2.3 气体的等压变化和等容变化 课件-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

气体的等压变化和等容变化 学习目标： 1.[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。 新课引入新知初感悟 3 1、炎热的夏天，给汽车轮胎充气时，一般都不充得太足。给自行车轮胎打气时，也不能打得太足。这是什么原因呢？ 2、冬季，装有半瓶水的暖瓶经过一个夜晚，第二天拔瓶口的软木塞时会觉得很紧，不易拔出来。这是什么原因？ 4 3、如图所示，烧瓶上通过橡胶塞连接一根玻璃管，向玻璃管中注入一段水柱。用手捂住烧瓶，会观察到水柱缓慢向外移动。这说明了什么？ 实验表明，在保持气体的压强不变的情况下，一定质量气体的体积随温度的升高而增大。 5 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成正比。 (3)适用条件:气体的质量和压强不变。 6 (4)图像:如图所示。 ①V-T图像中的等压线是一条过原点的倾斜直线。 ②V-t图像中的等压线不过原点,但反向延长线交t轴于-273.15 ℃。 ③无论是V-T图像还是V-t图像,其斜率都能判断气体压强的大小,斜率越大,压强越小。 7 气体的等压变化 情境探究 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,其后终于顺利脱险。讨论孔明灯能够升空的原理。 要点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。 8 知识归纳 1.盖—吕萨克定律的表达式 2.盖—吕萨克定律的适用条件 (1)气体质量一定,压强不变。 (2)气体的压强不太大(小于几个标准大气压),温度不太低(不低于零下几十摄氏度)。 9 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 随温度的变化的过程。 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或 。 (3)图像:在p-T图上等容线为过 原点 的倾斜直线,在p-t图上等容线不过原点,其反向延长线与横轴的交点为 -273.15 ℃ 。  (4)一定质量的某种气体,温度降得足够低时,是否会发生物态的变化?此时是否还遵守查理定律? 答案：当气体的温度降得足够低时可由气态变为液态或固态,发生物态变化时将不再遵守查理定律。 【问题引领】 1.为什么拧上盖的水杯(内盛半杯热水)放置一段时间后很难打开杯盖? 2.打足气的自行车在烈日下曝晒,常常会爆胎,原因是什么? 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。 【归纳提升】 1.查理定律的表述 2.等容线 (1)p-T图像   甲 ①意义:反映了一定质量的气体在等容变化中,压强p与热力学温度T成正比。 ②图像:过原点的直线。 ③特点:斜率越大,体积越小。 (2)p-t图像   乙 ①意义:反映了一定质量的气体在等容变化中,压强p与摄氏温度t的线性关系。 ②图像:倾斜直线,延长线与t轴交点为-273.15 ℃。 ③特点:连接图像中的某点与(-273.15 ℃,0),连线的斜率越大,体积越小。 三、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。 在温度不低于零下几十摄氏度、压强不超过大气压的几倍时，把实际气体当成理想气体来处理，误差很小。 2.理想气体的特点 （1）理想气体是不存在的，是一种理想模型。 （2）在温度不太低，压强不太大时实际气体都可看成是理想气体。 （4）从能量上说：理想气体的微观本质是忽略了分子力，没有分子势能，理想气体的内能只有分子动能。 （3）从微观上说：分子间以及分子和器壁间，除碰撞外无其他作用力，分子本身没有体积，即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间。 新知讲解 三、理想气体 1.理想气体：在任何温度、任何压