资源简介

3. 气体的等压变化和等容变化
第二单元 气体、固体和液体
1物理观念：
知道气体的等压变化，了解盖一吕萨克定律并能应用于简单问题。
2科学思维：
知道气体的等容变化，了解查理定律并能应用于简单问题。
3科学探究：
了解理想气体模型，知道实际气体在什么情况下可以看成理想气体能用分子动理论和统计观点解释气体实验定律。。
4科学态度与责任：
具有学习和研究物理的好奇心与求知欲，能主动与他人合作，尊重他人，能基于证据和逻辑发表自己的见解，实事求是有将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探索日常生活有关的物理问题。
核 心 素 养
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。
温度升高
体积增大
一、问题引入
实验表明，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。
实验探究：
在等压变化中，气体的体积与温度可能存在着什么关系？
知识点一、气体的等压变化
1.等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度的变化的过程。
这里的C和玻意耳定律查理定律表达式中的C都泛指比例常数，它们并不相等。
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.
2.盖·吕萨克定律:
盖·吕萨克（1778—1850年）法国化学家、物理学家.
V=CT
或
3.公式表述：
或
4.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
在等压变化过程中，体积V与摄氏温度t是一次函数关系，如图乙所示，且斜率越小，压强越大。
在等压变化过程中，气体的体积V随热力学温度T变化的图线是过原点的倾斜直线，且p1V－T图象
V－t图象
想一想：为什么Ｏ点附近用虚线？
热力学温标下的图像
摄氏温标下的图像
答：热力学绝对零度不可能达到。（气体在接近0K之前已经液化。）
问题思考
我国民间常用“拔火罐”来治疗某些
疾病,即先加热罐中气体,然后迅速将
火罐开口端紧压在人体的皮肤上,待
火罐冷却后,火罐就被紧紧地“吸”在
皮肤上。你知道其中的道理吗?

提示:火罐内的气体体积一定,冷却后气体的温度降低,压强减小,故在大气压力的作用下火罐被“吸”在皮肤上。
环节一：等容变化
一定质量的气体在体积保持不变情况下发生的变化叫做等容变化。我们可以通过下面的实验来研究气体等容变化过程中压强与温度的关系。
压强传感器
温度传感器
温度传感器
远红外加热器
水浴加热
知识点二、气体的等容变化
1.气体的等容变化:
一定质量的气体，在体积不变时，压强随温度变化的过程
2.查理定律：
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 ∝ T）
公式可写成
3.气体等容变化图像
前面学习的等温、等压和等容三个气体实验定律都是在压强不太大（相对于大气压）、温度不太低（相对于室温）的条件下总结出来的。 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。
压强不太大
温度不太低
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——理想气体


忽略气体分子大小
理想气体
微观
忽略分子间相互作用力
忽略气体分子与器壁的动能损失
宏观：
任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体。
——理想化实物模型
没有分子势能
气体内能只与温度有关，与体积无关。
质点、点电荷、单摆、弹簧振子、理想变压器、理想气体等。
知识点三、理想气体状态方程
知识点三、理想气体状态方程
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：
拓展学习（理想气体状态方程）：
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.
C与压强P、体积V、温度T无关的物理量，它与气体的质量、种类有关
知识点四、气体实验定律的微观解释
(2)微观解释：温度不变，分子的平均动能不变．体积减小，分子越密集，单位时间内撞到单位面积器壁上的分子数就越多，气体的压强就越大．
1.玻意耳定律(等温变化)　
(1)宏观表现：一定质量的理想气体，在温度保持不变时，体积减小，压强增大；体积增大，压强减小．
知识点四、气体实验定律的微观解释
(1)宏观表现：一定质量的理想气体，在压强保持不变时，温度升高，体积增大；温度降低，体积减小.
2.盖-吕萨克定律(等压变化)
(2)微观解释：温度升高，分子的平均动能增大，撞击单位面积器壁的作用力变大，而要使压强不变，则影响压强的另一个因素分子的密集程度需减小，所以气体的体积增大．
知识点四、气体实验定律的微观解释
(1)宏观表现：一定质量的理想气体，在体积保持不变时，温度升高，压强增大；温度降低，压强减小.
(2)微观解释：体积不变，分子的密度程度不变，温度升高，分子平均动能增大，分子撞击单位面积器壁的作用力变大，所以气体的压强增大．
3.查理定律(等容变化)
典例精析
典例1．
如图为一定质量的理想气体的V－T图像，该气体经历了从a→b→c的状态变化，图中ab连线平行于V轴，ac是双曲线的一部分，bc连线通过坐标原点O，则三个状态下的
压强满足
A.pbC.pc>pa＝pb D.pa>pb＝pc
√
典例精析
典例2．
在密封容器中装有某种气体，在体积不变时，温度由50 ℃加热到100 ℃，气体的压强变化情况是
√
典例精析
典例3．
(多选)关于一定质量的理想气体的状态变化，下列说法中正确的是
A.当气体压强不变而温度由100 ℃上升到200 ℃时，其体积增大为原来的
2倍
C.气体体积增大到原来的4倍，可能是压强减半，热力学温度加倍
D.气体压强增大到原来的4倍，可能是体积加倍，热力学温度减半
√
√
课堂反馈
如图所示，圆柱形汽缸倒置在水平地面上，汽缸内部封有一定质量的气体。已知汽缸质量为10 kg，缸壁厚度不计，活塞质量为5 kg，其横截面积为50 cm2，所有摩擦均不计。当缸内气体温度为27 ℃时，活塞刚好与地面接触，但对地面无压力。已知大气压强为p0＝1.0×105 Pa，g取10 m/s2，求：
(1)此时封闭气体的压强；
答案　9.0×104 Pa
(2)现使汽缸内气体温度升高，当汽缸恰对地面无压力时，缸内气体温度为多少摄氏度？
答案　127 ℃
当堂练习
1.一定质量的气体在等压变化中体积增大了 ，若气体原来温度为27 ℃，
则温度的变化是
A.升高了450 K B.升高了150 ℃
C.降低了150 ℃ D.降低了450 ℃
√
课堂反馈
2.(多选)对于一定质量的气体，在压强不变时，体积增大到原来的两倍，则下列说法正确的是
A.气体的摄氏温度升高到原来的两倍
B.气体的热力学温度升高到原来的两倍
C.温度每升高1 K，体积增加量是原来的
D.体积的变化量与热力学温度的变化量成正比
√
√
1、气体的等压变化
2、气体的等容变化
3、理想气体
4、气体实验定律的微观解释
盖－吕萨克定律
查理定律
　　　　　　　或
　　　　　　　或
课堂小结

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