2.3 气体的等压变化和等容变化 课件-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

用传感器探究气体等温变化的规律。实验器材，注射器、气体压强传感器、数据采集器、计算机实验过程。我们先用注射器吸取一定质量的气体，再把注射器通过塑料管与气体压强传感器相连。先在软件中输入即将测量的空气柱体积值，由注射器壁上的刻度可以读出气体的体积V由压强传感器测得的压强值P可以在计算机屏幕上实时的显示出来，这样就可以获得不同体积时气体压强的数值。由计算机做出气体的PV图像，再转化成PV分之一图像，就可以判断出P与V是否具有反比例函数的关系。实验得到的PV图像是一条近乎过原点的直线，可知P与V成反比，本实验中直线没有过原点误差产生的原因可能是由于测量气体体积时，忽略了注射器和传感器之间连接管处的体积，从而导致气体体积的测量值偏小。 高中物理 选必3 第二章 气体固体和液体 第三节 气体的等容变化和等压变化 12 十二月 2025 查理定律、气体等容变化、等容线 盖·吕萨克定律、气体等压变化、等压线 第三节 气体的等容变化和等压变化 气体的等容变化 探究1：等容变化 一定质量气体、V不变，P、T变化关系： 2-3-0气体的等容变化 测量 1 2 3 4 5 P/Pa 101.7 103.8 105.6 109.1 111.3 T/K 284.78 291.81 298.61 309.05 316.39 P/Pa T/K 0 实验曲线 实验误差 探究1： 实验误差产 生的原因 ？ 真实曲线 查理定律（等容变化）： 一定质量的理想气体，体积不变的情况下，压强P与热力学温度T成正比； 等容线： P-T在直角坐标系中的图象； 图线延长线经过坐标原点； 物理意义： ①图线上各点表示一个确定的状态； ②同一条等容线上气体各状态的体积相同； ③等容线倾斜程度表示体积大小，斜率越大，体积越小； P/Pa T/K 0 V1 P-T图中： 斜率大，体积小 V2<V1； 比较方法： 等温T1时，根据P1V1=P2V2 ，压强大→体积小； V2 T1 等容线P-T图、P-t图： P-t图理解： 一定质量的气体，在体积不变的情况下，当温度每升高或降低1℃，增加或减少的压强等于零摄氏度时压强的1/273； P P T/K 0 •（PT、T） •（P0、T0） 左移△T △t △P P P0 0 -273.15 t/℃ 摄氏温标变换 等容变化理解： ①PT、而不正比于t，但Pt或PT； ②气体升高或降低相同的温度，气体增加 或减小的压强相同； 实验定律：法国科学家查理通过实验发现； 成立条件：m、V一定，温度不太低、压强不太大； p/T=C中：C与气体的种类、质量、体积有关； 等容变化应用： 内燃机是利等容变化原理，燃气点燃瞬间气体体积 不变、温度急剧升高压强增大，推动气缸活塞做功； 实例： 高压锅煮食物、热水瓶塞子迸出来、车胎因为高温爆胎； 研究对象 高温爆胎 例1：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 第三节 气体的等容变化和等压变化 气体的等压变化 等压过程： 一定质量气体、P不变，V、 T变化关系： 2-3-1气体的等压变化 V/m3 T/K 0 盖•吕萨克（等压变化）： 一定质量的理想气体，压强不变的情况下，体积V与热力学温度T成正比； 等压线： V-T在直角坐标系中的图象； 图线延长线经过坐标原点； 物理意义： ①图线上各点表示一个确定的状态； ②同一条等容线上各点气体体积相同； ③等容线倾斜程度表示压强大小，斜率越大，体积越小； V/m3 T/K 0 P1 P2 T1 V-T图中： 斜率大，压强小 P2<P1； 比较方法： 等温T1时，根据P1V1=P2V2 ，体积大→压强小； •• 12 等容线V-T图、V-t图： V-t图理解： 一定质量的气体，在压强不变的情况下，当温度每升高或降低1℃，增加或减少的体积等于零摄氏度时体积的1/273； V V T/K 0 •（VT、T） •（V0、T0） 左移△T △t △V V t/℃ V0 0 -273.15 摄氏温标变换 等压变化理解： ①VT、而不正比于t，但Vt或PT； ②气体升高或降低相同的温度，气体增加 或减小的体积相同； 实验定律：法国科学家盖·吕萨克实验发现； 适用条件：m、P一定,温度不太低、压强不太大； V/Ｔ=C：C与气体的种类、质量、压强有关； 例2：（多选）一定质量的某种气体自状态A经状态C变化到状态B，这一过程的V-T图像如图所示，则（ 　） A、在过程A→C中，气体的压强不断变小 B、在过程C→B中，气体的压强不断变大 C、在状态A时，气体的压强最小 D、在状态B时，气体的压强最大 BCD 例3：一定质量的理想气体经历如图所示的一系列过程，ab、bc、cd和da这四段过程在p-T图像中都是直线段，ab和dc的延长线通过坐标原点O，bc垂直于ab，ad平行于纵轴。由图可以判断（　　） A、ab过程中气体体积不断减小 B、bc过程中气体体积不断减小 C、cd过程中气体体积不断增大 D、da过程中气体体积不断减小 B 例4：某种气体在状态Ａ时压强2×105Pa，体积为1m3，温度为200K； 1）先等温变化由状态A变为状态B，状态B的体积为2m3，求状态B的压强； 2）后又由状态B等容变化为状态C，状态C的温度为300K，求状态C的压强； 解： 第三节 气体的等容变化和等压变化 气体实验定律比较 1、气体等容、等压实验定律比较： 定律 查理定律（等容） 盖•吕萨克定律（等压） 表达式 成立条件 质量一定，体积不变 质量一定，压强不变 图形图象 应用 斜率大，体积小 斜率大，压强小 2、气体等温、等容、等压实验定律比较： 定律 玻意耳定律 查理定律 盖•吕萨克定律 表达式 成立条件 质量一定，温度不变 质量一定，体积不变 质量一定，压强不变 图形图象 应用 温度高，远离原点 斜率大，体积小 斜率大，压强小 适用范围 压强不太大（相对大气压），温度不太低（相对室温） 查理定律（等容变化）： 一定质量的理想气体，体积不变的 情况下，压强P与热力学温度T成正比； 盖•吕萨克（等压变化）： 一定质量的理想气体，压强不变的情 况下，体积V与热力学温度T成正比 P/Pa T/K 0 V1 比较同温度T时， 斜率K大，体积小 如所示图：V2<V1； V2 T1 V/m3 T/K 0 P1 比较同温度T时， 斜率K大，体积小 如所示图：V2<V1； P2 T1 第三节 气体的等容变化和等压变化 课时练习 练1：如图所示，有甲、乙、丙、丁四位同学在做“研究气体实验定律实验”，分别得到如下四幅图像。则如下的有关他们的说法，不正确的是（  ） A、若甲研究的是查理定律，则他作的图像可能是图a B、若乙研究的是玻意耳定律，则他作的图像可能是图b C、若丙研究的是查理定律，则他作的图像可能是图c D、若丁研究的是盖-吕萨克定律，则他作的图像可能是图d C 练2：如图所示，一汽缸固定在水平地面上，用活塞封闭着一定质量的理想气体。已知汽缸不漏气，活塞移动过程中与汽缸内壁间无摩擦。初始时，外界大气压强为P0，活塞对小挡板的压力刚好等于活塞的重力。现缓慢升高汽缸内气体的温度，则能反映汽缸内气体的压强p随热力学温度T变化的图像是（　　） D 结束页 B1 谢谢观赏！ Lavf55.19.104 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $探究气体等温变化的规律。实验器材我们选用热力学装置来进行这个实验。它由注射器和压力表组成，注射器上端有可以上下移动的柱塞，下端开口处有橡胶套，橡胶套可以把注射器中的气体进行密封。实验过程，首先打开橡胶套，向上拉起柱塞，使空气进入到注射器中。再套上橡胶套，把一段空气柱封闭在注射器内，用一只手按住橡胶套，另一只手把柱塞缓慢的向下压，保证在体积改变时温度不变。通过观察刻度尺上的刻度，可以读取空气柱的长度L我们用的这和装置空气柱的横截面积S为四平方厘米，空气柱的长度与横截面积的乘积就是它的体积V空气柱的压强P可以通过与注射器内空气柱相连的压力表来读取。连续测量几组空气柱的长度与压强，将数据填入表格中。我们还可以把采集的各组数据在坐标纸上描点，绘制出PV图像。可以看出绘制的PV图像类似于双曲线。那么空气柱的压强是否跟体积成反比呢？为了进一步检验这个猜想，我们可以根据测量数据计算出体积的倒数。然后以压强P为纵坐标，以体积的倒数V分之一为横坐标，把计算的各组数据在坐标纸上描点，从PV分之一图像可以看出，各点位于同一条直线上，说明在等温的情况下，压强跟体积的倒数成正比，也就是空气柱的压强P和体积V成反比。本次实验得到的PV分之一图像虽然是一条倾斜的直线，但没有过原点。之所以会产生这样的误差，是因为压力表与注射器是通过一小段空气柱连通，从而使被测空气柱的体积测量存在着一定的误差。