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读数次数 1 2 3 4 5 t/0C 11.78 18.81 25.61 36.05 43.39
t/0C 11.78 18.81 25.61 36.05 43.39 T/K 284.88 291.91 298.71 309.15 316.49
P/kpa 101.1 103.8 105.6 109.1 111.3 P/kpa 101.1 103.8 105.6 109.1 111.3(共23张PPT)
2.3气体的等压变化和等容变化
气体、固体和液体
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？
实验表明，在保持气体的压强不变的情况下，一定质量气体的体积随温度的升高而增大。
一、气体的等压变化
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叫作气体的等压变化。
0
V
T
实验表明，在V—T图像中，等压线是一条过原点的直线。
体积与温度成正比
一、气体的等压变化
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：
研究对象:一定质量的气体
适用条件:压强保持恒定
适用范围（对于实际气体）：温度不太低（与室温相比），压强不太大（与
大气压相比）
其中V1，T1和V2，T2分别表示气体在1，2两个状态下的体积和温度
法国科学家盖-吕萨克首先通过实验发现：
盖-吕萨克定律
相当于大气压几倍的压强都可以算作“压强不太大”，零下几十摄氏度的温度也可以算作“温度不太低”。
【例题1】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？
解析：
初态 T1=300K V1=V P1=P
分析：容器上有一个小口与外界大气相通，即气体的压强始终等于外界大气压，气体状态变化可以看作是等压变化。本题解题的关键不是气体状态的确定，而是研究对象的选取。
末态 T2=400K V2=？ P2=P
由盖-吕萨克定律 :
就容器而言，里面气体质量变了，但可视容器中气体出而不走，以原来容器中的气体为研究对象，就可以运用气体的等压变化规律求解。气体状态变化如图所示。
法一：
解析：
以后来容器中的气体为研究对象。气体状态变化如图所示。
法二：
【例题1】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？
初态 T1=400K V1=V P1=P
末态 T2=300K V2=？ P2=P
由盖-吕萨克定律 :
探究气体的等容变化规律
等容变化：
一定质量的气体，在体积不变的条件下，其压强随温度变化时的关系。
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压强/KPa 101.7 103.5 105.6 109.1 111.3
温度/0C 11.7 18.81 25.64 36.05 43.39
三、数据分析
探究气体的等容变化规律
三、数据分析
探究气体的等容变化规律
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。
错误点
压强p与热力学温度T是正比例关系？
二、气体的等容变化
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
1、内容：
2、表达式：
研究对象:一定质量的气体
适用条件:体积保持恒定
适用范围（对于实际气体）：温度不太低（与室温相比），压强不太大（与
大气压相比）
其中P1，T1和P2，T2分别表示气体在1，2两个状态下的体积和温度
法国科学家查理在分析了实验事实后发现：
查理定律
相当于大气压几倍的压强都可以算作“压强不太大”，零下几十摄氏度的温度也可以算作“温度不太低”。
3、P-T图象和P-t图象
二、气体的等容变化
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－273.150C
0
P
t
-273.15
273.15
A
B
0
P
t
A
B
0
P
A
B
-273.15
T
绝对零度
V1
V2
V3
4、等容 线
③体积越大，斜率越小。如图：V1>V2>V3。
⑴P-t图像中的等容线
①延长线通过(－273.15 ℃，0)的倾斜直线。
②纵轴截距p0是气体在0 ℃时的压强。
⑵ P-T图像中的等容线
①延长线通过原点的倾斜直线。
③体积越大，斜率越小。如图：V1>V2>V3。
P-T图和P-t图描述的是一定质量的某种气体，在体积一定的情况下，压强随温度的变化规律，称为等容线。
气体温度一定时，分子平均动能一定；体积越小，分子的数密度越大，气体压强越大。所以V1>V2>V3 。
二、气体的等容变化
②原点对应的温度是绝对零度。
V1
V2
【例题】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=1.5×105Pa
T1=T2
V1=V2
因为
所以
即
气体实验定律
玻意耳定律
查理定律
盖-吕萨克定律
压强不太大(相对大气压)，温度不太低(相对室温)
这些定律的适用范围：
p1V1=p2V2
三、理想气体
忽略气体分子大小
在温度不低于零下几十摄氏度、压强不超过大气压的几倍时，把实际气体当成理想气体来处理，误差很小。
理想气体
微观
忽略分子间相互作用力
忽略气体分子与器壁的动能损失
宏观：
任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体。
——理想化实物模型
没有分子势能
气体内能只与温度有关，与体积无关。
质点、点电荷、单摆、弹簧振子、理想变压器、理想气体等。
研究结果表明，一定质量的某种理想气体，在从某一状态变化到另一状态时，尽管其压强 p、体积V 和温度T 都可能改变，但是压强 p 跟体积 V 的乘积与热力学温度T的比值却保持不变。也就是说式中C是与压强 p、体积V、温度 T 无关的常量，它与气体的质量、种类有关。
理想气体状态方程
此式叫作理想气体的状态方程。
四、气体实验定律的微观解释
1、玻意耳定律：
分子的平均动能是一定的
3、查理定律：
温度升高时，分子的平均动能增大
2、盖-吕萨克定律：
T 不变
p 增大
体积减小时，分子的数密度增大
气体的压强增大
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，使分子的数密度减少
p 减小
p 不变
体积保持不变时，分子的数密度不变
p 增大
【例题2】如图所示，封闭有一定质量理想气体的汽缸开口向下竖直固定放置，活塞的截面积为S，质量为m0，活塞通过轻绳连接了一个质量为m的重物。若开始时汽缸内理想气体的温度为T0，轻绳刚好伸直且对活塞无拉力作用，外界大气压强为p0，一切摩擦均不计且m0g(1)重物刚离地时汽缸内气体的压强；
(2)重物刚离地时汽缸内气体的温度。
解析：
(1)当轻绳刚好伸直且对活塞无拉力作用时，设此时汽缸内气体的压强为p1，
由力的平衡条件可得 m0g＋p1S＝p0S 所以
当重物刚好离开地面时，设此时汽缸内气体的压强为p2，
则有p2S＋(m＋m0)g＝p0S 所以
(2)设重物刚好离开地面时汽缸内气体的温度为T1，
此过程气体发生等容变化，由查理定律可得
解得
解析：
【例题3】如图所示，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。
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：
上段
同理，下段
所以Δp1>Δp2，即水银柱上移。
1、(多选）下列图中，可能反映理想气体经历了等压变化→等温变化→等容变化后，又回到原来状态的有(　　)
由图可看出经历了“等压变化”→“等温变化”→“等容变化”后，又回到原来状态的是A、C。
解析：
AC
2、如图所示，某同学用封有气体的玻璃管来测绝对零度，当容器中水温是30 ℃时，空气柱的长度为30 cm，当水温是90 ℃时，空气柱的长度是36 cm，则该同学测得的绝对零度相当于(　　)
A.－273 ℃ B.－270 ℃ C.－268 ℃ D.－271 ℃
　设绝对零度相当于T0，由盖—吕萨克定律得
解析
解得T0＝－270 ℃，故B正确。
即
B
3、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。　读数次数 2 3 4 5 6
读数次数 1 2 3 4 5 t/0C 11.78 18.81 25.61 36.05 43.39
t/0C 0 11.78 18.81 25.61 36.05 43.39 T/K 0 284.88 291.91 298.71 309.15 316.49
P/kpa 0 101.1 103.8 105.6 109.1 111.3 P/kpa 0 101.1 103.8 105.6 109.1 111.3

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