第2.3节 气体的等压变化和等容变化（同步课件）-【上好课】2024-2025学年高二物理同步精品课堂（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 壹 素养目标 (1) 知道气体的等压变化。 (2) 知道气体的等容变化。 (3) 了解理想气体模型，知道实际气体在什么情况下可以看成理想气体。 (4) 能用分子动理论和统计观点解释气体实验定律。 conclusion 课堂导入 ONE 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? 课堂导入 课程目录 知识点讲解、探索新知 壹 总结与归纳 贰 课堂检测 叁 课后作业 肆 conclusion 知识点讲解 ONE 知识点讲解 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，体积随温度的变化。 2、盖-吕萨克定律： 盖-吕萨克 （Gay-Lussac，1778—1850年） 法国化学家、物理学家。 （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： 其中V1，T1和V2，T2分别表示气体在1，2两个状态下的体积和温度 知识点讲解 （3）说明： 5.适用范围（对于实际气体）：温度不太低（与室温相比），压强不太大（与大气压相比） 相当于大气压几倍的压强都可以算作“压强不太大”，零下几十摄氏度的温度也可以算作“温度不太低”。 1.盖·吕萨克定律是实验定律，由法国科学家盖·吕萨克通过实验发现的。 3.在 中的与气体的种类、质量、压强有关。 2.适用条件：气体质量一定，压强不变。 注意： 正比于而不正比于。 4.一定质量的气体发生等压变化时，升高（或降低）相同的温度，增加（或减小）的体积是相同的。 课堂检测 例1．如图所示，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，右管有一段高为h的水银柱，中间封有一段空气，则（ ） A．弯管左管内外水银面的高度差为h B．若把弯管向上移动少许，则管内气体体积增大 C．若把弯管向下移动少许，右管内的水银柱沿管壁上升 D．若环境温度升高，右管内的水银柱沿管壁上升 ACD h 知识点讲解 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。 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： 查理 （Charles，1746－l823） 或 其中P1，T1和P2，T2分别表示气体在1，2两个状态下的压强和温度 知识点讲解 （3）说明： 1.查理定律是实验定律，由法国科学家查理通过实验发现的。 3.在中的与气体的种类、质量、体积有关。 2.适用条件：气体质量一定，体积不变。 4.一定质量的气体在等容时，升高（或降低）相同的温度，所增加（或减小）的压强是相同的。 5.解题时前后两状态压强的单位要统一。 注意：与热力学温度成正比，不与摄氏温度成正比。 知识点讲解 3、等容线： 一定质量的某种气体在等容变化过程中，压强𝑝跟热力学温度𝑇的正比关系𝑝−𝑇在直角坐标系中的图象叫做等容线。 其延长线经过坐标原点，斜率反映体积大小。 ①图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一根等容线上各状态的体积相同。 ②不同体积下的等容线，斜率越大，体积越小（同一温度下，压强大的体积小）如图所示，。 知识点讲解 4、P-T图象和P-t图象 把交点作为坐标原点，建立新的坐标系，那么，这时的压强与温度的关系就是正比例关系了。 在等容变化过程中，p-t是一次函数关系，不是简单的正比例关系。 如果把直线AB延长至与横轴相交，交点坐标是－273.150C 0 P t -273.15 273.15 A B 0 P t A B 0 P A B -273.15 T 绝对零度 课堂检测 例2:某种气体的压强为2×105Pa，体积为1m3，温度为200K。它经过等温过程后体积变为2m3。随后又经过等容过程，温度变为300K，求此时气体的压强？ 根据查理定律，有 状态1:p1=2×105Pa，V1=1m3，T1=200K 根据玻意耳定律，有p1V1=p2V2 等温后状态2: p2=?， V2=2m3，T2=200K 等容后状态3: p3=?， V3=2m3，T3=300K 可得 可得 解析： P3=1.5×105Pa T1=T2 V1=V2 因为 所以 即 知识点讲解 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。 2.适用范围：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。 ——理想化实物模型 质点、点电荷、单摆、弹簧振子、理想变压器、理想气体等。 知识点讲解 3.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。 （5）一定质量的理想气体的内能仅由温度决定，与气体的体积无关。 知识点讲解 4.理想气体状态方程： 研究结果表明，一定质量的某种理想气体，在从某一状态变化到另一状态时，尽管其压强 P、体积V 和温度T 都可能改变，但是压强 P 跟体积 V 的乘积与热力学温度T的比值却保持不变。也就是说式中C是与压强 P、体积V、温度 T 无关的常量，它与气体的质量、种类有关。 此式叫作理想气体的状态方程。 课堂检测 例3：关于理想气体的性质，下列说法中正确的是（ ） A．理想气体是一种假想的物理模型，实际并不存在 B．理想气体的存在是一种人为规定，它是一种严格遵守气体实验定律的气体 C．一定质量的理想气体，内能增大，其温度一定升高 D．氦是液化温度最低的气体，任何情况下均可视为理想气体 ABC 知识点讲解 四、气体实验定律的微观解释 1、玻意耳定律： 分子的平均动能是一定的 3、查理定律： 温度升高时，分子的平均动能增大 2、盖-吕萨克定律： T 不变 p 增大 体积减小时，分子的数密度增大 气体的压强增大 温度升高时，分子的平均动能增大 只有气体的体积同时增大，使分子的数密度减少 p 减小 p 不变 体积保持不变时，分子的数密度不变 p 增大 conclusion 课堂检测 THREE 课堂检测 1.盛有氧气的钢瓶，在 17℃的室内测得钢 瓶内的压强是 9.31×106 Pa。当钢瓶搬到 －13 ℃ 的工地上时，瓶内的压强变为 8.15×106 Pa 。钢瓶是不是漏气？为什么？ 课堂检测 2.“拔火罐”是我国传统医学的一种治疗手段。操作时，医生用点燃的酒精棉球加热一个小罐内的空气，随后迅速把小罐倒扣在需要治疗的部位，冷却后小罐便紧贴在皮肤上 （图）。设加热后小罐内的空气温度为 80℃ , 当时的室温为 20℃,大气压为标准大气压，小 罐开口部位的直径请按照片中的情境估计。当罐内空气变为室温时，小罐对皮肤的压力大概有多大？不考虑因皮肤被吸入罐内导致空气体积变化的影响。 课堂检测 3.如图，向一个空的铝制饮料罐中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱（长度可以忽略）。如果不计大气压的变化，这就是一个简易的气温计。已知罐的容积是 360 cm3，吸管内部粗细均匀，横截面积为 0.2 cm2 ，吸管的有效长度为 20 cm，当温度为 25℃时，油柱离管口 10 cm。若给吸管上标刻温度值，刻度是否均匀？试估算这个气温计的测量范围。 课堂检测 4.一个容器内部呈不规则形状，为测量它的容积，在容器上插入一根两端开口的玻璃管，接口用蜡密封。玻璃管内部横截面积为 S，管内一静止水银柱封闭着长度为 l1 的空气柱，如图，此时外界的温度为 T1。 现把容器浸在温度为 T2 的热水中，水银柱静止时下方的空气柱长度变为 l2 。实验过程中认为大气压没有变化，请根据以上数据 推导容器容积的表达式。 conclusion 总结与归纳 THREE 总结与归纳 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 总结与归纳 一、气体的等压变化 盖—吕萨克定律：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。 二、气体的等容变化 查理定律：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。 三、理想气体 在任何温度，任何压强下都遵从气体实验定律。 conclusion 课后作业 FOUR 课后作业 添加分层作业链接 Teaching 演示结束 谢谢观看 The top "Start" panel allows you to modify the font, size, color, line spacing, and more. It is recommended that the text be 8 to 18 characters with 1.3 times the space between the characters. 授课人： 教师说课│公开课│示范课│教师授课 FormatFactory : www.pcfreetime.com $$