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2.3 氣體的等壓變化和等容變化(學案) 高二物理人教版(2019)選擇性必修第三冊

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2.3 氣體的等壓變化和等容變化(學案) 高二物理人教版(2019)選擇性必修第三冊

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第二章 氣體、固體和液體
第3節 氣體的等壓變化和等容變化
學習目標
1.掌握查理定律和蓋—呂薩克定律的內容、表達式及適用條件。
2.會用氣體變化規律解決實際問題。
3.理解p-T圖像與V-T圖像的物理意義。
4.知道什么是理想氣體,以及理想氣體分子的運動特點。
5.能對氣體實驗定律進行微觀解釋。
重點難點
重點
1.運用氣體變化規律解決實際問題。
2.理解p-T圖像與V-T圖像的物理意義。
難點
學會建立物理模型的研究方法。
自主探究
1.一定質量的某種氣體,在 不變的情況下,體積隨溫度變化的過程叫作氣體的等壓變化。
2.蓋—呂薩克定律:
(1)內容:一定質量的某種氣體,在壓強不變的情況下,其體積V與熱力學溫度T成
(2)表達式:(C是常量)。
推論式:
(3)圖像:如圖所示。
①V-T圖像中的等壓線是一條 的傾斜直線
②V-t圖像中的等壓線不過原點,反向延長線交t軸于
③無論V-T圖像還是V-t圖像,通過其斜率都能判斷氣體壓強的大小,斜率越大,壓強
3.一定質量的某種氣體在 不變時,壓強隨溫度變化的過程叫作氣體的等容變化。
4.查理定律:
(1)內容:一定質量的某種氣體,在體積不變的情況下,其壓強p與熱力學溫度T成
(2)表達式:(C是常量)。
推論式:
(3)圖像:如圖所示。
①p-T圖像中的等容線是一條 的傾斜直線。
②p-t圖像中的等容線不過原點,但反向延長交t軸于
③無論p-T圖像還是p-t圖像,通過其斜率都能判斷氣體體積的大小,斜率越大,體積
5.理想氣體:
(1)在任何溫度、任何壓強下都遵從 的氣體。
(2)實際氣體在溫度不低于零下幾十攝氏度、壓強不超過大氣壓的幾倍時,可以當成 來處理。
(3)理想氣體是對實際氣體的一種科學抽象,就像質點、點電荷模型一樣,是一種 ,實際并不存在。
(4)理想氣體的特點:
①嚴格遵守 。
②理想氣體分子本身的大小與分子間的距離相比可忽略不計,分子不占空間,可視為 。
③理想氣體分子除碰撞外, 相互作用的引力和斥力。
④理想氣體分子 分子勢能,內能等于所有分子熱運動的動能之和,一定質量的理想氣體的內能只與其 有關。
6.對氣體實驗定律的解釋:
(1)玻意耳定律:一定質量的某種理想氣體,溫度保持不變時,分子的平均動能是一定的。在這種情況下,體積減小時,分子的 增大,氣體的壓強就增大。
(2)蓋一呂薩克定律:一定質量的某種理想氣體,溫度升高時,分子的平均動能增大。只有氣體的體積同時增大,使分子的 減小,才能保持壓強不變。
(3)查理定律:一定質量的某種理想氣體,體積保持不變時,分子的密集程度保持不變。在這種情況下,溫度升高時,分子的 增大,氣體的壓強就增大。
答案:
1.壓強
2.(1)正比 (2) (3)①過原點 ②-273.15℃ ③越小
3.體積
4.(1)正比 (2) (3)①過原點 ②-273.15"℃ ③越小
5.(1)氣體實驗定律 (2)理想氣體 (3)理想模型 (4) ①氣體實驗定律 ②質點 ③無 ④無溫度
6.(1)密集程度 (2)密集程度 (3)平均動能
預習檢測
1.判斷正誤。
(1)在等容過程中,壓強p與攝氏溫度t成正比。 ( )
(2)在等容過程中,壓強p與熱力學溫度T成正比。 ( )
(3)等容過程的圖像是一條通過原點的直線。 ( )
(4)氣體的溫度升高,氣體體積一定增大。 ( )
(5)一定質量的氣體,體積與溫度成正比。 ( )
(6)一定質量的某種氣體,在壓強不變時,其V-T圖像是過原點的直線。 ( )
(7)氣體實驗定律都是在壓強不太大、溫度不太高的條件下總結出來的。 ( )
(8)實際氣體在通常溫度和壓強下,一般不符合氣體實驗定律。 ( )
(9)理想氣體在任何溫度、任何壓強下都遵從氣體實驗定律。 ( )
(10)氣體溫度不變,則氣體分子平均動能不變,故氣體的壓強一定保持不變。 ( )
(11)氣體體積保持不變時,氣體壓強一定保持不變。 ( )
(12)氣體溫度升高時,氣體壓強可能減小。 ( )
2.下列對理想氣體的理解,正確的有
A.理想氣體實際上并不存在,只是一種理想模型
B.只要氣體壓強不是很高就可視為理想氣體
C.一定質量的某種理想氣體的內能與溫度、體積都有關
D.在任何溫度、任何壓強下,理想氣體都遵循氣體實驗定律
3.對一定質量的理想氣體,下列說法中正確的是
A.體積不變,壓強增大時,氣體分子的平均動能一定增大
B.溫度不變,壓強減小時,氣體的密度一定減小
C.壓強不變,溫度降低時,氣體的密度一定減小
D.溫度升高,壓強和體積都可能不變
答案1.(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)× (8)× (9)√ (10)×
(11)×(12)√ 2.AD 3.AB
探究思考
【探究一】氣體的等壓變化
1.等壓變化
一定質量的某種氣體,在壓強不變時,體積隨溫度變化的過程叫作等壓變化。
2.蓋一呂薩克定律
(1)文字表述:一定質量的某種氣體,在壓強不變的情況下,其體積V與熱力學溫度T成正比。
(2)公式表達:V=CT(C是常量)或
(3)圖像表達:
(4)適用條件:氣體質量一定,氣體壓強不變。
【探究二】氣體的等容變化
1.等容變化
一定質量的某種氣體,在體積不變時,壓強隨溫度變化的過程叫作氣體的等容變化。
2.查理定律
(1)文字表述:一定質量的某種氣體,在體積不變的情況下,壓強p與熱力學溫度T成正比。
(2)公式表達:p=CT(C是常量)或
【探究三】理想氣體
1.理想氣體是一種理想模型,是實際氣體的一種近似,就像質點、點電荷模型一樣,突出問題的主要方面,忽略次要方面,是物理學中常用的方法。
2.理想氣體的特點
(1)嚴格遵從氣體實驗定律及理想氣體狀態方程。
(2)理想氣體分子本身的大小與分子間的距離相比可以忽略不計,分子視為質點。
(3)理想氣體分子除碰撞外,無相互作用的引力和斥力,故無分子勢能的變化,一定質量的理想氣體內能的變化只與溫度有關。
【探究四】氣體實驗定律的微觀解釋
1.玻意耳定律
一定質量的某種理想氣體,溫度保持不變時,分子的平均動能是一定的。在這種情況下,體積減小時,分子的密集程度增大,氣體的壓強就增大。這就是玻意耳定律的微觀解釋。
2.蓋一呂薩克定律
一定質量的某種理想氣體,溫度升高時,分子的平均動能增大。只有氣體的體積同時增大,使分子的密集程度減小,才能保持壓強不變。這就是蓋一呂薩克定律的微觀解釋。
3.查理定律
一定質量的某種理想氣體,體積保持不變時,分子的密集程度保持不變。在這種情況下,溫度升高時,分子的平均動能增大,氣體的壓強就增大。這就是查理定律的微觀解釋。
知識梳理
隨堂訓練
1.一定質量的氣體,在體積不變的情況下,溫度由0°C升高到10°C時,其壓強的增加量為,當它由100°C升高到110°C時,其壓強的增加量為,則與之比是( )
A.1:1 B.1:10 C.10:110 D.110:10
2.一定質量的氣體,體積保持不變,當其熱力學溫度由T變成了時,其壓強由p變成( )
A. B. C. D.
3.房間里氣溫升高3 ℃時,房間內的空氣將有1%逸出到房間外,由此可計算出房間內原來的溫度是( )
A.℃ B.7 ℃ C.27 ℃ D.24 ℃
4.如圖所示,一端封閉的粗細均勻的玻璃管,開口向上豎直放置,管中有兩段水銀柱封閉了兩段空氣柱,開始時,現將玻璃緩慢地均勻加熱,則下列說法正確的是( )
A.加熱過程中,始終保持
B.加熱后
C.加熱后
D.條件不足,無法確定
答案以及解析
1.答案:A
解析:等容變化,這四個狀態在同一條等容線上,因相同,所以也相同。
2.答案:A
解析:氣體發生等容變化,由得。
3.答案:D
解析:充氣、抽氣與漏氣問題中往往以所有的氣體為研究對象。以升溫前房間里的氣體為研究對象,由蓋–呂薩克定律得,解得,故℃。
4.答案:A
解析:在加熱過程中,上段氣柱的壓強始終保持為不變,下段氣柱的壓強始終為不變,所以整個過程為等壓變化,根據蓋·呂薩克定律得:
,得
,得
所以,即.
2

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