2.3 气体的等压变化和等容变化（课件）-2024-2025学年高二物理同步精讲练（人教版2019选择性必修第三册）

第二章：第3节 气体的等压变化和等容变化 高中物理选择性必修第三册 制作：陈庆威 目录 CONTENT 高中物理选择性必修第三册 气体的等压变化 气体的等容变化 理想气体 气体实验定律解释 问题？ 00. 高中物理选择性必修第三册 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。 气体的 等压变化 第一部分 气体的等压变化 01. 高中物理选择性必修第三册 2.V-T 图—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。 想一想：为什么0点附近要用虚线？ 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。 V T 0 气体在接近0K之前已经液化。 等压线的特点 02. 高中物理选择性必修第三册 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。 热力学温标下的图像 摄氏温标下的图像 盖-吕萨克定律 03. 高中物理选择性必修第三册 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.公式表述： 或 V=CT 3.适用范围： C是常量 ①温度不太低，压强不太大 ②气体的质量和压强都不变。 =C 气体的 等容变化 第二部分 气体的等容变化 01. 高中物理选择性必修第三册 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 2.气体等容变化的P-T 图像 斜率越大，体积越小 乙 0 P A B -273.15 t/0C 查理定律 02. 高中物理选择性必修第三册 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： △p △T T1 p1 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。 气体实验定律 03. 高中物理选择性必修第三册 玻意耳定律 查理定律 盖- 吕萨克定律 p1V1=p2V2 适用范围：压强不太大(相对大气压)，温度不太低(相对室温) 教材例题 04. 高中物理选择性必修第三册 【例题】某种气体的压强为 2×105 Pa，体积为 1 m3，温度为 200 K。它经过等温过程后体积变为 2 m3。随后，又经过等容过程，温度变为 300 K，求此时气体的压强。 【分析】 理想气体 第三部分 理想气体 01. 高中物理选择性必修第三册 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”. 理想气体的特点 02. 高中物理选择性必修第三册 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。 理想气体的状态方程 03. 高中物理选择性必修第三册 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 气体实验定律的微观解释 第四部分 用分子动理论解释玻意耳定律 01. 高中物理选择性必修第三册 (2)微观解释：温度不变，分子的平均动能不变．体积减小，分子越密集，单位时间内撞到单位面积器壁上的分子数就越多，气体的压强就越大． 1.玻意耳定律(等温变化)　p1V1=p2V2 (1)宏观表现：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． 用分子动理论解释查理定律 02. 高中物理选择性必修第三册 (1)宏观表现：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. 2.查理定律(等容变化) (2)微观解释：体积不变，分子的密度程度不变，温度升高，分子平均动能增大，分子撞击单位面积器壁的作用力变大，所以气体的压强增大． 用分子动理论解释盖-吕萨克定律 03. 高中物理选择性必修第三册 (1)宏观表现：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. 3.盖-吕萨克定律(等压变化) (2)微观解释：温度升高，分子的平均动能增大，撞击单位面积器壁的作用力变大，而要使压强不变，则影响压强的另一个因素分子的密集程度需减小，所以气体的体积增大． 总结提升 第五部分 高中物理选择性必修第三册 课堂小结 气体的等压变化 气体实验定律解释 理想气体 03 气体的等容变化 02 01 04 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 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”. 例题1 例题精选 01. 【参考答案】A 高中物理选择性必修第三册 海上航行的船只大都装备有随时可用的充气救生船。充气船使用时在船的浮筒内充入气体，充满气后浮筒的体积可视为不变。海上昼夜温差较大，若将充气船放置在海上，则夜间充气船浮筒内的气体与白天相比（　　） A．内能更小 B．压强更大 C．分子数密度更小 D．单位时间撞击到单位面积浮筒内壁的分子数增多 解析 例题解析 02. 高中物理选择性必修第三册 【解析】A．夜间充气船浮筒内的气体与白天相比温度较低，分子的平均动能更小，内能更小，故A正确。B．充气船内气体体积不变，夜间温度低，由查理定律可知，压强更小，故B错误。C．气体的质量不变，气体分子总数不变，体积不变，则分子数密度不变，故C错误。D．夜间温度低，分子的平均动能更小，则分子的平均速率更小，而分子数密度不变，所以单位时间撞击到单位面积浮筒内壁的分子数减小，故D错误。故选A。 例题2 例题精选 03. 【参考答案】A 高中物理选择性必修第三册 一定质量的理想气体，在压强不变的情况下，温度由升高到，体积的增量为；温度由283K升高到288K，体积的增量为，则（　　） A． B． C． D．无法确定 解析 例题解析 04. 高中物理选择性必修第三册 【解析】在压强不变的情况下，由盖-吕萨克定律 得 所以 因为、分别是气体在和283K时的体积，而 所以故选A。 例题3 例题精选 05. 【参考答案】D 高中物理选择性必修第三册 某学习小组设计了一种测温装置，用于测量教室内的气温（教室内的气压为一个标准大气压，相当于76 cm汞柱产生的压强），结构如图所示，导热性能良好的大玻璃泡A内有一定量的气体，与A相连的B管插在水银槽中，B管内水银面的高度x可反映所处环境的温度，据此在B管上标注出温度的刻度值。当教室内温度为7 ℃时，B管内水银面的高度为20 cm。B管的体积与大玻璃泡A的体积相比可忽略不计，则以下说法正确的是（　　） A．B管上所刻的温度数值上高下低 B．B管内水银面的高度为16 cm时，教室内的温度为17 ℃ C．B管上所刻的温度数值间隔是不均匀的 D．若把这个已刻好温度值的装置移到高山上，测出的温度比实际温度偏高 解析 例题解析 06. 高中物理选择性必修第三册 【解析】A．因B管的体积与大玻璃泡A的体积相比可忽略不计，故可认为A内气体做等容变化，当温度升高时，由查理定律知A内气体压强变大，则B管液面降低，B管上所刻的温度数值上低下高，故A错误； B．当温度为7 ℃，即T1＝7 ℃＋273K＝280K时，玻璃泡A内气体压强为p1＝76cmHg－20cmHg＝56cmHg 温度变为T2时，A内气体压强为p2＝76 cmHg－16cmHg＝60cmHg 根据查理定律可得解得T2＝300 K，整理得t2＝300K－273K＝27 ℃，故B错误； 解析 例题解析 07. 高中物理选择性必修第三册 C．温度改变为T时，气体压强为根据 整理得可得 则B管上所刻的温度数值间隔是均匀的，故C错误； D．若把这个已经刻好温度值的装置移到高山上，大气压强比在地面时小，因一定温度下A内气体压强一定，则管内液面比在地面时低，则测出的温度比实际温度偏高，故D正确。 故选D。 例题4 例题精选 08. 高中物理选择性必修第三册 图甲为战国时期青铜汲酒器，根据其原理制作了由中空圆柱形长柄和储液罐组成的汲液器，如图乙所示。长柄顶部封闭，横截面积S1=1.0cm2，长度H=100.0cm，侧壁有一小孔A。储液罐的横截面积S2=90.0cm2，高度h=20.0cm，罐底有一小孔B。汲液时，将汲液器竖直浸入液体，液体从孔B进入，空气由孔A排出；当内外液面相平时，长柄浸入液面部分的长度为x；堵住孔A，缓慢地将汲液器竖直提出液面，储液罐内刚好储满液体。已知液体密度ρ=1.0×103kg/m3，重力加速度大小g=10m/s2，大气压p0=1.0×105Pa。整个过程温度保持不变，空气可视为理想气体，忽略器壁厚度。 （1）求x； （2）松开孔A，从外界进入压强为p0、体积为V的空气，使满储液罐中液体 缓缓流出，堵住孔A，稳定后罐中恰好剩余一半的液体，求V。 【答案】（1）；（2） 解析 例题解析 09. 高中物理选择性必修第三册 【解析】（1）由题意可知缓慢地将汲液器竖直提出液面过程，气体发生等温变化，所以有又因为 代入数据联立解得 （2）当外界气体进入后，以所有气体为研究对象有 又因为 代入数据联立解得 THANKS cqw (c) - Lavf58.12.100 $$