什么相关？ (2)自行车的轮胎没气后会变瘪，用打气筒向里打气，打进去的气越多，轮胎会越“硬”．怎样从微观角度来解释这种现象？(假设轮胎的容积和气体的温度不发生变化) 【知识梳理】 1．玻意耳定律的微观解释 一定质量的某种理想气体， 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 (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多，气体的压强就 ——(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 (填“增大”或“减小”)，只有气体的体积同时 ，使分子的数密度 ，才能保持压强 (填“增大”“减小”或“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 (填“增大”或“减小”)，气体的压强 (填“增大”或“减小”)． 【重难诠释】 1．玻意耳定律 (1)宏观表现：一定质量的某种理想气体，在温度保持不变时，体积减小，压强增大；体积增大，压强减小． (2)微观解释：温度不变，分子的平均动能不变．体积越小，分子的数密度增大，单位时间内撞到单位面积器壁上的分子数就越多，气体的压强就越大，如图．