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引入新课：
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
高中物理选择性必修第三册 第二章：分子动理论
第3节 气体的等压变化和等容变化
1、等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度的变化.
猜想
在等压变化中，气体的体积与温度可能存在着什么关系？
一、气体的等压变化
气体的体积与温度的关系
V=CT
或
公式表述：
文字表述：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积V与热力学温度T成正比.
体积V与热力学温度T成正比可以表示为另外形式
2、盖—吕萨克定律
一、气体的等压变化
（1）一定质量气体的等压线的V－T图象，等压线是一条过原点的直线．
3、盖—吕萨克定律的图象——等压线
（2）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）如图所示p2（3）v－t 图像中的等压线不过原点，但反向延长线交t 轴于－273.15 ℃
一、气体的等压变化
（2）在 V/Ｔ=C 中的C与气体的种类、质量、压强有关．
（1）适用条件：气体质量一定，压强不变．
注意： V正比于T而不正比于t，但 V t
（3）一定质量的气体发生等压变化时，升高（或降低）相同的温度，增加（或减小）的体积是相同的．
（4）解题时前后两状态的体积单位要统一．
4. 几点说明：
一、气体的等压变化
5、应用盖－吕萨克定律解题的一般步骤：
(1)确定研究对象，即被封闭的一定质量的气体.
(2)分析被研究气体在状态变化时是否符合定律的适用条件：质量一定，压强不变.
(3)确定初、末两个状态的温度、体积.
(4)根据盖－吕萨克定律列式求解.
(5)求解结果并分析、检验.
一、气体的等压变化
1、等容变化：一定质量的某种气体，在体积不变时，压强随温度的变化.
猜想
在等容变化中，气体的压强与温度可能存在着什么关系？
二、气体的等容变化
气体的压强和温度的关系
气体的等容变化
2、查理定律
p =CT
或
公式表述：
文字表述：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.
二、气体的等容变化
（1）适用条件：气体质量一定，体积不变．
3. 几点说明
（2）在p/T=C中的C与气体的种类、质量、体积有关．
（3）一定质量的气体在等容时，升高（或降低）相同的温度，所增加（或减小）的压强是相同的．
（4）解题时前后两状态压强的单位要统一．
注意：p与热力学温度T成正比，不与摄氏温度成正比,但压强的变化 p与摄氏温度 t的变化成正比．
二、气体的等容变化
4. 查理定律的图象——等容线
①p－T图像中的等容线是一条过原点的直线
②p－t图像中的等容线不过原点，但反向延长线交t 轴于－273.15 ℃.
二、气体的等容变化
一定质量气体的等容线的物理意义：
①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。
②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）如图所示，V2二、气体的等容变化
③p－t图像：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.图像纵轴的截距p0是气体在0 ℃时的压强.
二、气体的等容变化
高压锅内的食物易熟
5. 应用
二、气体的等容变化
6.应用查理定律解题的一般步骤
(1)确定研究对象，即被封闭的一定质量的气体.
(2)分析被研究气体在状态变化时是否符合定律的适用条件：质量一定，体积不变.
(3)确定初、末两个状态的温度、压强.
(4)根据查理定律列式求解.
(5)求解结果并分析、检验.
二、气体的等容变化
某种气体的压强为 2×105 Pa，体积为 1 m3，温度为200 K。它经过等温过程后体积变为 2 m3。随后，又经过等容过程，温度变为 300 K，求此时气体的压强。
【例题】
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。
理想气体
2.理想气体与实际气体
实际气体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，可以当成理想气体来处理.
三、理想气体
理想气体
3. 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。
（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。
（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。
三、理想气体
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。
上式叫作理想气体的状态方程。
三、理想气体
1、气体实验定律的微观解释
(1)气体实验定律中温度、体积、压强在微观上分别与什么相关？
答案　在微观上，气体的温度决定气体分子的平均动能，体积决定分子的数密度，而分子的平均动能和分子数密度决定气体的压强.
(2)自行车的轮胎没气后会变瘪，用打气筒向里打气，打进去的气越多，轮胎会越“硬”.怎样从微观角度来解释这种现象？(假设轮胎的容积和气体的温度不发生变化)
答案　轮胎的容积不发生变化，随着气体不断地打入，轮胎内气体分子的数密度不断增大，温度不变意味着气体分子的平均动能没有发生变化，单位时间内单位面积上碰撞次数增多，故气体压强不断增大，轮胎会越来越“硬”.
四、气体实验定律的微观解释
2. 玻意耳定律的微观解释： (等温变化) p1V1=p2V2
一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能是一定的.体积减小时，分子的数密度增大，单位时间内、单位面积上碰撞器壁的分子数就多，气体的压强就增大.
四、气体实验定律的微观解释
3.盖－吕萨克定律的微观解释：等压变化
一定质量的某种理想气体，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，使分子的数密度减小，才能保持压强不变.
四、气体实验定律的微观解释
4. 查理定律(等容变化)微观解释：
气体实验定律的微观解释
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，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强增大.
四、气体实验定律的微观解释
1、如图为一简易恒温控制装置，一根足够长的玻璃管竖直放置在水槽中，玻璃管内装有一段长L＝4 cm的水银柱，水银柱下方封闭有一定质量的气体(气体始终处在恒温装置中且均匀受热).开始时，开关S断开，水温为27 ℃，水银柱下方空气柱的长度为L0＝20 cm，电路中的A、B部分恰好处于水银柱的正中央.闭合开关S后，电热丝对水缓慢加热使管内气体温度升高；当水银柱最下端恰好上升到A、B处时，电路自动断开，电热丝停止加热，大气压强p0＝76 cmHg.则水温为多少时电路自动断开
A.320 K B.340 K
C.330 K D.333 K
√
课堂练习
课堂练习
ACD
2、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
h
p0+ρgh
p
x
p
p0+ρgx
p0+ρgx= p0+ρgh
封闭气体温度和压强不变，体积不变
体积增大，则右管内的水银柱沿管壁上升
3.(1)一定质量的气体做等容变化，温度为200 K时的压强为0.8 atm，压强增大到2 atm时的温度为________K.
(2)一定质量的气体，在压强不变时，温度为200 K，体积为V0，当温度升高100 K时，体积变为原来的____倍.
500
课堂练习
4、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
故活塞下移, 重物上升.
压强减小
等压变化
得h =7.3 cm
重物上升高度Δh=10－7.3=2.7 cm
课堂练习
5、(多选)一定质量的气体经过一系列过程，如图10所示.下列说法正确的是
A.a→b过程中，气体体积增大，压强减小
B.b→c过程中，气体压强不变，体积增大
C.c→a过程中，气体压强增大，体积变小
D.c→a过程中，气体温度升高，体积不变
√
√
课堂练习
6、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.气体的平均动能不变
B.气体的内能增加
C.气体分子的数密度减小
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
√
课堂练习

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