2.3 气体的等压变化和等容变化 课件 -2024-2025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 气体的等压变化规律 一、盖-吕萨克定律——气体的等压变化规律 1. 基本内容： 2. 公式表述： 3. 图象表述： 4. 适用范围： 一定质量的某种气体，在压强不变的情况下， 体积V与热力学温度T成正比 或 或 压强不太大 、温度不太低 的各种气体 与室温相比 与大气压相比 状态2 状态1 常数C：与气体的种类、质量、压强有关。 二、气体等压变化的 V-T 图像 描述压强不变时，一定质量气体的体积随温度的变化关系，称为等压线。 或 或 0 V T/K A B 273.15 体积V & 摄氏温度t 一次函数关系 ×正比关系 体积V & 热力学温度T 延长线经过坐标原点 √正比关系 斜率k反映压强大小 V0 V 热力学绝对零度不可达到 斜率k越大，压强p越小 p1>p2 同一温度, 体积越大, 压强越小 一定质量的气体，不同压强下的等压线不同：压强越大，C越小 二、气体等压变化的 V-T 图像 或 或 △V △T T1 V1 推论：一定质量的气体，压强不变的条件下， 体积变化量V与热力学温度变化量成正比 热力学温度变化量 = 摄氏温度变化量t 三、查理定律——气体的等容变化规律 1. 基本内容： 2. 公式表述： 3. 图象表述： 4. 适用范围： 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 或 或 压强不太大 、温度不太低 的各种气体 与室温相比 与大气压相比 状态2 状态1 常数C：与气体的种类、质量、体积有关。 三、查理定律——气体的等容变化规律 不同气体定律表达式中的C 均泛指比例常数，并不相等 描述体积不变时，一定质量气体的压强随温度的变化关系，称为等容线。 0 p T/K A B 273.15 压强p & 摄氏温度t 一次函数关系 ×正比关系 压强p & 热力学温度T 延长线经过坐标原点 √正比关系 斜率k反映体积大小 热力学绝对零度不可达到 四、气体等容变化的 p-T 图像 或 或 -273.15 0 P t/℃ p0 斜率k越大, 体积V越小 V1>V2 同一温度, 压强越大, 体积越小 四、气体等容变化的 p-T 图像 或 或 △p △T T1 p1 推论：一定质量的气体，体积不变的条件下， 压强变化量p与热力学温度变化量成正比 热力学温度变化量 = 摄氏温度变化量t 一定质量的气体，不同压强下的等压线不同：压强越大，C越小 气体实验定律 玻意耳定律 p1V1=p2V2 盖-吕萨克定律 查理定律 压强不太大(相对大气压) 温度不太低(相对室温) 五、理想气体 1. 定义：在任何温度、任何压强下都严格遵从气体实验定律的气体， 称为理想气体。 2. 特点 （1）理想化模型：实际不存在 （2）温度不低于零下几十摄氏度（温度不太低）、压强不超过大气压的几倍（压强不太大）时，可将实际气体看作理想气体，误差很小。 理想气体无分子势能，内能只包括分子动能，等于所有分子热运动的动能之和，只与温度有关。 （3）微观角度 忽略分子自身的体积：分子可视为质点，所占据的空间都是可被压缩的空间 忽略分子间相互作用力：分子间以及分子和器壁间，除碰撞外无其他作用力 温度是理想气体内能的标志 五、理想气体 3. 理想气体的状态方程 （1）基本内容：一定质量的某种理想气体在从一个状态变化到另一个状态时，尽管p、V、T都可能改变，但压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。 （2）公式： 或 与物体的质量、种类、物质的量有关 与p、V、T无关 （4）单位：温度T必须是热力学温度 公式两侧的压强p、体积V的单位必须统一，但不一定是国际单位 （3）适用条件：一定质量的理想气体 （5）状态方程只表示气体在状态变化过程中的不变，与过程无关， 但与变化过程相关的过程量如做功、传递的热量等是与过程有关。 五、理想气体 温度T 保持不变 T1=T2 玻意耳定律 体积V 保持不变 V1=V2 查理定律 压强p 保持不变 p1=p2 盖—吕萨克定律 气体三大定律都是实验定律 五、理想气体 4. 理想气体状态方程的重要推论 推论一：理想气体密度方程 推论二：理想气体状态方程分态式 等温 等压 如果一部分气体 (p、V、T) 被分成几部分， 状态分别为p1、V1、T1；p2、V2、T2 …… 五、理想气体 （1）玻意耳定律：等温变化 p1V1=p2V2 5. 理想气体状态方程的微观解释 宏观表现 微观解释 一定质量的理想气体，在温度保持不变时： 体积减小，压强增大；体积增大，压强减小 温度保持不变时，分子的平均动能不变； 体积减小，分子的数密度增大（分子越密集）； 单位时间内、与单位面积器壁碰撞的分子数增多，气体的压强增大。 五、理想气体 5. 理想气体状态方程的微观解释 宏观表现 微观解释 一定质量的理想气体，在压强保持不变时： 温度升高，体积增大；温度降低，体积减小 温度升高，分子的平均动能增大； 单位时间内、分子撞击单位面积器壁的作用力增大； 要使压强不变，分子的密集程度需减小，气体的体积要增大。 （2）盖-吕萨克定律：等压变化 五、理想气体 5. 理想气体状态方程的微观解释 宏观表现 微观解释 一定质量的理想气体，在体积保持不变时： 温度升高，压强增大；温度降低，压强减小 体积保持不变时，分子的密集程度不变； 温度升高，分子的平均动能增大； 单位时间内、分子撞击单位面积器壁的作用力增大，气体的压强增大。 （3）查理定律：等容变化 六、拓展：克拉珀龙方程 克拉珀龙方程：任意质量理想气体的状态方程， 联系着某一确定状态下，各物理量的关系 n：物质的量 R：摩尔气体常量（1mol 理想气体在标准状态下的常量） 或 数值与单位对应 P(atm) V (L) P(Pa) V (m3) R ≈ 8.31J/mol·K R ≈ 0.082 atm·L/mol·K 2.3 气体的等压变化和等容变化 FormatFactory : www.pcfreetime.com FormatFactory : www.pcfreetime.com $$