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

2.3气体的等压变化和等容变化 选择性必修第三册&第二章 气体、固体和液体 授课教师：杨孝波 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，会观察到什么现象，这说明了什么？ 实验表明，温度升高时，为了保持气体的压强不变的情况下，气体的体积要随温度的升高而增大。 课堂引入 阅读教材p26页，并回答问题。 1.什么是气体的等压变化？ 2.什么是盖-吕萨克定律？ 阅读并回答： 一、气体的等压变化—思考 CONTENTS 目录 2、V-T 图—等压线 （1）等压线：一定质量的某种气体在等压变化过程中，体积随温度变化关系的直线，叫做等压线。 （2）等压线的特点： 气体在接近0K之前已经液化。 想一想：为什么0点附近要用虚线？ ①延长线过坐标原点。 ②图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一条等压线上各 状态的压强相同。 ③一定质量的气体，不同压强下的等压线，斜率越大，压强越小。 P1<P2 1、定义：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。 一、气体的等压变化—内容 （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。 这里的C和玻意耳定律表达式中的C都泛指比例常数，但它们并不相等。 （2）公式表述： 或 V=CT （3）适用范围：①温度不太低，压强不太大 ②气体的质量和压强都不变。 注意：不是与摄氏温度t成正比 3.盖-吕萨克定律 一、气体的等压变化—盖-吕萨克定律 CONTENTS 目录 =CΔT =C 一定质量的气体，在压强不变的条件下，体积的变化量V与热力学温度的变化量（等于摄氏温度变化量t ）成正比。 注意：V与热力学温度T成正比，不与摄氏温度t成正比，但体积的变化V与摄氏温度t的变化成正比。V  t(T) △V △T T1 V1 拓展1：等压变化中，V与t是一次函数关系，等压线是一条延长线通过横轴上－273.15 ℃的倾斜直线，图像纵轴的截距是在此压强下的气体在0 ℃时的体积。 拓展2： 一、气体的等压变化—拓展 为什么夏天汽车轮胎打气太足，容易爆胎。 【想一想】 轮胎气体体积不变，温度升高，压强增大。 二、气体的等容变化—思考 阅读教材p27页，并回答问题。 1.什么是气体的等容变化？ 2.什么是查理定律？ 阅读并回答： 二、气体的等容变化—思考 CONTENTS 目录 1、定义：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叫作气体的等容变化。 0 P t/0C A B 甲 0 P T/K A B 273.15 丙 压强与温度成正比 乙 实验表明，在P—T图像中，等容线是一条过原点的直线。 2、P-T 图—等容线 P与摄氏温度t是一次函数关系 P与摄氏温度t是一次函数关系 斜率越大，体积越小 二、气体的等容变化—内容 （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。 即p T 　　　　　　　或 式中p1、T1表示气体在1（初态）、p2、T2表示2（末态） （2）公式表述： 这里的C和玻意耳定律表达式中的C都泛指比例常数，它们并不相等。 （3）适用范围：①温度不太低，压强不太大 ②气体的质量和体积都不变。 △p △T T1 p1 3.查理定律 二、气体的等容变化—查理定律 （1）高压锅内的食物易熟； （2）打足了气的车胎在阳光下曝晒会胀破； （3）使凹进的乒乓球恢复原状。 4.生活应用 二、气体的等容变化—生活应用 气体实验定律 玻意耳定律 查理定律 盖-吕萨克定律 压强不太大(相对大气压)，温度不太低(相对室温) 这些定律的适用范围： p1V1=p2V2 二、气体的等容变化—总结 12 当压强很大、温度很低时，由气体实验定律计算的结果与实际测量结果有很大的差别. 不过，在通常的温度和压强下，很多实际气体，特别是那些不容易液化的气体，如氢气、氧气、氮气、氦气等，其性质与实验定律的结论符合的很好. 为了研究方便，可以设想一种气体，它在任何温度、任何压强下都能严格地遵从气体实验定律,我们把这样的气体叫做“理想气体”. 三、理想气体—思考 阅读教材p28页，并回答问题。 1.什么是理想气体？ 2.理想气体有什么特点？ 阅读并回答： 3.理想气体状态方程是什么？ 三、理想气体—思考 CONTENTS 目录 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。 三、理想气体—内容 CONTENTS 目录 一定质量的理想气体，由初状态（p1、V1、T1）变化到末状态（p2、V2、T2）时，两个状态的状态参量之间的关系为： 方程具有普遍性 拓展学习 3.理想气体的状态方程 三、理想气体—状态方程 CONTENTS 目录 阅读教材p29页，并回答问题。 1.波意耳定律的微观解释？ 2.盖-吕萨克定律的微观解释？ 阅读并回答： 3.查理定律的微观解释？ 四、气体实验定律的微观解释—思考 CONTENTS 目录 玻意耳定律的微观解释 宏观 微观 数密度增大 分子平均动能不变 V 减小 T 不变 m 一定 单位时间内撞击容器单位面积的分子数增多 压强增大 四、气体实验定律的微观解释—玻意耳定律 盖-吕萨克定律的微观解释 宏观 微观 分子密集程度减小 压强可能不变 分子平均动能增大 V 增大 T 升高 m 一定 四、气体实验定律的微观解释—盖-吕萨克定律 查理定律的微观解释 宏观 微观 分子平均动能增大 压强增大 分子密集程度不变 T 升高 V 不变 m 一定 四、气体实验定律的微观解释—查理定律 B 课堂练习 2．某同学家一台新电冰箱能显示冷藏室内的温度，存放食物之前，该同学将打开的冰箱密封门关闭并给冰箱通电。若大气压为1.0×105 Pa，刚通电时显示温度为27 ℃，通电一段时间后显示温度为7 ℃，则此时密封的冷藏室中气体的压强是(　　) A．0.26×105 Pa B．0.93×105 Pa C．1.07×105 Pa D．3.86×105 Pa B 课堂练习 课堂练习 3.(多选)一定质量的气体经过一系列过程，其p－T图像如图所示。下列说法正确的是(　　) A．a→b过程中，气体体积增大，压强减小 B．b→c过程中，气体压强不变，体积增大 C．c→a过程中，气体压强增大，体积变小 D．c→a过程中，气体温度升高，体积不变 AD 课堂练习 课堂练习 4.如图所示，一端封闭的均匀玻璃管，开口向上竖直放置，管中有两段水银柱封闭了两段空气柱，开始时V1＝2V2。现将玻璃管缓慢地均匀加热，下列说法正确的是(　　) A．加热过程中，始终有V1′＝2V2′ B．加热后V1′>2V2′ C．加热后V1′<2V2′ D．条件不足，无法判断 A 课堂练习 课堂练习 5．(新情景题)高原地区气压低，水的沸点达不到100 ℃，居民煮饭时就需要用高压锅，利用它可以将食物加热到100 ℃以上，它省时高效，深受消费者欢迎。(计算结果均保留三位有效数字) 课堂练习 (1)小明测得高压锅圆形出气孔的直径为4 mm，压在出气孔上的安全阀的质量为80 g，当高压锅内气压增大到某一值时，锅内气体就能自动顶开安全阀放气，安全阀被顶起时处于平衡状态，此时高压锅内部气体的压强是多大？(已知标准气压p＝1.0×105 Pa，g取10 m/s2) 答案：(1)1.63×105 Pa　 课堂练习 课堂练习 (2)如果安全阀被顶起时，高压锅内气体温度为127 ℃ ，停止加热，当锅内气体温度降至107 ℃时，高压锅内部气体的压强是多大？(可近似认为高压锅在这一过程中气体总量保持不变) 答案：(2)1.55×105 Pa 课堂练习 Lavf58.12.100  ＝⇒ $$