第2章 第5节 气体的等容变化和等压变化（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册（教科版2019）

第5节　气体的等容变化和等压变化 课程内容要求 核心素养提炼 1.知道什么是等容变化和等压变化. 2.掌握气体等容变化和等压变化的规律及其表达式，并学会应用规律解决实际问题. 3.知道p ­T图像、V­T图像的物理意义. 4.知道什么是理想气体，了解理想气体的状态方程. 1.物理观念：等容过程、等压过程、理想气体. 2.科学思维：气体等容变化和等压变化的规律的应用，V­T图像和 p­T图像. 3.科学探究：探究气体等容、等压变化的规律. [对应学生用书P37] 1.等容变化 一定质量的某种气体，在保持体积不变的情况下，压强随温度的变化. 2.气体等容变化的规律 (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：＝常量或＝. (3)适用条件：①气体的质量不变；②气体的体积不变. [判断]　(对的画“√”，错的画“×”) (1)一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，其压强与摄氏温度成正比.(×) (2)一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，其压强与热力学温度成正比.(√) 1.等压变化 一定质量的某种气体，在保持压强不变的情况下，体积随温度的变化. 2.气体等压变化的规律 (1)内容：一定质量的气体，在保持压强不变的情况下，体积V与热力学温度T成正比. (2)表达式：＝常量或＝. (3)适用条件：①气体的质量不变；②气体的压强不变. [思考]　图甲和图乙分别是气体的等容和等压变化图像，图线延长线与横轴的交点的物理意义分别是什么？ 提示　在横轴上的截距－273.15 ℃恰好是热力学温标的 0 K. 1.气体等温变化规律的微观解释 一定质量的气体，温度不变时，气体分子的平均动能一定.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越多，气体的压强就越大. 2.气体等容变化规律的微观解释 一定质量的气体，体积不变时，单位体积中的分子数也不变.当温度升高时，分子热运动的平均动能增大，单位时间内撞击器壁单位面积上的分子数增多，从而使得气体的压强随之增大. 3.气体等压变化规律的微观解释 一定质量的气体，当温度升高时，分子热运动的平均动能增大，这会使气体对器壁的压强增大.要压强保持不变，必须减小气体分子的密集程度，宏观上表现为气体体积的增大. 1.理想气体 (1)定义：在任何温度、任何压强下都遵守气体实验定律的气体. (2)实际气体可看作理想气体的条件 2.理想气体的状态方程 (1)一定质量的某种理想气体满足这样的关系： ＝或＝C(常量). (2)适用条件：一定质量的某种理想气体. [判断]　(对的画“√”，错的画“×”) (1)在温度不太低、压强不太大的情况下，实际气体可看成理想气体.(√) (2)一定质量的理想气体，当压强不变而温度由100 ℃上升到200 ℃时，其体积增大为原来的2倍.(×) (3)理想气体的分子都是占有空间的质点，且分子间除碰撞过程外完全没有相互作用力，因而严格遵守气体实验定律.(√) [对应学生用书P38] 探究点一　气体等容变化及其规律 下图是探究气体等容过程中压强随温度变化的实验装置. (1)当温度升高时，烧瓶中气体压强怎样变化？ 提示　温度升高，气体压强增大. (2)由该实验可以得出什么结论？ 提示　一定质量的气体，在体积保持不变的条件下压强与热力学温度成正比. 1.对气体等容变化规律(＝常量)的理解 (1)适用条件：气体的质量一定，体积保持不变. (2)公式＝常量中的T为热力学温度，且T/K＝t/℃＋273.15. 2.等容变化过程的p­T和p­t的图像 (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的关系图线的延长线是过原点的倾斜直线，如图所示，且V1<V2，即体积越大，直线的斜率越小. (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，但不是简单的正比例函数关系.如图所示，p­t图线是一条延长线通过横轴上t＝－273.15 ℃的点的倾斜直线，且斜率越大，体积越小.图线与纵轴的截距p0是气体在0 ℃时的压强. 　用易拉罐盛装碳酸饮料非常卫生和方便，但在剧烈碰撞或过热时易爆炸.我们通常用的易拉罐容积V＝335 mL.假设在室温(17 ℃)下罐内装有0.9V的饮料，剩余空间充满CO2气体，气体压强为1 atm.若易拉罐能承受的最大压强为1.2 atm，不考虑CO2溶解度的变化，则保存温度不能超过多少？ [思路点拨]　 →→ 解析　本题为一定质量的气体发生等容变化，取CO2气体为研究对象. 初态：p1＝1 atm，T1＝(273＋17)K＝290 K， 末态：p2＝1.2 atm，T2待求. 由气体等容变化的规律＝得 T2＝＝ K＝348 K.t2＝(34