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2.3气体的等压变化和等容变化
选择性必修第三册&第二章 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，会观察到什么现象，这说明了什么？
实验表明，温度升高时，为了保持气体的压强不变的情况下，气体的体积要随温度的升高而增大。
课堂引入
阅读教材p26页，并回答问题。
1.什么是气体的等压变化？
2.什么是盖-吕萨克定律？
阅读并回答：
一、气体的等压变化—思考
2、V-T 图—等压线
（1）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。
（2）等压线的特点：
气体在接近0K之前已经液化。
想一想：为什么0点附近要用虚线？
①延长线过坐标原点。
②图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一条等压线上各
状态的压强相同。
③一定质量的气体，不同压强下的等压线，斜率越大，压强越小。
P11、定义：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。
一、气体的等压变化—内容
（1）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。
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
3.盖-吕萨克定律
一、气体的等压变化—盖-吕萨克定律
=CΔT
=C
一定质量的气体，在压强不变的条件下，体积的变化量 V与热力学温度的变化量（等于摄氏温度变化量 t ）成正比。
注意：V与热力学温度T成正比，不与摄氏温度t成正比，但体积的变化 V与摄氏温度 t的变化成正比。 V t( T)
△V
△T
T1
V1
拓展1：等压变化中，V与t是一次函数关系，等压线是一条延长线通过横轴上－273.15 ℃的倾斜直线，图像纵轴的截距是在此压强下的气体在0 ℃时的体积。
拓展2：
一、气体的等压变化—拓展
为什么夏天汽车轮胎打气太足，容易爆胎。
【想一想】
轮胎气体体积不变，温度升高，压强增大。
二、气体的等容变化—思考
阅读教材p27页，并回答问题。
1.什么是气体的等容变化？
2.什么是查理定律？
阅读并回答：
二、气体的等容变化—思考
1、定义：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/0C
A
B
甲
0
P
T/K
A
B
273.15
丙
压强与温度成正比
乙
实验表明，在P—T图像中，等容线是一条过原点的直线。
2、P-T 图—等容线
P与摄氏温度t是一次函数关系
P与摄氏温度t是一次函数关系
斜率越大，体积越小
二、气体的等容变化—内容
（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。 即p T
　　　　　　　或
式中p1、T1表示气体在1（初态）、p2、T2表示2（末态）
（2）公式表述：
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。
（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。
△p
△T
T1
p1
3.查理定律
二、气体的等容变化—查理定律
（1）高压锅内的食物易熟；
（2）打足了气的车胎在阳光下曝晒会胀破；
（3）使凹进的乒乓球恢复原状。
4.生活应用
二、气体的等容变化—生活应用
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
二、气体的等容变化—总结
当压强很大、温度很低时，由气体实验定律计算的结果与实际测量结果有很大的差别.
不过，在通常的温度和压强下，很多实际气体，特别是那些不容易液化的气体，如氢气、氧气、氮气、氦气等，其性质与实验定律的结论符合的很好.
为了研究方便，可以设想一种气体，它在任何温度、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”.
三、理想气体—思考
阅读教材p28页，并回答问题。
1.什么是理想气体？
2.理想气体有什么特点？
阅读并回答：
3.理想气体状态方程是什么？
三、理想气体—思考
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。
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。
（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。
（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。
三、理想气体—内容
一定质量的理想气体，由初状态（p1、V1、T1）变化到末状态（p2、V2、T2）时，两个状态的状态参量之间的关系为：
方程具有普遍性
拓展学习
3.理想气体的状态方程
三、理想气体—状态方程
阅读教材p29页，并回答问题。
1.波意耳定律的微观解释？
2.盖-吕萨克定律的微观解释？
阅读并回答：
3.查理定律的微观解释？
四、气体实验定律的微观解释—思考
玻意耳定律的微观解释
宏观
微观
数密度增大
分子平均动能不变
V 减小
T 不变
m 一定
单位时间内撞击容器单位面积的分子数增多
压强增大
四、气体实验定律的微观解释—玻意耳定律
盖-吕萨克定律的微观解释
宏观
微观
分子密集程度减小
压强可能不变
分子平均动能增大
V 增大
T 升高
m 一定
四、气体实验定律的微观解释—盖-吕萨克定律
查理定律的微观解释
宏观
微观
分子平均动能增大
压强增大
分子密集程度不变
T 升高
V 不变
m 一定
四、气体实验定律的微观解释—查理定律
B
课堂练习
2．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
B
课堂练习
课堂练习
3.(多选)一定质量的气体经过一系列过程，其p－T图像如图所示。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
AD
课堂练习
课堂练习
4.如图所示，一端封闭的均匀玻璃管，开口向上竖直放置，管中有两段水银柱封闭了两段空气柱，开始时V1＝2V2。现将玻璃管缓慢地均匀加热，下列说法正确的是(　　)
A．加热过程中，始终有V1′＝2V2′
B．加热后V1′>2V2′
C．加热后V1′<2V2′
D．条件不足，无法判断
A
课堂练习
课堂练习
5．(新情景题)高原地区气压低，水的沸点达不到100 ℃，居民煮饭时就需要用高压锅，利用它可以将食物加热到100 ℃以上，它省时高效，深受消费者欢迎。(计算结果均保留三位有效数字)
课堂练习
(1)小明测得高压锅圆形出气孔的直径为4 mm，压在出气孔上的安全阀的质量为80 g，当高压锅内气压增大到某一值时，锅内气体就能自动顶开安全阀放气，安全阀被顶起时处于平衡状态，此时高压锅内部气体的压强是多大？(已知标准气压p＝1.0×105 Pa，g取10 m/s2)
答案：(1)1.63×105 Pa　
课堂练习
课堂练习
(2)如果安全阀被顶起时，高压锅内气体温度为127 ℃ ，停止加热，当锅内气体温度降至107 ℃时，高压锅内部气体的压强是多大？(可近似认为高压锅在这一过程中气体总量保持不变)
答案：(2)1.55×105 Pa
课堂练习

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