2.3气体的等压变化和等容变化 课件高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

第3节

气体的等压变化和等容变化第二章人教版（2019）选择性必修三CONTENTS目录气体的等压变化01气体的等容变化02学以致用提高练习05理想气体03气体实验定律的微观解释04思考与讨论：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？新课导入知识讲解课堂小结随堂练习布置作业一、气体的等压变化1.等圧変化：质量一定的某种气体，在压强不变的情况下，体积随温度的变化叫等压变化。视频演示：新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业2.盖—吕萨克定律（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。即

V

T。（2）公式：或C与气体的种类、质量、压强有关，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气体的质量和体积都不变。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△TT1V1新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业3.图像——等压线V－t图像V－T图像V0VV（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。问题：①为什么Ｏ点附近用虚线？②同一气体，在不同压强下等压线的斜率有何不同？不可能达到热力学绝对零度同一等压线上各点压强相同,且斜率越大，压强越小。新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业(2)特点：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.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）。P1<P2p1>p2>p3>p4新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业视频演示：盖—吕萨克定律新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业【课堂典例】如图所示，在一端开口的钢制圆筒的开口端上面放一活塞，活塞与筒壁间的摩擦及活塞的重力不计，现将其开口端向下，竖直缓慢地放入280K的水中，在筒底与水面相平时，恰好静止在水中，这时筒内气柱长为14cm，当水温升高到300K时，筒底露出水面的高度为多少？(筒的厚度不计，取T＝t＋273K)新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业二、气体的等容变化1.等容变化：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强随温度的变化叫等容变化。新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业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，它的压强p与热力学温度T成正比，即p

T。（2）公式：或C与气体的种类、质量、体积有关，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。（3）适用条件：①压强不太大，温度不太低；②气体的质量和体积都不变。

式中p1、T1表示气体在1（初态）p2、T2表示2（末态）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△TT1p1新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业3.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。p0P－t图像P－T图像等容线问题：①为什么Ｏ点附近用虚线？②同一气体，在不同体积下等容线的斜率有何不同？不可能达到热力学绝对零度同一等容线上各点体积相同,且斜率越大，体积越小。新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业P-t图象变化为P-T图象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。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。如果把直线AB延长至与横轴相交，交点坐标是－273.150C0Pt-273.15273.15AB0PtAB0PAB-273.15T绝对零度新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业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.（2）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）。V1<V2V1>V2>V3>V4新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业视频演示：查理定律新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业【课堂典例】如图所示，一导热性能良好、内壁光滑的汽缸竖直放置，在距汽缸底部L=36cm处有一与汽缸固定连接的卡环，活塞与汽缸底部之间封闭了一定质量的气体，当气体的温度T0=300K、大气压强p0=1.0×105Pa时，活塞与汽缸底部之间的距离L0=30cm，不计活塞的质量和厚度，现对汽缸加热，使活塞缓慢上升，求：（1）活塞刚到卡环处时封闭气体的温度T1；（2）封闭气体温度升高到T2=540K时的压强P2。

新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业查理定律与盖·吕萨克定律的比较新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业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)新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业三、理想气体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。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。（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。新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业实验演示：理想气体新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业思考与讨论：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？0pVABCTA=TB新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业从A→B为等温变化：

pAVA=pBVB①从B→C为等容变化：由查理定律②0pVABC由①②联立，解得：TA=TBVB=VC由玻意耳定律分析过程：新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业3.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

新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业（6）理想气体状态方程和三个气体实验定律的关系气体的三大定律都是实验定律，由实验归纳总结得到。新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业(1)解题步骤①确定研究对象，即某一定质量的理想气体，分析它的变化过程；②确定初、末两状态，准确找出初、末两状态的六个状态参量，特别是压强；③用理想气体状态方程列式，并求解。(2)注意：①气体质量保持不变②T必须是热力学温度，公式两边

p和

V单位需统一（7）理想气体状态方程的应用新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业【课堂精练】某种气体的压强为2×105Pa，体积为1m3，温度为200K。它经过等温过程后体积变为2m3。随后又经过等容过程，温度变为300K，求此时气体的压强？根据查理定律，有状态1:p1=2×105Pa，V1=1m3，T1=200K根据玻意耳定律，有p1V1=p2V2等温后状态2:p2=?，V2=2m3，T2=200K等容后状态3:p3=?，V3=2m3，T3=300K可得可得解析：P3=1.5×105PaT1=T2V1=V2因为所以即新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业视频演示：理想气体的状态方程新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业推论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新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业四、气体实验定律的微观解释1.玻意耳定律的微观解释：一定质量的某种理想气体，温度保持不变，体积减小时，分子的数密度增，单位时间内、单位面积上碰撞器壁的分子数就多，气体的压强增大。2.盖-吕萨克定律的微观解释：一定质量的某种理想气体，温度升高时，只有气体的体积同时增大，使分子的数密度减小，才能保持压强不变。3.查理定律的微观解释：一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的数密度保持不变。在这种情况下，温度升高时，气体的压强增大。新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业五、学以致用提高练习1．如图甲所示，一定质量理想气体的状态沿1→2→3→1的顺序作循环变化。若改用乙图像表示这一循环，乙图中表示可能正确的选项是（）随堂练习新课导入知识讲解课堂小结布置作业2.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，体积减小答案：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，火罐被紧紧地压在皮肤上，故选B.随堂练习新课导入知识讲解课堂小结布置作业3.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。ABC随堂练习新课导入知识讲解课堂小结布置作业以气体为研究对象。解：初态：PA=2×105PaVA=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=105PaTA=200KTB=200K初态：PB=105PaVB=2m3末态：PC=？VC=2m3等容变化，根据代入得：解得：（2）PC=1.5×105PaTB=200KTC=300K随堂练习新课导入知