2.3 气体的等压变化和等容变化-【正禾一本通】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(人教版）

第3节 气体的等压变化和等容变化 课标要求 核心素养 1.了解查理定律。 2．了解盖­吕萨克定律。 3．知道理想气体模型。 4．能用分子动理论和统计观点解释气体实验定律 1.物理观念：知道什么是等压变化和等容变化，掌握盖­吕萨克定律和查理定律的内容、表达式及适用条件；理解V­T图像和p ­T图像的物理意义。知道什么是理想气体。会用气体分子动理论解释三个气体实验定律。 2．科学思维：体会“理想气体”模型的建立过程；体会由p ­t图像和p­T图像得出查理定律的过程；体会由盖­吕萨克定律和查理定律推出理想气体状态方程的过程。 3．科学态度与责任：利用所学知识解释生活中的现象 　高效导学第一步　预习新知，落实必备知识 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。 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：V＝CT(C是常量)或＝ (3)适用条件：气体的质量不变，压强不变。 (4)图像：如图所示 V­T图像中的等压线是一条过原点的倾斜直线。 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)表达式：p＝CT(C是常量)或＝ (3)适用条件：气体的质量不变，体积不变。 (4)图像：如图所示 ①图甲p ­T图像中的等容线是一条过原点的倾斜直线。 ②图乙p ­t图像中的等容线不过原点，但反向延长线交t轴于－273.15_℃。 ③无论p ­T图像还是p­t图像，都能根据斜率判断气体体积的大小，斜率越大，体积越小。 三、理想气体和理想气体的状态方程 1．理想气体 (1)理想气体：在任何温度、任何压强下都严格遵从气体实验定律的气体。 (2)理想气体与实际气体 2．理想气体状态方程 (1)内容：一定质量的某种理想气体，在从一个状态变化到另一个状态时，压强跟体积的乘积与热力学温度的比保持不变。 (2)理想气体状态方程表达式：＝或＝C(常量)。 (3)成立条件：一定质量的理想气体。 四、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，分子的平均动能不变。体积减小时，分子的数密度增大，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数就增多，气体的压强就增大。 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，分子撞击器壁的作用力变大，而要使压强不变，则需使影响压强的另一个因素分子的数密度减小，所以气体的体积增大。 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，分子撞击器壁的作用力变大，所以气体的压强增大。 【概念辨析·试身手】 (1)一定质量的理想气体，压强不变时，若体积增大到原来的两倍，则摄氏温度升高到原来的两倍。(×) (2)一定质量的理想气体，压强不变时，体积的变化量与热力学温度的变化量成正比。(√) (3)一定质量的理想气体做等容变化时，温度从13 ℃升高到52 ℃，则气体的压强升高为原来的4倍。(×) (4)一定质量的理想气体做等容变化，温度为200 K时的压强为0.8 atm，压强增加到2 atm时的温度为500 K。(√) (5)理想气体就是处于标准状况下的气体，只有分子动能，不考虑分子势能。(×) (6)一定质量的理想气体，若p不变，V增大，则T增大，是由于分子密集程度减小，要使压强不变，则分子的平均动能增大。(√) 　高效导学第二步　课堂探究，培优关键能力 要点一 | 盖­吕萨克定律的理解及应用 【要点培优】 定律 盖­吕萨克定律 推论 表达式 ＝＝恒量 盖­吕萨克定律的分比形式 ΔV＝ΔT，即一定质量的气体在压强不变的条件下，体积的变化量与热力学温度的变化量成正比 成立条件 气体的质量一定，压强不变 图线表达 应用 直线的斜率越大，压强越小，如图p2<p1 【素养培优】 如图所示，相传三国时期著名的军事家、政治家诸葛亮被困于平阳，无法派兵出城求救。就在此关键时刻，诸葛亮发明了一种可以升空的信号灯——孔明灯，并成功进行了信号联络，最后顺利脱险。 探究：孔明灯能够升空的原理是什么？ 提示：孔明灯是利用火焰的热量使容器内的气体等压膨胀，使部分气体从孔明灯内溢出，进而使孔明灯内气体的质量减小。当大气对孔明灯的浮力恰好等于孔明灯的重力时，即达到孔明灯升空的临界条件，若气体继续升温，孔明灯就能升空了。 【应用培优】 [例1] 如图所示，导热良好的汽缸内封有一定质量的理想气体，缸体质量M＝200 kg，活