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第二章 气体、固体和液体
第2节 气体的等温变化
(第一课时)
知识回顾
1、气体等温变化的规律？
一定质量的某种气体在温度不变的情况下，压强P与体积V成反比。（玻意耳定律）
pV=C(常数) 或 p1V1 = p2V2
2、一定质量气体的等温线有何特点？
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?
在保持气体压强不变的情况下，一定质量气体的体积随温度的升高而增大。
等压变化
等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度的变化的过程。
一、气体的等压变化
盖-吕萨克定律：
法国科学家盖-吕萨克首先通过实验发现：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。
这里的C和玻意耳定律表达式中的C都泛指比例常数，但它们并不相等。
2. 公式表述：
或 V=CT
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。
注意：不是与摄氏温度t成正比
4. 图象——等压线
一定质量的某种气体在等压变化过程中，体积随温度变化关系的直线，叫做等压线。
思考：如何在V-t图像中表示等压线？
想一想：
①为什么Ｏ点附近用虚线？
②同一气体，在不同压强下等压线的斜率有何不同？
不可能达到热力学绝对零度
P1< P2
同一等压线上各点压强相同,且斜率越大，压强越小。
【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？
二、气体的等容变化
查理定律：
法国科学家查理通过实验发现：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，它的压强 P 与热力学温度 T 成正比。
注意：不是与摄氏温度t成正比
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。
4. 图象——等容线
一定质量的某种气体在等容变化过程中，压强随温度变化关系的直线，叫做等容线。
思考：如何在P-t 图像中表示等容线？
想一想：
①为什么Ｏ点附近用虚线？
②同一气体，在不同体积下等容线的斜率有何不同？
不可能达到热力学绝对零度
同一等容线上各点体积相同,且斜率越大，体积越小。
V1【例题2】一辆汽车未启动时，一车胎内气体温度为27℃，胎压监测装置显示该车胎胎压为200?kPa，考虑到胎压不足，司机驾驶车辆到汽车修理店充气，行驶一段路程到汽车修理店后，胎压监测装置显示该车胎胎压为210?kPa，工作人员为该车胎充气，充气完毕后汽车停放一段时间，胎内气体温度恢复到27℃时，胎压监测装置显示该车胎胎压为250?kPa，已知车胎内气体体积为40?L且不考虑体积变化，求：
（1）车胎胎压为210?kPa时轮胎内气体的温度；
（2）新充入气体与车胎内原来气体的质量比。
?
1、确定研究对象，即被封闭的气体．
2、分析研究对象在状态变化时是否：质量一定，体积/压强不变．
3、确定初、末两个状态的压强/体积、温度（先转化为热力学温度）．
4、根据查理定律/盖-吕萨克定律列式求解．
三、利用查理定律和盖-吕萨克定律的解题思路
查理定律与盖·吕萨克定律的比较
练习1. 有一上端开口、竖直放置的玻璃管，管中有一段15?cm长的水银柱将一些空气封闭在管中，如图所示，此时气体的温度为27℃。当温度升高到30℃时，为了使封闭气体体积不变，需要再注入长度为多少的水银？（设大气压强为????0=75?cmHg且不变）
?
练习2. 汽缸长????=1.0?m，固定在水平地面上，汽缸中有横截面积????=100?cm2的光滑活塞，活塞封闭了一定质量的理想气体，大气压强????0=1.0×105Pa，当温度????=27℃时，气柱长度????=0.8?m，汽缸和活塞的厚度均可忽略不计。
?
① 如果温度保持不变，将活塞缓慢拉至汽缸右端口，此时水平拉力????的大小；
② 如果汽缸内气体温度缓慢升高，求活塞移至汽缸右端口时的气体温度。
?
第二章 气体、固体和液体
第2节 气体的等温变化
(第二课时)
1、三大气体实验定律内容是什么？
压强不太大（相对大气压强）、温度不太低（相对室温）
知识回顾
2、这三大气体实验定律适用范围的相同点是什么？
气体实验定律
玻意耳定律
查理定律
盖-吕萨克定律
p1V1=p2V2
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。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。
一、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遵从气体实验定律，我们把这样的气体叫做“理想气体”。
2、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，分子本身没有体积，即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间。
（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。一定质量的理想气体的内能仅由温度决定，与气体的体积无关。
【例1】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？
思路：分别按等温变化和等容变化来求解。
二、理想气体状态方程
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。
3、使用条件：一定质量的某种理想气体。
2、公式：
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。
【例1】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？
三、对气体实验定律的微观解释
1.玻意耳定律的微观解释：一定质量的某种理想气体，温度保持不变，体积减小时，分子的数密度增，单位时间内、单位面积上碰撞器壁的分子数就多，气体的压强增大。
2.盖-吕萨克定律的微观解释：一定质量的某种理想气体，温度升高时，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。
3.查理定律的微观解释：一定质量某种理想气体，体积保持不变时，分子的数密度保持不变。在这种情况下，温度升高时，气体的压强增大。
【例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(　 B　 )
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
【例3】（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 ( AD )
A．
B．
C．
D．
【例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( 　B 　)
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
【例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(　 AB　 )
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
【例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 D ）
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
课堂小结
玻意耳定律
查理定律
盖-吕萨克定律
p1V1=p2V2
理想气体状态方程

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