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(共44张PPT)
3.气体的等压变化和等容变化
第二章
2026
内容索引
01
02
03
自主预习 新知导学
合作探究 释疑解惑
课堂小结
04
随堂练习
课标定位
素养阐释
1.知道什么是等压变化和等容变化,理解盖-吕萨克定律和查理定律的内容和公式。
2.知道理想气体模型,理解气体实验定律的微观解释。
1.通过等压变化和等容变化学习培养科学思维的能力。
2.理解理想气体模型的科学观念,能够运用科学思维从微观角度解释气体实验定律。
自主预习 新知导学
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,体积随温度变化的过程。
2.盖-吕萨克定律:
(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 。
(2)表达式:V=CT或 。
(3)图像:在V-T图上等压线为过 原点 的倾斜直线。
二、气体的等容变化
1.等容变化:一定质量的某种气体,在体积不变时,压强随温度变化的过程。
2.查理定律:
(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 。
(2)表达式:p=CT或 。
(3)图像:在p-T图像上等容线为过原点的倾斜直线,在p-t图像上等容线不过原点,其反向延长线与横轴的交点坐标为(-273.15 ℃,0)。
(4)一定质量的某种气体,温度降得足够低时,是否会发生物态的变化 此时是否还遵守查理定律
答案：当气体的温度降得足够低时可由气态变为液态或固态,发生物态变化时将不再遵守查理定律。
三、理想气体　气体实验定律的微观解释
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.理想气体与实际气体。
(1)实际气体在温度不低于 零下几十摄氏度 、压强不超过 大气压的几倍 时,可以当成理想气体来处理。
(2)理想气体是对实际气体的一种 科学抽象 ,就像质点、点电荷模型一样,是一种 理想模型 ,实际并不存在。
3.玻意耳定律的微观解释。
一定质量的某种理想气体, 温度 保持不变时,分子的平均动能是一定的。在这种情况下,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,气体的压强就 增大 。
4.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,分子的平均动能 增大 ;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 。
5.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,分子的平均动能增大,气体的压强就 增大 。
6.拓展学习:理想气体的状态方程。
一定质量的某种理想气体,在从某一状态变化到另一状态时,压强p 跟体积V的乘积与热力学温度T之比保持不变。表达式为 。
【思考讨论】
1.判断下列说法的正误。
(1)一定质量的某种气体,在压强不变时,其V-T图像是过原点的直线。
(　　)
(2)在质量和体积不变的情况下,气体的压强与摄氏温度成正比。(　　)
(3)等容变化的p-T图像是一条过坐标原点的直线。(　　)
(4)理想气体在超低温和超高压时,气体的实验定律不适用了。(　　)
(5)对于不同的理想气体,其状态方程 =C(恒量)中的恒量C相同。(　　)
(6)气体的分子平均动能越大,气体的压强就越大。(　　)
√
√
×
×
×
×
2.我国民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病,即用一个小罐,将纸燃烧后放入罐内,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
答案：火罐内的气体体积一定,冷却后气体的温度降低,压强减小,故在大气压力作用下被“吸”在皮肤上。
3.(1)等容过程和等压过程的p-T和V-T图像理论上应是过原点的直线,但由于绝对零度不可能达到,在图像上如何表示图线过原点
(2)查理定律与盖-吕萨克定律中的正比能否说成是与温度成正比
答案：(1)在图线靠近坐标原点的一段用虚线表示过原点。
(2)不能。必须是与热力学温度成正比,与摄氏温度只是一次函数关系,不是正比关系。
合作探究 释疑解惑
知识点一
气体的等压变化
【问题引领】
1.如图所示,用水银柱封闭了一定质量的气体。当给封闭气体加热时能看到什么现象
2.一定质量的气体,在压强不变时,体积和温度有什么关系
提示：1.水银柱向上移动。
2.体积和热力学温度成正比。
【归纳提升】
1.盖-吕萨克定律的表述
2.等压线
(1)V-T图像

①意义:反映了一定质量的气体在等压变化中体积V与热力学温度T成正比。
②图像:过原点的直线。
③特点:斜率越大,压强越小。
(2)V-t图像

①意义:反映了一定质量的气体在等压变化中体积与摄氏温度t成线性关系。
②图像:倾斜直线,延长线与t轴交点为-273.15 ℃。
③特点:连接图像中的某点与(-273.15 ℃,0),连线的斜率越大,压强越小。
画龙点睛 一定质量的气体,在压强不变时,其体积与热力学温度成正比,而不是与摄氏温度成正比。
【典型例题】
【例题1】 如图所示,两端开口的汽缸水平固定,A、B是两个厚度不计的活塞,可在汽缸内无摩擦滑动。两活塞的面积分别为S1=20 cm2,S2=10 cm2,它们之间用一根细杆连接,B通过水平细绳绕过光滑的定滑轮与质量为m=2 kg的重物C连接,静止时汽缸中的气体温度T1=600 K,汽缸两部分的气柱长均为l,已知大气压强p0=1×105 Pa,g取10 m/s2,缸内气体可看作理想气体。
(1)活塞静止时,求汽缸内气体的压强。
(2)若降低汽缸内气体的温度,当活塞A
缓慢向右移动 l时,求汽缸内气体的温度。
答案：(1)1.2×105 Pa　(2)500 K
解析：(1)设静止时汽缸内气体压强为p1,活塞受力平衡
p1S1+p0S2=p0S1+p1S2+mg,代入数据解得压强p1=1.2×105 Pa。
(2)由活塞A受力平衡可知缸内气体压强没有变化,
初状态,V1=S1l+S2l, T1=600 K末状态,
由盖-吕萨克定律得 代入数据解得T2=500 K。
规律方法 应用盖-吕萨克定律的解题步骤
1.由平衡条件求出压强。
2.明确题中的条件。
3.确定研究对象,写出初末状态。　　　 　
4.根据条件写出方程。
【变式训练1】 一定质量的理想气体,在压强不变的情况下,温度由5 ℃升高到10 ℃,体积的增量为ΔV1;温度由10 ℃升高到15 ℃,体积的增量为ΔV2,则(　　)
A.ΔV1=ΔV2　　　B.ΔV1>ΔV2 C.ΔV1<ΔV2 D.无法确定
A
【问题引领】
知识点二
气体的等容变化
1.为什么拧上盖的水杯(内盛半杯热水)放置一段时间后很难打开杯盖
2.打足气的自行车在烈日下曝晒,常常会爆胎,原因是什么
提示：1.放置一段时间后,杯内的空气温度降低,压强减小,外界的大气压强大于杯内空气压强,所以杯盖很难打开。
2.车胎在烈日下曝晒,胎内的气体温度升高,气体的压强增大,把车胎胀破。
【归纳提升】
1.查理定律的表述
2.等容线
(1)p-T图像

甲
①意义:反映了一定质量的气体在等容变化中,压强p与热力学温度T成 正比。
②图像:过原点的直线。
③特点:斜率越大,体积越小。
(2)p-t图像

乙
①意义:反映了一定质量的气体在等容变化中,压强p与摄氏温度t的线性关系。
②图像:倾斜直线,延长线与t轴交点为-273.15 ℃。
③特点:连接图像中的某点与(-273.15 ℃,0),连线的斜率越大,体积越小。
【典型例题】
【例题2】 气体温度计结构如图所示,玻璃测温泡A内充有气体,通过细玻璃管B和水银压强计相连。开始时A处于冰水混合物中,左管C中水银面在O点处,右管D中水银面高出O点h1=14 cm,后将A放入待测恒温槽中,上下移动D,使C中水银面仍在O点处,测得D中水银面高出O点h2=44 cm。求恒温槽的温度(已知外界大气压为标准大气压,标准大气压相当于76 cm高汞柱产生的压强)。
答案：364.20 K(或91.05 ℃)
科学思维 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。
【变式训练2】 一容器中装有某种气体,且容器上有一小孔跟外界大气相通,原来容器内气体的温度为300 K,如果把它加热到400 K,从容器中逸出的空气质量是原来质量的几分之一
【问题引领】
知识点三
理想气体　气体实验定律的微观解释
1.实际气体严格遵守气体实验定律吗
2.实际气体在什么条件下可以当成理想气体来处理
提示：1.当气体的压强很大、温度很低时,由气体实验定律得出的结果和实际测量的结果有很大的差别,所以实际气体并不严格遵守气体实验定律。
2.在温度不低于零下几十摄氏度、压强不超过大气压的几倍时,把实际气体当成理想气体来处理,误差很小,可是计算起来却简便多了。
【归纳提升】
1.理想气体
(1)含义
为了研究方便,可以设想一种气体,在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律,我们把这样的气体叫作理想气体。
(2)特点
①严格遵守气体实验定律及理想气体状态方程。
②理想气体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。
③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动能之和,一定质量的理想气体内能只与温度有关。
2.理想气体的状态方程
(1)理想气体状态方程与气体实验定律
3.气体实验定律的微观解释
实验 定律 宏观表现 (一定质量的气体) 微观解释
(一定质量的气体)
玻意耳定律 在温度不变的情况下,体积减小,气体的压强增大,体积增大,气体的压强减小 温度不变时,分子平均动能是一定的。此时,体积减小,分子数密度增大,气体的压强就增大
查理 定律 在体积不变的情况下,温度升高,气体的压强增大,温度降低,气体的压强减小 体积不变时,分子数密度保持不变,此时,温度升高,分子的平均动能增大,分子撞击器壁的作用力增大,气体的压强就增大
盖-吕萨 克定律 在压强不变的情况下,温度升高,气体的体积增大,温度降低,气体的体积减小 温度升高时,分子平均动能增大,分子撞击器壁的作用力增大,只有气体的体积同时增大,分子数密度减小,才能保持压强不变
画龙点晴 1.理想气体是一种经科学抽象而建立的理想化模型。
2.实际气体在常温常压下都可看作理想气体。
【典型例题】
【例题3】 如图所示,一端封闭、粗细均匀的U形玻璃管开口向上竖直放置,管内用水银将一段气体封闭在管中。当温度为280 K时,被封闭的气柱长l=22 cm,两边水银柱高度差h=16 cm,大气压强p0相当于76 cm高汞柱产生的压强。 为使左端水银面下降3 cm,封闭气体温度应变为多少
答案：350 K
科学思维 应用理想气体状态方程解题的一般步骤
1.明确研究对象,即一定质量的理想气体;
2.确定气体在初、末状态的参量p1、V1、T1及p2、V2、T2;
3.由状态方程列式求解;
4.必要时讨论结果的合理性。
【变式训练3】 如图所示,1、2、3为p-V图中一定质量的理想气体的三种状态,该理想气体由状态1经过程1→3→2到达状态2。试利用气体实验定律推导 。
答案：见解析
课堂小结
随堂练习
1.(温度的变化判断)对于一定质量的气体,在体积不变时,压强增大到原来的2倍,则气体温度的变化情况是(　　)
A.气体的摄氏温度升高到原来的2倍
B.气体的热力学温度升高到原来的2倍
C.气体的摄氏温度降为原来的一半
D.气体的热力学温度降为原来的一半
B
2.(等容变化压强的计算)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,该同学关闭冰箱密封门并给冰箱通电。若大气压为1.0×105 Pa,通电时显示温度为27 ℃,通电一段时间后显示温度为6 ℃,则此时冷藏室中气体的压强是(　　)
A.2.2×104 Pa
B.9.3×105 Pa
C.1.0×105 Pa
D.9.3×104 Pa
D
3.(p-V图像的应用)一定质量的理想气体,由状态A沿直线AB变化到C,如图所示,气体在A、B、C三个状态中的热力学温度之比是(　　)
A.1∶1∶1
B.1∶2∶3
C.3∶4∶3
D.4∶3∶4
解析：由 =C知,温度之比等于pV乘积之比,故气体在A、B、C三种状态时的热力学温度之比是(3×1)∶(2×2)∶(1×3)=3∶4∶3,故选C。
C

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