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第二章 气体、固体和液体
高二物理（人教版2019）
气体的等压変化和等容变化
新课引入
观察与思考：
实验表明：
新课引入
在保持气体的压强不变的情况下，一定质量气体的体积随温度的升高而增大。
等压变化：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。
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.
1.盖·吕萨克定律:
V=CT
或
2.公式表述：
一、气体的等压变化
或
新课讲授
盖·吕萨克（1778—1850年）法国化学家、物理学家.
一、气体的等压变化
新课讲授
3.公式推论：
4.适用条件：
①温度不太低，压强不太大
②气体的质量和压强都不变。
5.V-T图中的等压变化图像：
新课讲授
热力学温标下的图像
摄氏温标下的图像
想一想：为什么0点附近要用虚线？
特点：①延长线过坐标原点。
②等压线斜率越大，压强越小。
新课讲授
特点：
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)
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。
1.查理定律：
二、气体的等容变化
查理（1746－l823）
新课讲授
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。
等容变化：
一定质量的某种气体，在体积不变时，压强随温度的变化的过程。
△p
△T
T1
p1
p=CT
或
2.公式表述：
或
二、气体的等容变化
查理（1746－l823）
新课讲授
3.公式推论：
4.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
5.P-T图中的等容变化图像：
新课讲授
热力学温标下的图像
摄氏温标下的图像
特点：①等容线是一条过原点的直线。
②等容线斜率越大，体积越小。
P与摄氏温度t是一次函数关系
新课讲授
【例题】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，球此时气体的压强。
解：
开始时：p1=2×105Pa，V1=1m3，T1=200K
等温后状态： p= ， V=2m3，T=200K
等容后状态： p2= ，V2=2m3，T2=300K
根据玻意耳定律，有：p1V1=pV
根据查理定律，有：
联立上述各式可得：
P2=1.5×105Pa
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”.
2.实际气体可视为理想气体的条件：
在温度不太低（不低于零下几十摄氏度）,压强不太大（不超过大气压的几倍）时，实际气体都可看成是理想气体.
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。
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。
3.理想气体的特点：
（1）理想气体是不存在的，是一种理想化模型。
（2）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。
新课讲授
如果某种气体的三个状态参量（p、V、T）都发生了变化，它们之间又遵从什么规律呢？
想一想
如图所示，一定质量的某种理想气体从A到B经历了一个等温过程，从B到C经历了一个等容过程。分别用pA、VA、TA和pB、VB、TB以及pC、VC、TC表示气体在A、B、C三个状态的状态参量，那么A、C状态的状态参量间有何关系呢？
0
p
V
A
B
C
TA=TB
推导过程
从A→B为等温变化：
pAVA=pBVB ①
从B→C为等容变化：
由查理定律 ②
0
p
V
A
B
C
由①②联立，解得：
TA=TB
VB=VC
由玻意耳定律
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：
4.理想气体状态方程：
新课讲授
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.
（2）适用条件：一定质量的理想气体
（1）公式
注意：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）方程具有普遍性
推论1：理想气体密度方程
两个重要推论
根据气体密度 得
推论2：理想气体状态方程分态式
如果一部分气体（p、V、T）被分成了几部分，状态分别为（p1、V1、T1） （p2、V2、T2）……则有：
两个重要推论
四、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。
新课讲授
四、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，使分子的数密度减小，才能保持压强不变。
新课讲授
四、气体实验定律的微观解释
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。温度升高时，气体的压强增大。
新课讲授
1.（多选）如图所示,质量为m的绝热活塞把一定质量的理想气体密封在竖直放置的绝热汽缸内,活塞可在汽缸内无摩擦滑动。现通过电热丝对理想气体十分缓慢地加热,设汽缸处在大气中,大气压强恒定。经过一段较长时间后,下列说法正确的是 ( )
A.汽缸中气体的压强比加热前要大
B.汽缸中气体的压强保持不变
C.汽缸中气体的体积比加热前要大
D.活塞在单位时间内受汽缸中分子撞击的次数比加热前要少
典例分析
BCD
典例分析
解析：设活塞横截面积为S,以活塞为研究对象,有p0S+mg=pS,则汽缸内封闭气体的压强p=p0+ ,所以加热时封闭气体的压强保持不变,故A错误,B正确;封闭气体发生等压变化,温度上升时,根据盖-吕萨克定律可知气体的体积增大,故C正确;温度升高,分子的平均动能增大,而气体的体积增大,单位体积内气体分子数减少,由于气体的压强不变,根据压强的微观意义知活塞在单位时间内受汽缸中分子撞击的次数比加热前减少,故D正确。故选BCD
2.如图所示，一定质量的空气被水银封闭在静置于竖直平面的U形玻璃管内，右管上端开口且足够长，右管内水银面比左管内水银面高h，下列能使h变大的是(　　 )
A.环境温度升高 B.大气压强升高
C.沿管壁向右管内加水银 D.U形玻璃管自由下落
ACD
解析
　 对左管被封气体：p＝p0＋ph，由 (常数)，可知当温度T升高，大气压p0不变时，h变大，故A正确；大气压升高，h变小，B错；向右管加水银时，由温度T不变，p0不变，V变小，p增大，即h变大，C正确；U形玻璃管自由下落，水银完全失重，气体体积增加，h变大，D正确。　
课堂练习
3.如图所示，一定质量的某种理想气体，由状态A沿直线AB变化到状态B，A、C、B三点所对应的热力学温度分别记为TA、TC、TB，在此过程中，气体的温度之比TA∶TB∶TC为(　　)
A．1∶1∶1
B．1∶2∶3
C．3∶3∶4
D．4∶4∶3
课堂练习
C
4.如图所示，某水银气压计的玻璃管顶端高出水银槽液面1 m，因上部混入少量空气，使其读数不准。当气温为300 K，标准气压计读数为76 cmHg时，该气压计读数为70 cmHg。
(1)在相同气温下，若用该气压计测量气压，测得读数为68 cmHg，则实际气压应为多少cmHg
(2)若在气温为270 K时，用该气压计测得读数为70 cmHg，则实际气压为多少cmHg
课堂练习

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