2.3气体的等压变化和等容变化-【堂堂清】2023-2024学年高二物理同步易混易错（人教版2019选择性必修第三册）

第二章 气体、固体和液体 第三节 气体的等压变化和等容变化 [核心素养·明目标] 核心素养 学习目标 物理观念 知道气体的等压变化、等容变化、理想气体的概念，知道气体实验定律的微观解释。 科学思维 掌握盖—吕萨克定律、查理定律的内容、公式及应用，理解理想气体的状态方程并能利用其解决实际问题。 科学探究 理解并会推导理想气体状态方程，养成推理论证严谨、细致的习惯，在解释气体实验定律中提高分析能力。 科学态度与责任 通过对定律的理解及应用，学会探索科学规律的方法，坚持实事求是的科学态度，培养学习科学的兴趣。 知识点一 　气体的等压变化（盖—吕萨克定律） 情景导学：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(如图)，并成功进行了信号联络，其后终于顺利脱险。讨论孔明灯能够升空的原理。 答案提示：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。 1.内容：一定质量的气体，在压强保持不变的条件下，体积与热力学温度成正比。 2.公式：V∝T或＝。 3.条件：气体的质量一定，压强保持不变。 4.V－T图像 知识点二 　气体的等容变化（查理定律） 情景导学：(1)生活中我们经常遇到这样的事情，保温杯内剩余半杯热水时我们将杯子盖拧紧，放置一段时间后，杯子盖很难拧开或者拧不开，这是为什么？ (2)打足气的自行车在烈日下曝晒，常常会爆胎，原因是什么？ 答案提示：(1)放置一段时间后，杯内的空气温度降低，压强减小，外界的大气压强大于杯内空气压强，所以杯盖很难打开。 (2)车胎在烈日下曝晒，胎内的气体温度升高，气体的压强增大，把车胎胀破。 1.内容：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。 2.公式：p∝T或＝。 3.条件：气体的质量一定，体积保持不变。 4.图像(等容线) p－T图像 知识点三 　理想气体 情境探究：电视上同学们或许看到过有人乘坐热气球在蓝天翱翔的画面，其中的燃烧器时而喷出熊熊烈焰，巨大的气球缓慢上升。如果有朝一日你乘坐热气球在蓝天旅行探险，那将是一件有趣而刺激的事情。热气球为什么能升空？请探究其中的原理。 答案提示：提示以热气球及其中所含空气整体为研究对象，受重力及周围空气的浮力作用，当燃烧器喷出火焰时，将气球内空气加热，温度升高，但气体压强始终等于外界大气压强，可认为是不变的。由理想气体的状态方程知，一定，增大，则增大，于是气球内热空气体积膨胀，从下面漏出，使气球内所含空气的质量减小，热气球整体的重力减小，当空气的浮力大于重力时，热气球便会上升。 1.定义：为了研究方便，可以设想一种气体，在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律，我们把这样的气体叫作理想气体。 2.特点 ①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以忽略不计，分子可视为质点。 ③理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力，故无分子势能，理想气体的内能等于所有分子热运动动能之和，一定质量的理想气体内能只与温度有关。 3.实际气体与理想气体的区别 (1)实际气体分子之间有相互作用力，气体分子与器壁发生碰撞，会有动能损失。 (2)理想气体分子间作用力为零，气体分子与器壁发生弹性碰撞。 知识点四 　气体实验定律的微观解释 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，分子的平均动能是一定的。体积减小，分子的数密度增大，单位时间、单位面积上碰撞器壁的分子数增多，气体的压强就增大，如图所示。 2.盖-吕萨克定律 (1)宏观表现：一定质量的某种理想气体，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，分子的平均动能增大；只有气体的体积同时增大，使分子的数密度减小，才能保持压强不变，如图所示。 3.查理定律 (1)宏观表现：一定质量的某种理想气体，在体积保持不变时，温度升高，压强增大；温度降低，压强减小。 (2)微观解释：体积不变，分子的数密度保持不变，温度升高，分子的平均动能增大，气体的压强就增大，如图所示。 易错易混点1.盖—吕萨克定律的理解和应用 易错易混点辨析： 1.盖—吕萨克定律 (1)成立条件：气体的质量和压强不变。 (2)表达式：＝C。 (3)表达式＝C中的C与气体的种类、质量、压强有关。 2.盖—吕萨克定律的推论 盖—吕萨克定律＝＝或ΔV＝ΔT 一定质量的某种气体从初状态(V、T)开始发生等压