2.3.3 气体的等容变化和等压变化 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

3.3 气体的等容变化和等压变化 第二章 知识回顾 状态参量之间的关系 控制变量法 一、气体的等容变化 1、等容变化： 一定质量的气体在体积V保持不变时，压强P与温度T之间的关系。 2、查理定律： 一定质量的气体，在体积不变的情况下，压强跟热力学温度成正比。 3、表达式： 热力学温标—— P=CT 摄氏温标——— P=C（t+273.15) 4、图像 5、适用范围： 气体温度不太低、压强不太大。 热力学温标 摄氏温标 同一直线上各点对应体积相同 直线斜率越大对应体积越小 查理 法国物理学家 1746～1823 ——等容线 二、气体的等压变化 1、等压变化： 一定质量的气体在压强P保持不变时，体积V与温度T之间的关系。 2、盖·吕萨克定律： 一定质量的气体，在压强不变的情况下，体积跟热力学温度成正比。 3、表达式： 热力学温标—— V=CT 摄氏温标——— V=C（t+273.15) 4、图像 5、适用范围： 气体温度不太低、压强不太大。 热力学温标 摄氏温标 同一直线上各点对应压强相同 直线斜率越大对应压强越小 盖·吕萨克 法国物理学家 1778～1850 ——等压线 1．等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度的变化叫做等压变化． 在等压变化中，气体的体积与温度可能存在着什么关系？ 想一想 1、等压图像 法国科学家盖—吕萨克通过实验发现：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之间呈线性关系，把它盖—吕萨克定律。 0 V t/0C A B 甲 0 V T/K A B 乙 273.15 气体体积为0时，温度为0 V与摄氏温度t是一次函数关系 V与热力学温度T是正比关系 结论：当压强不太大，温度不太低时，一定质量的气体，在压强不变时，体积V和温度T成正比. 2、盖—吕萨克定律 1.盖—吕萨克定律内容：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。 即VT 2. 公式表述： 　　　　　　　或 这里的C和玻意耳定律查理定律表达式中的C都泛指比例常数，它们并不相等。 式中V1、T1表示气体在1（初态）、V2、T2表示2（末态） 3. 适用范围：①温度不太低（与室温相比），压强不太大（与大气压相比） ②气体的质量和压强都不变。 =CΔT 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 4、图象——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。 V－t图像 V－T图像 V0 V V (2)等压线的特点：一定质量的气体的V—T图线其延长线过坐标原点（过原点的倾斜直线）。 想一想：为什么Ｏ点附近用虚线？ 答：热力学绝对零度不可能达到。 6、V－T和V－t图像： 特点： ①一定质量的气体的V—T图线其延长线过坐标原点（过原点的倾斜直线），斜率反映压强大小。 ②图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一根等压线上各状态的压强相同。 ③不同压强下的等压线，斜率越大，压强越小（同一温度下，体积大的压强小）。 ④V－t图象：在等压变化过程中，体积V与摄氏温度t是一次函数关系，不是简单的正比例关系，如图乙所示，等压线是一条延长线通过横轴上－273.15 ℃的倾斜直线，且斜率越大，压强越小.图象纵轴的截距V0是气体在0 ℃时的体积. 【想一想】 为什么夏天汽车轮胎打气太足，容易爆胎。 利用高压锅可以很快把饭煮熟。 轮胎和高压锅都是气体体积不变，温度升高，压强增大。 二、等容变化 1．等容变化：一定质量的某种气体，在体积不变时，压强随温度的变化叫做等容变化． 在等容变化中，气体的压强与温度可能存在着什么关系？ 想一想 1、查理定律 法国科学家查理在分析了实验事实后发现：当气体的体积一定时，各种气体的压强与温度之间都有线性关系，把它叫做查理定律。 0 P t/0C A B 甲 P与摄氏温度t是一次函数关系 0 P T/K A B 乙 273.15 P与热力学温度T是正比关系 气体压强为0时，温度为0 结论：当压强不太大，温度不太低时，一定质量的气体，在体积不变时，压强p和温度T成正比. 2.查理定律内容：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 3. 公式表述： 或 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。 式中p1、T1表示气体在1（初态）、p2、T2表示2（末态） 4. 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 5、推论 =CΔT 一定质量的气体，在体积不变的条件下，压强的变化量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：p与热力学温度T成正比，不与摄氏温度t成正比，但压强的变化P与摄氏温度t的变化成正比。P  t(T) △p △T T1 p1 5. 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。 6、图象——等容线 （1）等容线：一定质量的某种气体在等容变化过程中，压强随温度变化关系的直线，叫做等容线。 p0 P－t图像 P－T图像 (2)等容线的特点：一定质量的气体的p—T图线其延长线过坐标原点（过原点的倾斜直线）。 想一想：为什么Ｏ点附近用虚线？ 答：热力学绝对零度不可能达到。 P-t图象变化为P-T图象 P t A B 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。 0 P t A B -273.15 如果把直线AB延长至与横轴相交，交点坐标是－273.150C 0 P A -273.15 T 绝对零度 0 273.15 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。 7、p－T和p－t图像： 特点： ①一定质量的气体的P—T图线其延长线过坐标原点（过原点的倾斜直线），斜率反映体积大小。 ②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。 ③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）。 ④p－t图象：在等容变化过程中，压强p与摄氏温度t是一次函数关系，不是简单的正比例关系，如图乙所示，等容线是一条延长线通过横轴上－273.15 ℃的倾斜直线，且斜率越大，体积越小.图象纵轴的截距p0是气体在0 ℃时的压强. 1、如图所示，两个水平固定的汽缸由管道连通．活塞a、b用刚性杆相连，可在汽缸内无摩擦地移动，缸内及管中封有一定质量的理想气体．整个系统处于平衡状态，大气压强不变．现令缸内气体的温度缓慢升高一点，则系统再次达到平衡状态时(　　) A．活塞向左移动一点，缸内气体压强不变 B．活塞向左移动一点，缸内气体压强增大 C．活塞向右移动一点，缸内气体压强不变 D．活塞的位置没有改变，缸内气体压强增大 A 解析：因左、右汽缸中的气体的压强相等，若缸内气体的温度缓慢升高一点时，则气体体积变大，因右侧汽缸横截面积较大，则活塞向左移动一点，故选A. 2．(湖北武汉2022高二下期中)民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病，方法是将点燃的纸片放入一个小罐内，当纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会被紧紧地“吸”在皮肤上．其原因是当火罐内的气体( ) A．温度不变时，体积减小，压强增大 B．体积不变时，温度降低，压强减小 C．压强不变时，温度降低，体积减小 D．质量不变时，压强增大，体积减小 B 解析：把火罐扣在皮肤上，罐内空气的体积等于火罐的容积，之后罐内气体温度不断降低，气体发生等容变化，由查理定律可知，气体压强减小，火罐内气体压强小于外界大气压强，压强差就将火罐紧紧地压在皮肤上．故选B. 3、如图所示，A、B两容器容积相等，用粗细均匀的细玻璃管连接，两容器内装有不同气体，细管中央有一段水银柱，在两边气体作用下保持平衡时，A中气体的温度为273 K，B中气体的温度为293 K，如果将它们的温度都降低10 K，则水银柱将(　　) A．向A移动 B．向B移动 C．不动 D．不能确定 总结归纳 查理定律与盖·吕萨克定律的比较 气体实验定律对比 盖-吕萨克定律 查理定律 玻意耳定律 p1V1=p2V2 这些定律的适用范围： 压强不太大(相对大气压)，温度不太低(相对室温) 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。 理想气体： 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。 （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。 （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。 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。 1、玻意耳定律： 分子的平均动能是一定的 T 不变 体积减小时，分子的数密度增大 气体的压强增大 2、盖-吕萨克定律： p 增大 温度升高时，分子的平均动能增大 FormatFactory : www.pcfreetime.com FormatFactory : www.pcfreetime.com $$