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第二章 气体、固体和液体
第3节 气体的等圧变化和等容变化
1、炎热的夏天，给汽车轮胎充气时，一般都不充得太足。给自行车轮胎打气时，也不能打得太足。这是什么原因呢？
2、冬季，装有半瓶水的暖瓶经过一个夜晚，第二天拔瓶口的软木塞时会觉得很紧，不易拔出来。这是什么原因？
1.掌握查理定律和盖—吕萨克定律的内容、表达式及适用条件.
2.理解p－T图象与V－T图象的物理意义.
3.熟练掌握查理定律和盖—吕萨克定律，并能灵活运用其解决实际问题.
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？
等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度的升高而增大。
一、气体的等压变化
气体的等压变化演示实验
盖·吕萨克（1778—1850年）法国化学家、物理学家.
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.
盖·吕萨克定律:
V=CT
或
公式表述：
或
公式推论：
两种不同温标下的等压变化图像：
热力学温标下的图像
摄氏温标下的图像
0K和-273.15℃附近用虚线，
热力学绝对零度不可能达到。
3.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，且斜率越大，压强越小.图象纵轴的截距V0是气体在0 ℃时的体积.
1.一定质量的气体的V—T图线其延长线过坐标原点（过原点的倾斜直线），斜率反映压强大小。 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）。
2.图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一根等压线上各状态的压强相同。
P2（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．
几点说明：
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.
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.
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
2、查理定律
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.
p =CT
或
公式：
（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．
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 ℃.
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，V2③p－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.
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.
1、定义：在任何温度、任何压强下都严格遵从气体实验定律的气体叫做“理想气体”。
（1）理想气体实际不存在，是一种理想模型.
（2）在常温常压下（不低于负几十摄氏度,压强不超过大气压的几倍时）,大多数实际气体,尤其是那些不易液化的气体如氢气、氧气、氮气、氦气等都可以近似地看成理想气体。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）严格遵守气体实验定律及理想气体状态方程.
2、理想气体的特点
（4）理想气体每个分子可看成弹性小球,分子本身的大小与分子间的距离相比可以忽略不计，分子可视为质点．(从分子动理论的角度，理想气体忽略分子的自身体积（大小）和分子间相互作用力)
三、理想气体
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。
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。
（5）理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力，故无分子势能，理想气体的内能等于所有分子热运动的动能之和，一定质量的理想气体的内能只与温度有关，与气体的体积无关.故一定质量的理想气体，温度是内能的标志.
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
与物体的质量和种类有关，即与物质的量有关（C=nR），与p、V、T无关.
4. 单位：温度T必须是热力学温度，公式两边中压强p和体积V单位必须统一，但不一定是国际单位制中的单位.
3. 适用条件：一定质量的理想气体
5. 注意：状态方程只表示气体在状态变化过程中的不变，与过程无关，但与变化过程相关的过程量如做功、传递的热量等是与过程有关的
四、理想气体的状态方程
6. 理想气体状态方程和三个气体实验定律的关系
气体的三大定律都是实验定律，由实验归纳总结得到。
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，分子数的密度增大，单位时间内、单位面积上碰撞器壁的分子数就多，气体的压强增大。
五、气体实验定律的微观解释
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，使分子数的密度减小，才能保持压强不变。
3.查理定律的微观解释：
一定质量的某种理想气体，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。
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(　　)
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 ℃
B
3.一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度由0 ℃升高到10 ℃时，其压强的增加量为Δp1，当它由100 ℃升高到110 ℃时，其压强的增加量为Δp2，则Δp1与Δp2之比是(　　)
A．10∶1　　　　　　 B．373∶273
C．1∶1 D．383∶283
C
任何温度和任何压强下都能严格地遵从气体实验定律的气体
气体的等容变化
对V-T图像（等压曲线）的理解
气体的等压变化和等容变化
气体的等压变化
适用条件：压强不太大，温度不太低；气体的质量和压强都不变
理想气体
对p-T图像（等容曲线）的理解
盖—吕萨克定律: V＝CT (其中C是常量)，或
查理定律：p＝CT (C是常量)，或
适用条件：压强不太大，温度不太低；气体的质量和体积都不变。
理想气体状态方程：(C是常量)
气体实验定律的微观解释

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