第二章 7 5.第2课时 气体实验定律的微观解释和理想气体的状态方程-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修3同步课堂高效讲义教师用书（教科版）

第2课时　气体实验定律的微观解释和理想气体的状态方程 【核心素养目标】 物理观念 知道什么是理想气体，理解理想气体的状态方程。 科学思维 推导理想气体的状态方程；从微观上解释气体实验定律。 一、气体实验定律的微观解释 1．等温变化：一定质量的气体，温度不变时，意味着分子的平均动能是一定的。气体体积越小，分子的密集程度越大，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数就多，气体的压强就越大。 2．等容变化：一定质量的气体，体积保持不变，则单位体积中的分子数也保持不变。温度升高时，分子热运动的平均动能增大，使得单位时间内撞击到器壁单位面积上的分子数增多，同时也使得分子撞击器壁时对器壁的撞击力增大，从而使得气体的压强随之增大。 3．等压变化：一定质量的气体，温度升高时，分子的热运动的平均动能增大，这会使气体对器壁的压强增大。只有气体的体积增大，使气体分子的密集程度减小，才能保持压强不变。 二、理想气体 1．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 实际气体在温度不太低、压强不太大的条件下，可以当成理想气体来处理。 2．理想气体的状态方程 (1)内容：一定质量的某种理想气体，在某一个状态A(p1、V1、T1)变化到另一个状态B(p2、V2、T2)时，压强p跟体积V的乘积与热力学温度T的比值保持不变。 (2)表达式：＝C。 (3)成立条件：一定质量的理想气体。 学生用书↓第52页 1．判断正误 (1)一定质量的某种理想气体，若T不变，p增大，则V减小，是由于分子撞击器壁的作用力变大。(　　) (2)一定质量的某种理想气体，若V不变，T增大，则p增大，是由于分子密集程度不变，分子平均动能增大，而使单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增多，气体压强增大。(　　) (3)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。(　　) (4)理想气体实际上并不存在。(　　) (5)实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下，可看成理想气体。(　　) (6)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。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√　(6)× 2．链接实景 中央电视台在“科技之光”栏目中曾播放过这样一个节目，把液氮倒入饮料瓶中，马上盖上盖子并拧紧，人立即离开现场。一会儿饮料瓶就爆炸了。你能解释一下原因吗？ 提示：饮料瓶内液氮吸热后变成氮气，分子运动加剧，使瓶内气体分子碰撞瓶内壁的作用力变大，产生的压强逐渐增大，当瓶内外的压强差大于瓶子所承受的限度时，饮料瓶发生爆炸。 知识点一　气体实验定律的微观解释 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)你怎样用分子动理论的观点来解释这种现象？ (2)微观上气体的压强与什么因素有关？ 提示：(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)分子的数密度和分子的平均动能。 1．气体等温变化规律 (1)宏观表现：一定质量的某种气体，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，分子的数密度越大，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，如图所示。 2．气体等容变化规律 (1)宏观表现：一定质量的某种气体，在体积保持不变时，温度升高，压强增大；温度降低，压强减小。 学生用书↓第53页 (2)微观解释：体积不变，则分子数密度不变，温度升高，分子平均动能增大，分子撞击器壁的作用力变大，所以气体的压强增大，如图所示。 3．气体等压变化规律 (1)宏观表现：一定质量的某种气体，在压强不变时，温度升高，体积增大；温度降低，体积减小。 (2)微观解释：温度升高，分子平均动能增大，撞击器壁的作用力变大，而要使压强不变，则需影响压强的另一个因素即分子的数密度减小，所以气体的体积增大，如图所示。 如图所示，一定质量的气体，从状态A经等温变化到状态B，再经等容变化到状态C，A、C压强相等，则下列说法正确的是(　　) A．从A到B气体分子平均动能增加 B．从B到C气体分子平均动能不变 C．A、C状态气体压强相等的原因是分子撞击器壁的平均作用力相等 D．从A到B过程气体压强变小的原因是分子的密集程度减小 D　[从A到B气体温度不变，分子平均动能不变，故A错误；从B到C为等容变化，根据气体等容变化规律＝可知，气体压强增大，温度升高，则气体分子平均动能增大，故B错误；A到C状态为等压变化，根据气体等压变化规律＝可知，气体体积增大，温度升高，则气体分子平均动能增大，分子