資源簡介

新課導入
燒瓶上通過橡膠塞連接一根玻璃管，向玻璃管中注入一段水柱。用手捂住燒瓶，會觀察到水柱緩慢向外移動，這說明了什么？
第3節 氣體的等壓變化和等容變化
[實驗探究]在等壓變化中，氣體的體積與溫度的關系
學習任務一
學習任務一 氣體的等圧変化
法國科學家蓋—呂薩克通過實驗發現：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之間呈線性關系，把它蓋—呂薩克定律。
0
V
t/0C
A
B
甲
結論：當壓強不太大，溫度不太低時，一定質量的氣體，在壓強不變時，體積V和溫度T成正比.
0
V
T/K
A
B
乙
273.15
氣體體積為0時，溫度為0
V與攝氏溫度t是一次函數關系
V與熱力學溫度T是正比關系
2.蓋—呂薩克定律內容：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成正比。 即V?T
式中V1、T1表示氣體在1（初態）、V2、T2表示2（末態）
3.公式表述：
這里的C和玻意耳定律查理定律表達式中的C都泛指比例常數，它們并不相等。
4. 適用范圍：①溫度不太低（與室溫相比），壓強不太大（與大氣壓相比）
②氣體的質量和體積都不變。
　　　　　　　或
=CΔT
??????????=C
?
一定質量的氣體，在壓強不變的條件下，體積的變化量?V與熱力學溫度的變化量??????（等于攝氏溫度變化量?t ）成正比。
?
注意：V與熱力學溫度T成正比，不與攝氏溫度t成正比，但體積的變化?V與攝氏溫度?t的變化成正比。?V ? ?t(?T)
△V
△T
T1
V1
推論
5、圖象——等壓線
（1）等壓線：一定質量的某種氣體在等壓變化過程中，體積隨溫度變化關系的直線，叫做等壓線。
(2)等壓線的特點：一定質量的氣體的V—T圖線其延長線過坐標原點（過原點的傾斜直線）。
答：熱力學絕對零度不可能達到。
想一想：為什么Ｏ點附近用虛線？
等壓線
V－t圖像
V－T圖像
V0
V
V
③壓強越大，斜率越小。如圖2：p1>p2>p3>p4。
對等壓線的理解
V?t圖像中的等壓線
①延長線通過(－273.15 ℃，0)的傾斜直線。
②縱軸截距V0是氣體在0 ℃時的體積。
V?T圖像中的等壓線
①延長線通過原點的傾斜直線。
②壓強越大，斜率越小。如圖3：p1>p2>p3>p4。
例1 [2023·徐州一中月考] 一定質量的氣體在等壓變化中體積增大了12,若氣體原來溫度為300 K,則溫度的變化是 (　)
A.升高了450 K　　　
B.升高了150 ℃
C.降低了150 ℃
D.降低了450 ℃
?
學習任務一
B
[解析]由蓋-呂薩克定律可得????1????2=????1????2,代入數據可知,132=300K????2,得T2=450 K,所以升高的溫度Δt=150 K=150 ℃,故B正確.
?
【要點總結】
利用蓋-呂薩克定律解題的一般步驟:
(1)確定研究對象,即被封閉的氣體;
(2)分析狀態變化過程是否符合定律條件,確認在狀態變化過程中氣體的質量和壓強保持不變;
(3)確定初、末兩狀態的溫度、體積;
(4)根據蓋-呂薩克定律列方程求解;
(5)分析所求結果是否合理.
學習任務一
[實驗探究]
學習任務二 氣體的等容變化
學習任務二
法國科學家查理在分析了實驗事實后發現：當氣體的體積一定時，各種氣體的壓強與溫度之間都有線性關系，把它叫做查理定律。
0
P
t/0C
A
B
甲
結論：當壓強不太大，溫度不太低時，一定質量的氣體，在體積不變時，壓強p和溫度T成正比.
0
P
T/K
A
B
乙
273.15
氣體壓強為0時，溫度為0
P與攝氏溫度t是一次函數關系
P與熱力學溫度T是正比關系
2.查理定律內容：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。 即p ?T
　　　　　　　或
式中p1、T1表示氣體在1（初態）、p2、T2表示2（末態）
3. 公式表述：
這里的C和玻意耳定律表達式中的C都泛指比例常數，它們并不相等。
4. 適用范圍：①溫度不太低，壓強不太大
②氣體的質量和體積都不變。
△p
△T
T1
p1
4. 適用范圍：①溫度不太低，壓強不太大
②氣體的質量和體積都不變。
=CΔT
??????????=C
?
一定質量的氣體，在體積不變的條件下，壓強的變化量與熱力學溫度的變化量（等于攝氏溫度變化量?t ）成正比。
△p
△T
T1
p1
注意：p與熱力學溫度T成正比，不與攝氏溫度t成正比，但壓強的變化?P與攝氏溫度?t的變化成正比。?P ? ?t(?T)
推論
5、圖象——等容線
（1）等容線：一定質量的某種氣體在等容變化過程中，壓強隨溫度變化關系的直線，叫做等容線。
p0
P－t圖像
P－T圖像
等容線
(2)等容線的特點：一定質量的氣體的p—T圖線其延長線過坐標原點（過原點的傾斜直線）。
答：熱力學絕對零度不可能達到。
想一想：為什么Ｏ點附近用虛線？
P-t圖象變化為P-T圖象
把交點作為坐標原點，建立新的坐標系，那么，這時的壓強與溫度的關系就是正比例關系了。
在等容變化過程中，p-t是一次函數關系，不是簡單的正比例關系。
如果把直線AB延長至與橫軸相交，交點坐標是－273.150C
0
P
t
-273.15
273.15
A
B
0
P
t
A
B
0
P
A
B
-273.15
T
絕對零度
③體積越大，斜率越小。如圖2：V1>V2>V3>V4。
（4）對等容線的理解
p?t圖像中的等壓線
①延長線通過(－273.15 ℃，0)的傾斜直線。
②縱軸截距p0是氣體在0 ℃時的壓強。
V?T圖像中的等壓線
①延長線通過原點的傾斜直線。
②體積越大，斜率越小。如圖3：V1>V2>V3>V4。
例2 用易拉罐盛裝碳酸飲料非常衛生和方便,但如果劇烈碰撞或嚴重受熱會導致爆炸,我們通常用的易拉罐容積為V=355 mL,假設在室溫(290 K)下罐內裝有0.9V的飲料,剩余空間充滿CO2氣體,氣體壓強為1 atm.若易拉罐所承受的最大壓強為1.2 atm,則保存溫度不能超過多少?
學習任務二
[答案]348 K
[解析]取CO2氣體為研究對象,該過程為等容變化
初態p1=1 atm,T1=290 K.
末態p2=1.2 atm,T2
由查理定律????2????1=????2????1得T2=????2????1T1=1.2×2901 K=348 K.
?
變式 1 [2023·江蘇卷] 如圖所示,密閉容器內一定質量的理想氣體由狀態A變化到狀態B.該過程中(　)
A.氣體分子的數密度增大
B.氣體分子的平均動能增大
C.單位時間內氣體分子對單位面積器壁的作用力減小
D.單位時間內與單位面積器壁碰撞的氣體分子數減小
學習任務二
B
學習任務二
[解析]根據????????????=C,可得p=????????T,則從A到B為等容線,即從A到B氣體體積不變,則氣體分子的數密度不變,選項A錯誤;
從A到B氣體的溫度升高,則氣體分子的平均動能變大,選項B正確;
從A到B氣體的壓強變大,則單位時間內氣體分子對單位面積器壁的作用力變大,選項C錯誤;
氣體分子的數密度不變,從A到B氣體分子的平均速率變大,則單位時間內與單位面積器壁碰撞的氣體分子數變大,選項D錯誤.
?
【要點總結】
利用查理定律解題的一般步驟:
(1)確定研究對象,即被封閉的氣體.
(2)分析狀態變化過程是否符合定律條件,確認在狀態變化過程中氣體的質量和體積保持不變.
(3)確定初、末兩狀態的溫度、壓強.
(4)根據查理定律列方程求解.
(5)分析所求結果是否合理.
學習任務二
[教材鏈接]閱讀教材“理想氣體”相關內容,完成下列填空:
(1)為了研究方便,可以設想一種氣體,在任何溫度、任何壓強下都遵從　　　　　　　　,我們把這樣的氣體叫作理想氣體.?
(2)理想氣體是從實際中抽象出來的物理模型,實際上不存在.但在　　　　不太低、　　　　不太大的情況下,可把實際氣體看作是理想氣體.?
學習任務三 理想氣體
學習任務三
氣體實驗定律
溫度
壓強
例3 (多選)[2023·吉林一中月考] 關于理想氣體,下列說法正確的是 ( 　)　　　　　　　　　　　　　　　
A.壓強不太大、溫度不太低的氣體可視為理想氣體
B.理想氣體分子之間除相互碰撞外無其他相互作用
C.一定質量的理想氣體溫度升高時內能可能不變
D.一定質量的理想氣體等溫膨脹時,壓強變小,氣體的內能也變小
學習任務三
AB
[解析]壓強不太大、溫度不太低的氣體可視為理想氣體,選項A正確;
理想氣體分子之間除相互碰撞外無其他相互作用,選項B正確;
一定質量理想氣體的內能只和溫度有關,溫度不變,內能不變,溫度升高,內能增加,選項C、D錯誤.
變式2 [2023·蘭溪一中月考] 如圖所示為表示一定質量的氣體的狀態變化(A→B→C→A)的圖像,其中BA的延長線通過坐標原點,BC和AC分別與T軸和V軸平行,下列說法正確的是 (　)
A.A→B過程氣體壓強減小
B.B→C過程氣體壓強不變
C.C→A過程氣體單位體積內的分子數減少
D.A→B過程氣體分子平均動能增大
學習任務三
D
[解析]狀態A與狀態B在同一條過原點的傾斜直線上,所以A→B過程氣體壓強不變,A錯誤;
從狀態B到狀態C,圖像斜率變大,則氣體壓強變小,B錯誤;
從狀態C到狀態A,體積減小,則單位體積內的分子數增多,C錯誤;
從狀態A到狀態B,溫度升高,則氣體分子平均動能增大,D正確.
【要點總結】
對理想氣體的理解
學習任務三
宏觀角度
　理想氣體是指在任何條件下始終遵守氣體實驗定律的氣體
微觀角度
①理想氣體除分子與分子間、分子與器壁間的碰撞外,分子間沒有相互作用,理想氣體的分子本身雖然有體積,但相對于分子所占空間,分子大小可忽略
②理想氣體沒有分子勢能, 一定質量的理想氣體的內能完全由溫度決定
③分子與分子、分子與器壁間的碰撞視為彈性碰撞;除碰撞以外,分子向各個方向的運動機會均等
[教材鏈接] 閱讀教材“氣體實驗定律的微觀解釋”相關內容,完成下列填空:
學習任務四 氣體實驗定理的微觀解釋
學習任務四
氣體實
驗定律
微觀解釋
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　　　　　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?
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　　　　　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?
蓋-呂薩
克定律
　一定質量的某種理想氣體,溫度　　　　時,分子的平均動能增大.在這種情況下,只有氣體的　　　　同時增大,使分子的密集程度
　　　　,才能保持壓強不變?
平均動能
?
數密度
?
數密度
?
平均動能
?
升高
?
體積
?
減小
?
例4 (多選)兩個相同的密閉容器中分別裝有等質量的同種理想氣體,已知容器中氣體的壓強不相同,則下列判斷中正確的是 ( 　)
A.壓強小的容器中氣體的溫度比較高
B.壓強大的容器中氣體單位體積內的分子數比較少
C.壓強小的容器中氣體分子的平均動能比較小
D.壓強大的容器中氣體分子對器壁單位面積的平均作用力比較大
學習任務四
CD
學習任務四
[解析]相同的容器分別裝有等質量的同種理想氣體,說明它們所含的分子總數相同,即分子數密度相同,B錯誤;
壓強不同,一定是因為兩容器中氣體分子平均動能不同造成的,壓強小的容器中分子的平均動能一定較小,溫度較低,故A錯誤,C正確;
壓強大的容器中氣體分子對器壁單位面積的平均作用力比較大,故D正確.
【要點總結】
解釋氣體實驗定律的一般思路
學習任務四
查理定律與蓋·呂薩克定律的比較
課堂小結
課后習題
1.盛有氧氣的鋼瓶，在17℃的室內測得鋼瓶內的壓強是9.31×106Pa。當鋼瓶搬到－13℃的工地上時，瓶內的壓強變為8.15×106Pa。鋼瓶是不是漏氣？為什么？
課后習題
2．“拔火罐”是我國傳統醫學的一種治療手段。操作時，醫生用點燃的酒精棉球加熱一個小罐內的空氣，隨后迅速把小罐倒扣在需要治療的部位，冷卻后小罐便緊貼在皮膚上（圖2.3-4）。設加熱后小罐內的空氣溫度為80℃，當時的室溫為20℃，大氣壓為標準大氣壓，小罐開口部位的直徑請按照片中的情境估計。當罐內空氣變為室溫時，小罐對皮膚的壓力大概有多大？不考慮因皮膚被吸入罐內導致空氣體積變化的影響。
課后習題
3.如圖2.3-5，向一個空的鋁制飲料罐中插入一根透明吸管，接口用蠟密封，在吸管內引入一小段油柱（長度可以忽略）。如果不計大氣壓的變化，這就是一個簡易的氣溫計。已知罐的容積是360cm3，吸管內部粗細均勻，橫截面積為0.2cm2，吸管的有效長度為20cm，當溫度為25℃時，油柱離管口10cm。若給吸管上標刻溫度值，刻度是否均勻？試估算這個氣溫計的測量范圍。

課后習題
4.一個容器內部呈不規則形狀，為測量它的容積，在容器上插入一根兩端開口的玻璃管，接口用蠟密封。玻璃管內部橫截面積為S，管內一靜止水銀柱封閉著長度為l1的空氣柱，如圖2.3-6，此時外界的溫度為T1。現把容器浸在溫度為T2的熱水中，水銀柱靜止時下方的空氣柱長度變為l2。實驗過程中認為大氣壓沒有變化，請根據以上數據推導容器容積的表達式。

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