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(共27张PPT)
2.3气体的等压变化和等容变化
学习目标
1、通过实验知道什么是气体的等圧変化和等容变化
2、通过实验理解并掌握盖吕萨克定律和查理定律的内容、表达式和使用条件
3、通过阅读课本知道什么是理想气体，理解其特点
4、通过推导理解理想气体的状态方程，并会应用理想气体状态方程解决实际问题
5、理解P—T图像、V—T图像的物理意义
猜想
一定质量气体的在等压变化中，气体的体积与温度可能存在着什么关系？
1、等压变化
一定质量的气体，在压强不变的情况下，发生的状态变化过程叫做等压变化过程．
一、气体的等压变化
（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T T
（2）公式
这里的C和玻意耳定律表达式中的C都泛指比例常数，但是不相等。
（3）适用条件
①气体的质量保持不变
②气体的体积保持不变
③温度不太低（与室温相比），压强不太大（与大气压相比）
　　　　　　　或
2、盖—吕萨克定律
由数学知识得
一定质量的气体发生等压变化时，升高（或降低）相同温度，增加（或减小）的体积是相同的
0
V
T
②实验表明，在V—T图像中，等压线是一条过原点的直线。
（4）等压线（V—T图像）
①等压线：一定质量的气体在等圧変化过程中，体积V和热力学温度T的正比关系在V—T坐标系中的图像
③一定质量的气体等压线的V—T图像，斜率大小反映压强大小
P1＞P2
结论：等压线斜率越大，压强越小。
练习、（多选） 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
ACD
练习、一容器中装有某种气体，且容器上有一个小口与外界大气相通，原来容器内的温度为27℃，若把它加热到127℃，从容器中溢出的空气质量是原来质量的多少倍呢？
127℃
解：以容器内的温度为27℃时的气体为研究对象
初态：
T1=27+273=300K
V1=V
末态：
V2=？
T2=127+273=400K
根据等压变化
代入数据得：
27℃
从容器中溢出的空气质量与原来质量的比值为
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时，压强随温度变化的过程叫作气体的等容变化。
0
P
T/K
A
B
273.15
一定质量的某种气体在体积不变时，压强与热力学温度成正比
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
这里的C和玻意耳定律表达式中的C都泛指比例常数，但是不相等。
一定质量的气体发生等容变化时，升高（或降低）相同温度，增加（或减小）的压强是相同的
（3）适用条件
①气体的质量保持不变
②气体的体积保持不变
③温度不太低（与室温相比），压强不太大（与大气压相比）
练习、（多选）一定质量的气体，保持体积不变，温度从1℃升高到5℃，压强的增量为 2.0×103 Pa，则 （ ）
A．该气体从5℃升高到10℃，压强增量为2.0×103Pa
B．该气体从15℃升高到20℃，压强增量为2.5×103Pa
C．该气体在0℃时，压强约为1.4×105Pa
D．该气体每升高1℃，压强增量为0℃时压强的
BCD
练习、如图两端封闭、粗细均匀、竖直放置的玻璃管内，有一长为h的水银柱，将管内气体分为两部分，已知L2＝2L1。若使两部分气体同时升高相同的温度，管内水银柱将如何运动？(设原来温度相同)
水银柱原来处于平衡状态，所受合外力为零，即此时两部分气体的压强差Δp＝p1－p2＝ph。温度升高后，两部分气体的压强都增大，若Δp1＞Δp2，水银柱所受合外力方向向上，应向上移动，若Δp1＜Δp2，水银柱向下移动，若Δp1＝Δp2，水银柱不动。所以判断水银柱怎样移动，就是分析其合外力方向，即判断两部分气体的压强哪一个增大得多。
解：假设水银柱不动，两部分气体都做等容变化，分别对两部分气体应用查理定律
对上部分气体 对下部分气体
升温前:P2+Ph=P1
所以ΔP1＞ΔP2，即水银柱上移。
1、定义：
在任何温度，任何压强下都遵从气体实验定律的气体叫理想气体。
（1）它是一种理想模型并不实际存在
（2）实际气体压强不太大，温度不太低，就可以看做理想气体
三、理想气体
2、特点：
（3）由于忽略分子间的相互作用，分子势能为0。理想气体的内能=分子动能之和，因此理想气体的内能只与温度有关。
练习、（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，理想气体都遵从气体实验定律
E．理想气体的存在是一种人为规定，它是一种严格遵守气体实验定律的气体
F．一定质量的理想气体，内能增大，其温度一定升高
ADEF
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
思考与讨论
0
p
V
A
B
C
由①②联立，解得：
pAVA=pBVB ①
从A→B为等温变化：
由玻意耳定律
TA=TB
从B→C为等容变化：
由查理定律 ②
VB=VC
推导过程
1、内容：一定质量的某种理想气体在状态变化时，气体的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
四、理想气体的状态方程
5、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.
练习、如图所示，某水银气压计的玻璃管顶端高出水银槽液面1 m，因上部混入少量空气，使其读数不准。当气温为300 K，标准气压计读数为76 cmHg时，该气压计读数为70 cmHg。
(1)在相同气温下，若用该气压计测量气压，测得读数为68 cmHg，则实际气压应为多少cmHg
(2)若在气温为270 K时，用该气压计测得读数为70 cmHg，则实际气压为多少cmHg
解（1）设实际气压为p，取封闭在玻璃管中的气体为研究对象P1＝(76－70) cmHg＝6 cmHg
V1＝(100－70)S＝30S cm3。由玻意耳定律P1V1＝P2V2解得p≈73.6 cmHg。
练习、如图所示，某水银气压计的玻璃管顶端高出水银槽液面1 m，因上部混入少量空气，使其读数不准。当气温为300 K，标准气压计读数为76 cmHg时，该气压计读数为70 cmHg。
(1)在相同气温下，若用该气压计测量气压，测得读数为68 cmHg，则实际气压应为多少cmHg
(2)若在气温为270 K时，用该气压计测得读数为70 cmHg，则实际气压为多少cmHg
(2)设实际气压为P，对封闭在玻璃管中的气体：初态：P1＝6 cmHg，V1＝30S cm3，T1＝300 K；末态：P3＝(p－70) cmHg，V3＝(100－70)S＝30S cm3，T3＝270 K由气体的状态方程有
解得P＝75.4 cmHg。
(2)微观解释：温度不变，分子的平均动能不变。体积减小，分子越密集，单位时间内撞到单位面积器壁上的分子数就越多，气体的压强就越大．
1、玻意耳定律(等温变化)　p1V1=p2V2
(1)宏观表现：一定质量的理想气体，在温度保持不变时，体积减小，压强增大；体积增大，压强减小．
五、气体实验定律的微观解释
(1)宏观表现：一定质量的理想气体，在压强保持不变时，温度升高，体积增大；温度降低，体积减小.
2、盖-吕萨克定律(等压变化)
(2)微观解释：温度升高，分子的平均动能增大，撞击单位面积器壁的作用力变大，而要使压强不变，则影响压强的另一个因素分子的密集程度需减小，所以气体的体积增大．
(1)宏观表现：一定质量的理想气体，在体积保持不变时，温度升高，压强增大；温度降低，压强减小.
3、查理定律(等容变化)
(2)微观解释：体积不变，分子的密度程度不变，温度升高，分子平均动能增大，分子撞击单位面积器壁的作用力变大，所以气体的压强增大．
练习、（多选）如图所示，一定质量的理想气体由状态A，沿平行于纵轴的直线变化到状态B，则它的状态变化过程是（ ）
A.气体温度不变
B.气体的内能增加
C.气体分子的平均速率增大
D.气体分子在单位时间与器壁单位面积碰撞的次数增加
A
BCD
课堂小结
一、气体的等压变化
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。
二、气体的等容变化
查理定律：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。
三、理想气体
在任何温度，任何压强下都遵从气体实验定律。
（1）它是一种理想模型和实际气体近似
（2）实际气体压强不太大，温度不太低，就可以看做理想气体
（3）理想气体的内能只与温度有关
五、气体实验定律的微观解释
四、理想气体状态方程
练习、(多选)一定质量的理想气体沿着如图所示的方向发生状态变化，则该气体的压强变化情况是(　　)
A．从状态c到状态d，压强减小
B．从状态d到状态a，压强不变
C．从状态a到状态b，压强增大
D．从状态b到状态c，压强不变
AC
练习、某同学家一台新电冰箱能显示冷藏室内的温度,存放食物之前该同学进行试通电,该同学将打开的冰箱密封门关闭,并给冰箱通电。若大气压为1.0×105 Pa,刚通电时显示温度为27 ℃,通电一段时间后显示温度为7 ℃,则此时密封的冷藏室中气体的压强是(　　)
A.0.26×105 Pa B.0.93×105 Pa
C.1.07×105 Pa D.3.86×105 Pa
解析：对冷藏室气体
初状态:T1=300 K, p1=1×105 Pa
末状态:T2=280 K, 压强为p2
气体体积不变,根据查理定律得
代入数据得p2=0.93×105 Pa。
B
练习、（多选）如图所示，一定质量的空气被水银封闭在静置于竖直平面的U形玻璃管内，右管上端开口且足够长，右管内水银面比左管内水银面高h，下列能使h变大的是(　　 )
A.环境温度升高
B.大气压强升高
C.沿管壁向右管内加水银
D.U形玻璃管自由下落
ACD
　解析： 对左管被封气体：p＝p0＋ph，由 (常数)，可知当温度T升高，大气压p0不变时，h变大，故A正确；大气压升高，h变小，B错；向右管加水银时，由温度T不变，p0不变，V变小，p增大，即h变大，C正确；U形玻璃管自由下落，水银完全失重，气体体积增加，h变大，D正确。　
练习、（多选）如图所示,质量为m的绝热活塞把一定质量的理想气体密封在竖直放置的绝热汽缸内,活塞可在汽缸内无摩擦滑动。现通过电热丝对理想气体十分缓慢地加热,设汽缸处在大气中,大气压强恒定。经过一段较长时间后,下列说法正确的是 ( )
A.汽缸中气体的压强比加热前要大
B.汽缸中气体的压强保持不变
C.汽缸中气体的体积比加热前要大
D.活塞在单位时间内受汽缸中分子撞击的次数比加热前要少
BCD

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