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人教版高中物理选择性必修3
2.3 气体的等压变化和等容变化
问题与思考
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？
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。
　　　　　　　或
2. 公式表述：
3. 适用范围：①温度不太低，压强不太大
②气体的质量和压强都不变。
法国化学家、物理学家
盖·吕萨克
这里的C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。
一、气体的等压变化
(1)V－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，如图甲所示，等压线是一条延长线通过横轴上－273.15 ℃的倾斜直线，且斜率越小，压强越大，图象纵轴的截距V0是气体在0 ℃时的体积。
一、气体的等压变化
4、V－t图象和V－T图象
甲
(2)V－T图象：在等压变化过程中，气体的体积V随热力学温度T变化的图线是过原点的倾斜直线，如图乙所示，且p1一、气体的等压变化
甲
乙
4、V－t图象和V－T图象
一、气体的等压变化
甲
乙
4、V－t图象和V－T图象
一定质量的气体，在体积不变时压强随温度的变化，叫做气体的等容变化。
T1 V1 P1
体积不变时，气体的压强和温度之间有什么关系？
T2 V1 P2
二、气体的等容变化
查理定律：一定质量的气体，在体积不变的情况下，它的压强P与热力学温度T成正比。
　　　　　　　或
2. 公式表述：
3. 适用范围：①温度不太低，压强不太大
②气体的质量和体积都不变。
法国科学家
雅克·查理
这里的C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。
二、气体的等容变化
(1)p－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B是气体在0 ℃时的压强。
4、p－t图象和p－T图像：
二、气体的等容变化
(2)p－T图象：在等容变化过程中，气体的压强p和热力学温度T的图线是过原点的倾斜直线，如图丙所示，且V1二、气体的等容变化
4、p－t图象和p－T图像：
二、气体的等容变化
4、p－t图象和p－T图像：
①汽车、拖拉机里的内燃机，就是利用气体温度急剧升高后压强增大的原理，推动气缸内的活塞做功。
②打足了气的车胎在阳光下曝晒会胀破。
③水瓶塞子会迸出来，等等。
5、查理定律（等容变化规律）的应用
二、气体的等容变化
某气体的压强为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，又经过等温过程，温度变为300K，求此时气体的压强。
典型例题
4、将数值代入气体公式中，求解未知量。
1、确定研究对象：被封闭的气体（液体）
2、用一定的数字或表达式写出它们的初状态（P1、V1、T1）和末状态（P2、V2、T2）
3、根据气体状态变化过程的特点，列出相应的气体公式；
三、解题步骤
不 同 点 图象
纵坐标 压强p 体积V
斜率意义 斜率越大，体积越小，V4相同点 ①都是一条通过原点的倾斜直线 ②横坐标都是热力学温度T ③都是斜率越大，气体的另外一个状态参量越小
四、P-V图和V-T图
1、如图所示 ，一定质量的气体从状态A经B、C、D再回到A.问AB、BC、CD、DA经历的是什么过程？已知气体在状态A时的体积是1 L，求在状态B、C、D时的体积各为多少，并把此图改为p－V图象．
趁热打铁
1、m、T一定 时，有：p1V1＝ p2V2
--玻意耳定律
三大气体实验定律内容是什么？
--查理定律
2、m、V一定 时，有：
3、m、p 一定 时，有：
--盖·吕萨克定律
这些定律都是在压强不太大（相对大气压强）、温度不太低（相对室温）的条件下总结出来的。
五、理想气体
这些定律都是在压强不太大（相对大气压强）、温度不太低（相对室温）的条件下总结出来的。
温度不低于负几十摄氏度
压强不超过大气压的几倍
当压强很大、温度很低时，由三个气体实验定律计算的结果与实际测量结果有很大的差别。
为了便于研究自然界中客观存在的、比较复杂的真实气体，从复杂的现象中抓住事物的本质使问题得以合理的简化。
五、理想气体
1、定义：假设有这样一种气体，它在任何温度和任何压强下都能严格地遵从气体实验定律,我们把这样的气体叫做“理想气体”。
2、特点：
理想气体是不存在的，是一种理想模型。
在常温常压下,大多数实际气体,尤其是那些不易液化的气体都可以近似地看成理想气体。
理想气体的微观本质是忽略了分子力，没有分子势能，理想气体的内能仅由温度和分子总数决定 ,与气体的体积无关，只有分子动能。
理想气体分子本身的大小与分子间的距离相比忽略不计，分子可视为质点.由于分子本身没有体积，即它所占据的空间可以被无限压缩。
五、理想气体
描述一定质量的理想气体状态的参量有三个：p、V、T。前面提到的每一个实验定律所谈的都是当一个参量不变时另外两个参量的关系。如果三个参量都可能变化的情况下，它们会遵循怎样的变化规律呢？
T1 V1 P1
T2 V2 P2
五、理想气体
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
3、使用条件:
一定质量的某种理想气体。
注：恒量C由理想气体的质量和种类决定，即由理想气体的物质的量决定。
六、理想气体状态方程
1、玻意耳定律(等温变化)　p1V1=p2V2
分子平均动能不变
V减小（增大）
分子密集程度增大（减小）
P增大（减小）
T不变
T1 V1 P1
T1 V2 P2
六、对气体实验定律的微观解释
分子密集程度保持不变
T升高（降低）
分子平均动能增大（减小）
V不变
P增大（减小）
2、查理定律(等容变化)
T1 V1 P1
T2 V1 P2
六、对气体实验定律的微观解释
V同时增大（减少）
分子密集程度减小（增大）
T升高（降低）
分子平均动能增大（减小）
P不变
3、盖-吕萨克定律(等压变化)
T1 V1 P1
T2 V2 P1
六、对气体实验定律的微观解释
2、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，则在此状态变化过程中(　　)
A．气体的温度不变
B．气体的内能增大
C．气体分子的平均速率减小
D．气体分子在单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数不变
B
趁热打铁
１、封闭在容器中的气体，当温度升高时，下面的哪个说法是正确的（　　　）（不计容器的膨胀）
Ａ．密度和压强均增大；　　
Ｂ．密度增大，压强减小；
Ｃ．密度不变，压强增大；　
Ｄ．密度增大，压强不变。　　
C
牛刀小试
2、（多选）一定质量的理想气体在等容变化过程中测得，气体在0℃时的压强为P0， 10℃时的压强为P10，则气体在21℃时的压强在下述各表达式中正确的是 ( )
A．
B．
C．
D．
AD
牛刀小试
3、（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
D.若环境温度升高，右管内的水银柱沿管壁上升
ACD
h
牛刀小试
4、如图，一导热性良好的气缸内用活塞封住一定量的气体(不计活塞与缸壁摩擦)，当温度升高时，改变的量有(　 　)
A．活塞高度h
B．气缸体高度H
C．气体压强p
D．弹簧长度L
B
牛刀小试
5、(多选)一定质量理想气体的状态经历了如图所示的ab、bc、cd、da四个过程，其中bc的延长线通过原点，cd垂直于ab且与水平轴平行，da与bc平行，则气体体积在(　　 )
A．ab过程中不断增加
B．bc过程中保持不变
C．cd过程中不断增加
D．da过程中保持不变
AB
牛刀小试
6、（多选）如图所示，A端封闭有气体的U形玻璃管倒插入水银槽中，当温度为T1时，管中水银面处在M处，温度为T2时，管中水银面处在N处，且M、N位于同一高度，若大气压强不变，则：（ ）
A . 两次管中气体压强相等
B . T1时管中气体压强小于T2时管中气体压强
C . T1D . T1>T2
M
N
A
A D
牛刀小试
8、在图所示的气缸中封闭着温度为100℃的空气, 一重物用绳索经滑轮与缸中活塞相连接, 重物和活塞均处于平衡状态, 这时活塞离缸底的高度为10 cm,如果缸内空气变为0℃, 问:
①重物是上升还是下降？
②这时重物将从原处移动多少厘米
(设活塞与气缸壁间无摩擦)
温度降低
压强减小, 故活塞下移, 重物上升.
利用等容变化
等压变化
得h =7.4 cm
重物上升高度Δh=10－7.4=2.6 cm
牛刀小试
同学们再见！

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