【高中物理】气体的等压变化和等容变化（教学课件） 高中物理同步备课（人教版2019选择性必修第三册）.pptx

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1、第3节 气体的等压变化（第1课时）和等容变化第二章 人教版 选择性必修第三册气体的等压变化01气体的等容变化02典例分析03新课导入新课导入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？气体的等压变化PART 011等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度的变化叫做等压变化在等压变化中，气体的体积与温度可能存在着什么关系？想一想等压变化实验视频 法国科学家盖吕萨克通过实验发现：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之间呈线性关系，把它盖吕萨克定律。0Vt/0CAB甲结论：当压强不太大，温度不太

2、低时，一定质量的气体，在压强不变时，体积V 和温度T 成正比.0VT/KAB乙273.15气体体积为0时，温度为0V与摄氏温度t是一次函数关系V与热力学温度T是正比关系等压图像2.盖吕萨克定律内容：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。即T T 式中V1、T1表示气体在1（初态）、V2、T2表示2（末态）3.公式表述：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。4.适用范围：温度不太低（与室温相比），压强不太大（与大气压相比）气体的质量和体积都不变。或盖吕萨克定律=CT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 但

3、体积的变化 V V与摄氏温度 t t的变化成正比。Vt(T)VTT1V1推论盖吕萨克（UosephLollis Gaylussac，17781850年）法国化学家、物理学家.盖吕萨克1778年9月6日生于圣莱昂特。1800年毕业于巴黎理工学校.1850年5月9日，病逝于巴黎，享年72岁.1802年，盖吕萨克发现气体热膨胀定律(即盖吕萨克定律)压强不变时，一定质量气体的体积跟热力学温度成正比.即V1/T1=V2/T2=C恒量.其实查理早就发现体积与温度的关系，只是当时未发表，也未被人注意。直到盖-吕萨克重新提出后，才受到重视。早年都称“查理定律”，但为表彰盖-吕萨克的贡献而称为“查理-盖吕萨克定

4、律”.盖吕萨克生平介绍5、图象等压线（1 1）等压线：）等压线：一定质量的某种气体在等压变化过程中，体积随温度变化关系的直线，叫做等压线。(2)(2)等压线的特点 等压线的特点：一定质量的气体的VT图线其延长线过坐标原点（过原点的倾斜直线）。答：热力学绝对零度不可能达到。想一想：为什么点附近用虚线？等压线Vt图像VT图像V0VV等压线Vt图象：在等压变化过程中，体积V与摄氏温度t是一次函数关系，不是简单的正比例关系，如图乙所示，等压线是一条延长线通过横轴上273.15的倾斜直线，且斜率越大，压强越小.图象纵轴的截距V0是气体在0时的体积.特点：一定质量的气体的VT图线其延长线过坐标原点（过原点

5、的倾斜直线），斜率反映压强大小。图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一根等压线上各状态的压强相同。不同压强下的等压线，斜率越大，压强越小（同一温度下，体积大的压强小）。P1P2（3）VT和Vt图像：盖吕萨克定律盖吕萨克定律的微观解释:实验定律一定质量（m）的理想气体的总分子数（N)是一定的，要保持压强（p）不变，当温度（T）升高时，全体分子运动的平均速率V会增加，那么单位体积内的分子数（n）一定要减小（否则压强不可能不变），因此气体体积一定增大；反之当温度降低时，同理可推出气体体积一定减小。注意：条件中的“温度不太低（与室温相比），压强不太大（与大气压相比）”的含义：相当于大气压几倍的压强

6、都可以算作“压强不太大”，零下几十摄氏度的温度也可以算作“温度不太低”。微观解释【例题1】一容器中装有某种气体，且容器上有一个小口与外界大气相通，原来容器内的温度为27，若把它加热到127，从容器中溢出的空气质量是原来质量的多少倍呢？解析：初态T1=300K V1=V P1=P分析：容器上有一个小口与外界大气相通，即气体的压强始终等于外界大气压，气体状态变化可以看作是等压变化。本题解题的关键不是气体状态的确定，而是研究对象的选取。末态T2=400K V2=？P2=P由盖-吕萨克定律:就容器而言，里面气体质量变了，但可视容器中气体出而不走，以原来容器中的气体为研究对象，就可以运用气体的等压变化规

7、律求解。气体状态变化如图所示。法一：典例分析解析：以后来容器中的气体为研究对象。气体状态变化如图所示。法二：初态T1=400K V1=V P1=P末态T2=300K V2=？P2=P由盖-吕萨克定律:典例分析1、如图所示，两个水平固定的汽缸由管道连通活塞a、b用刚性杆相连，可在汽缸内无摩擦地移动，缸内及管中封有一定质量的理想气体整个系统处于平衡状态，大气压强不变现令缸内气体的温度缓慢升高一点，则系统再次达到平衡状态时()A活塞向左移动一点，缸内气体压强不变B活塞向左移动一点，缸内气体压强增大C活塞向右移动一点，缸内气体压强不变D活塞的位置没有改变，缸内气体压强增大小试牛刀A解析：因左、右汽缸中

8、的气体的压强相等，若缸内气体的温度缓慢升高一点时，则气体体积变大，因右侧汽缸横截面积较大，则活塞向左移动一点，故选A.小试牛刀2.如图甲所示，质量 M10kg的导热汽缸置于水平地面上，用质量和厚度均不计的水平导热活塞密封一定质量的理想气体，气体温度为300K一质量 m1kg的重物用轻绳经光滑滑轮与汽缸中活塞竖直相连接，重物和活塞均处于静止状态，这时活塞离缸底的高度L010cm，不计活塞与汽缸间的摩擦，且汽缸不漏气已知大气压强 p01105Pa，活塞的横截面积为S102m2，g取10m/s2，下列两种情况中，活塞均未脱离汽缸(1)若将图甲中环境温度缓慢降低至240K，求此时活塞离汽缸底的高度；(

9、2)若保持图甲中环境温度为300K不变，将汽缸从图甲状态变为图乙状态，用轻绳将汽缸和活塞竖直悬挂在天花板上，稳定后处于静止状态，求稳定后活塞离汽缸底的高度小试牛刀为什么夏天汽车轮胎打气太足，容易爆胎。【想一想】利用高压锅可以很快把饭煮熟。轮胎和高压锅都是气体体积不变，温度升高，压强增大。导入新课相传三国时期著名的军事家、政治家诸葛亮被司马懿困于平阳,无法派兵出城求救。就在此关键时刻,诸葛亮发明了一种可以升空的信号灯孔明灯,并成功进行了信号联络,其后终于顺利脱险。你知道孔明灯为什么能够升空吗?简答:孔明灯是利用火焰的热量使容器内的气体膨胀,使部分气体从孔明灯内溢出,进而使孔明灯内气体的质量减少,

10、当大气对孔明灯的浮力恰好等于孔明灯的重力时,即达到孔明灯升空的临界条件,若继续升温,孔明灯就能升空了。导入新课气体的等容变化PART 021等容变化：一定质量的某种气体，在体积不变时，压强随温度的变化叫做等容变化在等容变化中，气体的压强与温度可能存在着什么关系？想一想等容变化实验视频 法国科学家查理在分析了实验事实后发现：当气体的体积一定时，各种气体的压强与温度之间都有线性关系，把它叫做查理定律。0Pt/0CAB甲结论：当压强不太大，温度不太低时，一定质量的气体，在体积不变时，压强 结论：当压强不太大，温度不太低时，一定质量的气体，在体积不变时，压强 p p 和 和温度 温度T T 成正比 成

11、正比.0PT/KAB乙273.15气体压强为0时，温度为0P与摄氏温度t是一次函数关系P与热力学温度T是正比关系查理定律2.查理定律内容：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。即p T 或 式中p1、T1表示气体在1（初态）、p2、T2表示2（末态）3.公式表述：这里的C和玻意耳定律表达式中的C都泛指比例常数，它们并不相等。4.适用范围：温度不太低，压强不太大 气体的质量和体积都不变。pTT1p1查理定律4.适用范围：温度不太低，压强不太大 气体的质量和体积都不变。=CT一定质量的气体，在体积不变的条件下，压强的变化量与热力学温度的变化量（等于摄氏温度变化量 t

12、t）成正比。pTT1p1注意：p与热力学温度T 成正比，不与摄氏温度t成正比，但 但压强的变化 P P与摄氏温度 t t的变化成正比。Pt(T)推论5、图象等容线（1）等容线：一定质量的某种气体在等容变化过程中，压强随温度变化关系的直线，叫做等容线。p0Pt图像PT图像等容线(2)等容线的特点：一定质量的气体的pT图线其延长线过坐标原点（过原点的倾斜直线）。答：热力学绝对零度不可能达到。想一想：为什么点附近用虚线？等容线P-t图象变化为P-T图象把交点作为坐标原点，建立新的坐标系，那么，这时的压强与温度的关系就是正比例关系了。在等容变化过程中，p-t是一次函数关系，不是简单的正比例关系。如果把

13、直线AB延长至与横轴相交，交点坐标是273.150C0Pt-273.15 273.15AB0PtAB0PAB-273.15T绝对零度等容线（3）pT和pt图像：pt图象：在等容变化过程中，压强p与摄氏温度t是一次函数关系，不是简单的正比例关系，如图乙所示，等容线是一条延长线通过横轴上273.15的倾斜直线，且斜率越大，体积越小.图象纵轴的截距p0是气体在0时的压强.特点：一定质量的气体的PT图线其延长线过坐标原点（过原点的倾斜直线），斜率反映体积大小。图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一根等容线上各状态的体积相同。不同体积下的等容线，斜率越大，体积越小（同一温度下，压强大的体积小）。V1

14、V2等容线查理定律一定质量（m）的气体的总分子数（N）是一定的，体积（V）保持不变时，其单位体积内的分子数（n）也保持不变，当温度（T）升高时，其分子运动的平均速率（v）也增大，则气体压强（p）也增大；反之当温度（T）降低时，气体压强（p）也减小。查理定律的微观解释:实验定律注意：条件中的“温度不太低（与室温相比），压强不太大（与大气压相比）”的含义：相当于大气压几倍的压强都可以算作“压强不太大”，零下几十摄氏度的温度也可以算作“温度不太低”。微观解释6、应用（1）高压锅内的食物易熟；（2）打足了气的车胎在阳光下曝晒会胀破；（3）使凹进的乒乓球恢复原状。生活应用我国民间常用“拔火罐”来治疗某些

15、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。想一想【例题】某种气体在状态A时压强2105Pa，体积为1m3，温度为200K，(1)它在等温过程中由状态A变为状态B，状态B的体积为2m3，求状态B的压强。(2)随后，又由状态B在等容过程中变为状态C，状态C的温度为300K，求状态C的压强。A B C典例分析以气体为研究对象。解：初态：PA=2105Pa VA=1m3末态：PB=？VB=2m3等温变化，根

16、据 pAVA=pBVB代入得：21051=PB2解得：（1）PB=105PaTA=200KTB=200K初态：PB=105Pa VB=2m3末态：PC=？VC=2m3等容变化，根据代入得：解得：（2）PC=1.5105PaTB=200KTC=300K典例分析总结：利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成立的条件，即是否是质量和体积保持不变。(3)确定初、末两个状态的温度、压强。(4)按查理定律公式列式求解，并对结果进行讨论。解题步骤归纳1(湖北武汉2022高二下期中)民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病，方法是将点燃的纸片放入一个小罐内，当纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会被紧紧地“吸”在皮肤上其原因是当火罐内的气体()A温度不变时，体积减小，压强增大B体积不变时，温度降低，压强减小C压强不变时，温度降低，体积减小D质量不变时，压强增大，体积减小B小试牛刀解析：把火罐扣在皮肤上，罐内空气的体积等于火罐的容积，之后罐内气体温度不断降低，气体发生等容变化，由查理定律可知，气体压强减小，火罐内气体压强小于外界大气压强，压强差就将火罐紧紧地压在皮肤上故选B.