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

气体的压强和温度的关系。玻璃管内封闭着一定质量的气体，拧紧紧固螺钉，使气体的体积保持不变，研究压强与温度的关系。这是一杯热水，用来给封闭气体加热，这是显示封闭气体的气压计。用热水给气柱加热，经过一段时间被封闭，气体的温度与热水的温度相同。可以看到温度升高，压强增大。红色箭头指示降温前的压强。用冰水给气柱降温。经过一段时间被封闭，气体的温度与冰水的温度相同。可以看到温度降低，压强减小。红色箭头指示降温前的压强。大量实验表明，一定质量的气体的体积保持不变，温度升高，压强增大。 nullnull实验目的，研究一定质量的气体，在体积不变的情况下，气体的压强随温度的变化关系。实验器材有注射器。容器。气压传感器。温度传感器。将注射器中气体的体积固定为30毫升。压强传感器与注射器连接。将注射器放入装有水的容器中。并将温度传感器也放入水中。记录这时的温度与压强。向容器中加入热水，保持注射器中的体积不变。待压强稳定后记录数据。再加入热水。记录数据。再加入热水。记录数据。再加入热水。记录数据。将数据输入到excel表格中，这时的压强单位为帕斯卡，温度是摄氏度，做压强温度的图像。如果将每一个温度加273单位换算为开尔文，再做出压强温度图线。请同学们思考，根据查理定律温度为0K时，压强应该为零，而该实验中压强大于0，请分析出现误差的可能原因是什么？ 玻璃管内封闭着一定质量的气体，保持压强不变，研究气体体积与温度的关系，红色箭头标出活塞位置，蓝色箭头为标尺上气柱高度。用热水给气柱加热。经过一段时间被封闭，气体的温度与水的温度相同。可以看到在压强不变情况下，温度升高时。 将注射器中气体的体积固定为30毫升。压强传感器与注射器连接。将注射器放入装有水的容器中。并将温度传感器也放入水中。记录这时的温度与压强。向容器中加入热水，保持注射器中的体积不变。待压强稳定后记录数据。再加入热水。记录数据。再加入热水。记录数据。再加入热水。记录数据。 2.3 气体的等压变化和等容变化 教师： 日期： 月 日 物理雾里悟理 新课导入 【站立式讨论】 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? 物理雾里悟理 1．气体的等压变化： 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。 2．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。 (1)内容： (2)表达式： t O V -273.15 (3)图像:等压线 p1<p2 V＝CT (其中C 是常量)，或 或 同一条直线上压强相同 p1 T O V p2 一、气体的等压变化 △V △T T1 V1 物理雾里悟理 你能行！！ ACD 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 h p0+ρgh p x p p0+ρgx p0+ρgx= p0+ρgh 封闭气体温度和压强不变，体积不变 体积增大，则右管内的水银柱沿管壁上升 物理雾里悟理 【站立式讨论】 1、为什么夏天汽车轮胎打气太足，容易爆胎。 2、利用高压锅可以很快把饭煮熟。 新课导入 物理雾里悟理 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。 1．气体的等容变化： 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： p＝CT(C是常量)，或 或 (3)图像: 等容线 同一条直线上体积相同 V1 V2 < t O p -273.15 V1 T O p V2 二、气体的等容变化 △p △T T1 p1 物理雾里悟理 2、某种气体在状态A时压强2×105Pa，体积为1m3，温度为200K， (1)它在等温过程中由状态A变为状态B，状态B的体积为2m3，求状态B的压强。 (2)随后，又由状态B在等容过程中变为状态C，状态C的温度为300K，求状态C的压强。 A B C 以气体为研究对象。 解： 初态： PA=2×105Pa VA=1m3 末态： PB=？ VB=2m3 等温变化，根据 pAVA=pBVB 代入得： 2×105×1=PB×2 解得： （1） PB=105Pa TA=200K TB=200K 初态： PB=105Pa VB=2m3 末态： PC=？ VC=2m3 等容变化，根据 代入得： 解得： （2） PC=1.5×105Pa TB=200K TC=300K 你能行！！ 物理雾里悟理 气体实验定律总结 玻意耳定律 查理定律 盖-吕萨克定律 这些定律的适用范围： p1V1=p2V2 压强不太大(相对大气压)，温度不太低(相对室温) T不变，p、V变化：玻意耳定律 V不变，p、T变化：查理定律 p不变，V、T变化：盖-吕萨克定律 物理雾里悟理 气体实验定律的微观解释 1、玻意耳定律： 一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能是一定的。在这种情况下，体积减小时，分子的分子密集程度增大，气体的压强就增大。 3、查理定律： 一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的密集程度保持不变。在这种情况下，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强就增大。 2、盖-吕萨克定律： 一定质量的某种理想气体，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，使分子的密集程度减少，才能保持压强不变。 T 不变 V 不变 p 不变 物理雾里悟理 站立式讨论： 如果某种气体的三个状态参量（p、V、T）都发生了变化，它们之间又遵从什么规律呢？ 如图所示，一定质量的某种理想气体从A到B经历了一个等温过程，从B到C经历了一个等容过程。分别用pA、VA、TA和pB、VB、TB以及pC、VC、TC表示气体在A、B、C三个状态的状态参量，那么A、C状态的状态参量间有何关系呢？ 0 p V A B C TA=TB 从A→B为等温变化： pAVA=pBVB ① 从B→C为等容变化： 由查理定律 ② 由①②联立，解得： TA=TB VB=VC 由玻意耳定律 分析过程： 物理雾里悟理 理想气体的状态方程 （1）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，但是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 与物体的质量和种类有关，即与物质的量有关（C=nR），与p、V、T无关. （4）单位：温度T必须是热力学温度，公式两边中压强p和体积V单位必须统一，但不一定是国际单位制中的单位. （3）适用条件：一定质量的理想气体 （5）注意：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的 三、理想气体的状态方程 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。 2、理解： 1）理想气体是种理想化模型. 实际气体，在压强不太大，温度不太低时，可以近似看成理想气体。 2） 理想气体，忽略分子间势能，内能等于分子的总动能。 3） 物理雾里悟理 推论1：理想气体密度方程 推论2：理想气体状态方程分态式 如果一部分气体（p、V、T）被分成了几部分，状态分别为（p1、V1、T1） （p2、V2、T2）……则有： 根据气体密度 得 拓展：两个重要推论 或 克拉珀龙方程是任意质量的理想气体的状态方程，它联系着某一确定状态下，各物理量的关系。 对实际气体只要温度不太低，压强不太大就可应用克拉珀龙方程解题． n为物质的量，R＝8.31J/mol.k —摩尔气体常量 克拉珀龙方程 物理雾里悟理 一、气体等压变化， 二、气体等容变化 三、理想气体状态方程 1、三个实验定律是理想气体状态方程的特例 2、适用条件 3、应用步骤 课堂小结 物理雾里悟理 FormatFactory : www.pcfreetime.com FormatFactory : www.pcfreetime.com $$气体的体积和温度的关系。玻璃管内封闭着一定质量的气体，保持压强不变，研究气体体积与温度的关系，红色箭头标出活塞位置，蓝色箭头为标尺上气柱高度。用热水给气柱加热。经过一段时间被封闭，气体的温度与水的温度相同，可以看到在压强不变情况下，温度升高时体积变大。用冰水给气柱降温。经过一段时间，被封闭气体的温度与冰水的温度相同。可以看到在压强不变情况下，温度降低时体积减小。大量实验表明，一定质量的气体在压强不变情况下，温度升高时体积变大。