内容正文:
3 气体的等压变化和等容变化
[定位·学习目标]
1.知道气体的等压变化,掌握盖-吕萨克定律并能应用于简单问题,理解V-T图像的物理意义。
2.知道气体的等容变化,掌握查理定律并能应用于简单问题,理解p-T图像的物理意义。
3.了解理想气体模型,知道实际气体在什么情况下可以看成理想气体。
4.会用气体分子动理论的知识和统计观点解释气体实验定律。
探究·必备知识
知识点一 气体的等压变化
1.等压变化
一定质量的某种气体,在 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 。
(2)公式:V= 或 。
(3)适用条件:气体 一定, 不变。
3.等压变化的图像
在V-T图像中,等压线是一条 的直线。
压强
正比
CT
质量
压强
过原点
如图用红色液体封闭烧瓶内的气体,双手捂住烧瓶。
(1)红色液体怎样移动?
答案:(1)红色液体向上移动。
(2)红色液体移动时,瓶内的气体压强如何变化?
答案:(2)不变。
(3)这说明了什么?
答案:(3)一定质量的某种气体,在压强保持不变时,温度升高,体积增大。
知识点二 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, 随 变化的过程叫作气体的等容变化。
2.查理定律
(1)内容:一定质量的某种气体,在体积 的情况下,压强p与热力学温度T成 。
(2)公式:p= 或 。
(3)适用条件:气体的 一定, 不变。
压强
温度
不变
正比
CT
质量
体积
3.等容变化的图像
(1)p-t图像中的等容线不过原点,但反向延长线交t轴于 。
(2)p-T图像中的等容线是一条 。
-273.15 ℃
过坐标原点的直线
我国民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病,即先加热罐中气体,然后迅速将火罐开口端紧压在人体的皮肤上,待火罐冷却后,火罐就被紧紧地“吸”在皮肤上。请思考:
(1)在给拔罐容器内的空气加热后,容器内温度升高,容器内的压强怎样变化?
答案:(1)容器开口与外界连通,压强保持不变。
(2)把拔罐容器放在人的后背,拔罐容器为什么能吸附在后背上?
(3)在p-t坐标系中作出气罐扣在人身上后气罐内气体的等容变化图像。
答案:(3)等容变化图像如图所示,气体由初态A变化到末态B。
知识点三 理想气体
1.理想气体
在任何温度、任何压强下都遵从 的气体。
2.理想气体与实际气体
在温度 零下几十摄氏度、压强 大气压的几倍时,可把实际气体当成理想气体来处理。
气体实验定律
不低于
不超过
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 到另一状态时,尽管压强p、体积V和温度T都可能改变,但是压强p跟体积V的乘积与 .
之比却 。
(2)表达式: =C。
(3)成立条件:一定质量的 。
变化
热力学温度T
保持不变
理想气体
知识点四 气体实验定律的微观解释
1.玻意耳定律
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。在这种情况下,体积减小时,分子的 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 。这就是玻意耳定律的微观解释。
温度
数密度
增大
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 增大;只有气体的
同时增大,使分子的 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 保持不变。在这种情况下,温度升高时,分子的 增大,气体的 就增大。这就是查理定律的微观解释。
平均动能
体积
数密度
数密度
平均动能
压强
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”。
(1)怎样用分子动理论的观点来解释这种现象?
答案:(1)轮胎的容积不发生变化,随着气体不断地打入,轮胎内气体分子的密集程度不断增大,故气体压强不断增大,轮胎会越来越“硬”。
(2)微观上气体的压强与什么因素有关?
答案:(2)与分子的数密度和分子的平均动能有关。
突破·关键能力
要点一 对盖-吕萨克定律的理解与应用
全国热气球锦标赛是国内规模最大、竞赛