全优课堂·物理·选择性必修第三册(人教版) 课件 第2章　3　第2课时 气体实验定律综合应用

第二章气体、固体和液体3气体的等压变化和等容变化第2课时气体实验定律综合应用

1.理解理想气体是一种物理模型，是根据实验推理假设出来的.2.知道气体变化规律的微观原因.3.能理解气体变化的三个定律的图像意义以及解决生活中的问题．课前·

自主预习1．理想气体在任何温度、任何压强下都遵循_______________的气体．2．理想气体与实际气体在________不低于零下几十摄氏度、________不超过大气压的几倍的条件下，把实际气体当作理想气体来处理．理想气体气体实验定律温度压强1．玻意耳定律一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能一定，体积减小时，分子的____________增大，气体的压强就________．2．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___________保持不变．在这种情况下，温度升高时，分子的__________增大，气体的________就增大．气体实验定律的微观解释密集程度增大密集程度平均动能压强3．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___________增大．只有气体的________同时增大，使分子的___________减小，才能保持压强不变．平均动能体积密集程度课堂·

重难探究1．理想气体是一种物理模型理想气体是对实际气体的一种科学抽象，就像质点模型一样，是一种理想模型，实际并不存在．理想气体2．特点(1)严格遵守气体实验定律及理想气体状态方程．(2)理想气体分子本身的大小与分子间的距离相比可忽略不计，分子不占空间，可视为质点．(3)理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力．(4)理想气体分子无分子势能，内能等于所有分子热运动的动能之和，只和温度有关．例1

(多选)关于理想气体，下列说法正确的是 (

)A．理想气体能严格遵守气体实验定律B．实际气体在温度不太高、压强不太小的情况下，可看成理想气体C．实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下，可看成理想气体D．所有的实际气体在任何情况下，都可以看成理想气体【答案】AC【解析】理想气体是在任何温度、任何压强下都能遵守气体实验定律的气体，A正确．理想气体是实际气体在温度不太低、压强不太大情况下的抽象，B、D错误，C正确．变式1

(多选)下列对理想气体的理解，正确的有 (

)A．理想气体实际上并不存在，只是一种理想模型B．只要气体压强不是很高就可视为理想气体C．一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关D．在任何温度、任何压强下，理想气体都遵循气体实验定律【答案】AD【解析】理想气体是一种理想化模型，温度不太低，压强不太大的实际气体可视为理想气体；只有理想气体才遵循气体的实验定律，A、D正确，B错误．一定质量的理想气体的内能完全由温度决定，与体积无关，C错误．1．玻意耳定律(1)宏观表现：一定质量的某种理想气体，在温度保持不变时，体积减小，压强增大；体积增大，压强减小．气体实验定律的微观解释(2)微观解释：温度不变，分子的平均动能不变．体积越小，分子越密集，单位时间内撞到容器壁单位面积上的分子数就越多，气体的压强就越大，如图所示．2．查理定律(1)宏观表现：一定质量的某种理想气体，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)微观解释：体积不变，则分子密度不变，温度升高，分子平均动能增大，分子撞击容器壁单位面积的作用力变大，所以气体的压强增大，如图所示．3．盖-吕萨克定律(1)宏观表现：一定质量的某种理想气体，在压强不变时，温度升高，体积增大，温度降低，体积减小．(2)微观解释：温度升高，分子平均动能增大，撞击容器壁的作用力变大，而要保持压强不变，则影响压强的另一个因素需改变，即分子的密集程度减小，所以气体的体积增大，如图所示．例2

一定质量的理想气体发生等容变化，从状态A变化到状态B，这一过程的p-t图像如图所示，

AB为一条线段，图线的反向延长线与t轴相交于C点，下列说法正确的是

(

)A．p与t成正比B．气体的密度增大C．气体分子的平均动能减小D．气体分子的平均动能增大【答案】D【解析】一定质量的理想气体等容变化，

p与热力学温度T成正比，而T＝273＋t，与t并不成正比，A错误；等质量、等容，所以密度不变，B错误；温度为分子平均动能的标志，由于A→B温度升高，则分子平均动能增大，C错误，D正确.变式2

(多选)如图所示，一定质量的理想气体由状态A沿平行纵轴的直线变化到状态B，则下列对于它的状态变化过程的说法，不正确的是

(

)A．气体的温度不变B．气体的内能增加C．气体的分子平均速率减小D．气体分子在单位时间内与容器壁单位面积上碰撞的次数不变【答案】ACD【解析】从p-V图像中的AB图线看，气体状态由A变到B为等容升压，根据查理定律，一定质量的气体，当体积不变时，压强跟热力学温度成正比，所以压强增大，温度升高，A错误；一定质量的理想气体的内能仅由温度决定，所以气体的温度升高，内能增加，B正确；气体的温度升高，分子平均速率增大，C错误；气体压强增大，则气体分子在单位时间内与器壁单位面积上碰撞的次数增加，D错误．变式3

(2023年江苏卷)如图所示，密闭容器内一定质量的理想气体由状态A变化到状态B，该过程中 (

)A．气体分子的密度增大B．气体分子的平均动能增大C．单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小D．单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减少【答案】B【解析】由图可知p＝CT，则从A到B为等容线，即从A到B气体体积不变，则气体分子的密度不变，A错误；从A到B气体的温度升高，则气体分子的平均动能变大，B正确；从A到B气体的压强变大，气体分子的平均速率变大，则单位时间内气体分子对单位面积的器壁的碰撞力变大，C错误；气体分子的密度不变，从A到B气体分子的平均速率变大，则单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数变大，D错误．气体实验定律的综合应用2．利用气体实验定律解决问题的基本思路例3

(多选)如图所示，一定质量理想气体的状态沿1→2→3→1的顺序作循环变化．若用V-T或p-V图像表示这一循环，下图中可能正确的选项是(

)ABCD【答案】AD变式4一气象探测气球，在充有压强为1.00atm(即76.0cmHg)、温度为27.0℃的氦气时，体积为3.50m3.在上升至海拔6.50km高空的过程中，气球内氦气的压强逐渐减小至此高度上的大气压36.0cmHg，气球内部因启动了持续加热设备而维持其温度不变．此后停止加热，保持高度不变．已知在这一海拔高度气温为－48.0℃.求：(计算结果均保留3位有效数字)(1)氦气在停止加热前的体积；(2)氦气在停止加热较长一段时间后的体积．解：(1)在气球上升至海拔6.50km高空的过程中，气球内氦气经历一个等温变化过程．根据玻意耳定律有p1V1＝p2V2，①式中p1＝76.0cmHg，V1＝3.50m3，p2＝36.0cmHg，V2是在此等温过程末氦气的体积．由①式得V2≈7.39m3.②(2)在停止加热较长一段时间后，氦气的温度逐渐从T1＝300K下降到与外界气体温度相同，即T2＝225K．这是一等压过程．根据盖-吕萨克定律有小练·

随堂巩固1．如图所示为0.3mol的某种气体的压强和温度关系的p-t图线．p0表示标准大气压，则在状态B时气体的体积为 (

)A．5.6LB．3.2LC．1.2LD．8.4L【答案】D2．如图所示，一定质量的理想气体从状态A→状态B→状态C→状态D→状态A的循环过程，A、B、C、D这四个状态，体积最大的是

(

)A．状态A B．状态BC．状态C D．状态D【答案】C3．如图所示，汽缸悬空而静止，设活塞和缸壁间无摩擦且可以在缸内自由移动，缸壁导热性能良好，使缸内气体温度总能与外界大气的温度相同，则

(

)A．气温降低，汽缸的上底面距地面的高度减小B．气温升高，汽缸中气体分子数的密度变大C．外界大气压强减小，弹簧伸长D．外界大气压强增大，汽缸的上底面距地面的高度增大【答案】A4．(2024年北京期末)从分子动理论的观点来看，一个密闭容器中气体分子的运动是杂乱无章的，在某一时刻，向着任何一个方向运动的分子都有，而且向各个方向运动的气体分子数目几乎相等，如图所示．为简化问题，假定气体分子的大小可以忽略，速率均为v，每次分子与器壁碰撞作用时间为Δt，碰撞前后气体分子的速度方向都与器壁垂直，且速率不变．已知每个分子的质量为m，单位体积内分子数量n为恒量．利用所学力学知识，回答以下问题：(1)选择一个与器壁发生正碰的气体分子为研究对象，求碰撞过程气体分子对器壁的作用力F0的大小；(2)推导出器壁单位面积受到的压强p的表达式；(3)对于一定量的气体，从宏观上看，仅升高温度或仅减小体积都会使气体压强增大，请从微观角度说明原因．(3)对于一定量的气体，若仅升高温度，气体分子运动的平均速率增大，气体分子撞击器壁的平均作用力增大，则压强增大．若仅减小体积，则气体分子分布的密集程度增大，单位时间撞击器壁单位面积的分子数目增多，则气体压强增大．5．潮州素有瓷都之美誉，而现代瓷器烧制通常采用电加热式气窑．烧制过程中为避免窑内气压过高，窑上安有一个单向排气阀，当窑内气压达到2.5×105Pa时，单向排气阀变为开通状态．某次烧制前，封闭在窑内的气体温度为27℃，压强为1.0×105Pa.已知烧制过程中窑内气体温度均匀且缓慢升高．不考虑瓷胚体积的变化，求排气阀开始排气时窑内气体的温度．