《气体的等压变化和等容变化》课件

《气体的等压变化和等容变化》学习目标1．知道什么是等容变化，理解查理定律的内容和公式(重点)2．掌握等容变化的p－T图线、物理意义并会应用(重难点)3．知道什么是等压变化，理解盖­吕萨克定律的内容和公式(重点)4．掌握等压变化的V－T图线、物理意义并会应用(重难点)学法与考法学法：①通过演示实验，让学生理解气体的等容和等压变化，培养学生的观察能力．②会用查理定律和盖­吕萨克定律解决问题．③会运用图像这种数学语言表达查理定律和盖­吕萨克定律考法：①考查查理定律和盖­吕萨克定律的理解和在实际中的应用．②通过图像考查查理定律和盖­吕萨克定律的应用．③考查对理想气体模型的理解知识导图预习导学|新知领悟1．等压变化一定质量的某种气体，在_______________的条件下，体积随温度的变化．气体等压变化理压强不变CT(3)适用条件：气体________一定；气体________不变．(4)等压变化的图像：由V＝CT可知在V－T坐标系中，等压线是一条通过坐标原点的倾斜的直线．对于一定质量的气体，不同等压线的斜率不同．斜率越小，压强越大，如图所示，p2________p1.(填“>”或“<”)质量压强>一定质量的某种气体，温度降得足够低时其状态是否发生变化？等压变化是否还遵守盖­吕萨克定律？微思考【答案】温度降得足够低时，气体变成了液体，所以盖­吕萨克定律不再适用．【答案】BD1．等容变化一定质量的某种气体，在体积不变时，__________随________的变化．气体等容变化压强温度体积不变压强p热力学温度TCT0K质量体积甲

乙查理定律适用于质量不变，温度变化的任何气体吗？微思考【答案】不是，查理定律只适用于温度不太低，压强不太大的气体．【答案】BC1．理想气体在任何温度、任何压强下都遵循________________的气体．2．理想气体与实际气体在________不低于零下几十摄氏度、________不超过大气压的几倍的条件下，把实际气体当作理想气体来处理．理想气体气体实验定律温度压强理想气体在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律吗？微思考【答案】理想气体在温度不太低，压强不太大的情况下都遵从气体实验定律．1．玻意耳定律一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能一定，体积减小时，分子的_____________增大，气体的压强就________．2．查理定律一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的____________保持不变．在这种情况下，温度升高时，分子的___________增大，气体的________就增大．气体实验定律的微观解释密集程度增大密集程度平均动能压强3．盖­吕萨克定律一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的____________增大．只有气体的________同时增大，使分子的______________减小，才能保持压强不变．平均动能体积密集程度从微观的角度分析气体体积不变，温度升高，压强一定变大？微思考【答案】气体体积不变，单位体积的分子数不变，温度升高，分子的平均动能增大，对容器壁的碰撞力增大，压强一定变大.多维课堂|

素养初培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．探究气体等压变化规律问题你知道孔明灯为什么能够升空吗？【答案】孔明灯是利用火焰的热量使容器内的气体等压膨胀，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小，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．(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呈线性关系．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．素养点评：通过探究气体的等压变化，培养“物理观念”和“科学思维”的核心素养．对盖­吕萨克定律的理解和应用精练1一开口向上直立的汽缸，被一质量为m的活塞压住一部分气体(不漏气)，大气压强为p0，当密闭气体的温度由T1升高到T2时，求：(1)温度为T2时气体的压强；(2)温度为T2时的气体体积．(汽缸的横截面积为S，忽略活塞与汽缸间的摩擦，温度T1时气体的体积为V1)(1)说出A→B过程中压强变化的情形，并根据图像提供的信息，计算图中TA的值．(2)请在图乙所示坐标系中，作出由状态A经过状态B变为状态C的p－T图像，并在图像相应位置上标出字母A、B、C.如果需要计算才能确定有关坐标值，请写出计算过程．

利用盖­吕萨克定律解题的一般步骤1．确定研究对象，即被封闭气体．2．分析被研究气体在状态变化时是否符合定律成立条件，即是否是质量和压强保持不变．3．分别找出初、末两状态的温度、体积．4．根据盖­吕萨克定律列方程求解，并对结果进行讨论．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．探究气体的等容变化问题(1)火罐冷却过程，火罐里面空气的质量变化吗？(2)火罐冷却过程，火罐里气体的哪些状态参量发生了变化？(3)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？(4)实验说明了怎样的道理？【答案】(1)火罐里空气的质量没有变化．(2)火罐里气体体积不变，但温度和压强在变化．(3)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．(4)这个实验告诉我们：一定质量的气体，保持体积不变，当温度升高时，气体的压强增大；当温度降低时，气体的压强减小．3．等容线(1)p－T图像．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．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．素养点评：通过对气体的等容变化的探究，培养“物理观念”和“科学思维”的核心素养．对查理定律的理解和应用精练2汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故，太低会造成耗油上升．已知某型号轮胎能在－40℃～90℃的环境中正常工作，为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过3.5atm，最低胎压不低于1.6atm，那么t＝20℃时给该轮胎充气，充气后的胎压在什么范围内比较合适？(设轮胎容积不变)变式2容积为2L的烧瓶，在压强为1.0×105Pa时，用塞子塞住，此时温度为27℃，当把它加热到127℃时，塞子被打开了，稍过一会儿，重新把盖子塞好，停止加热并使它逐渐降温到27℃，求：(1)塞子打开前的最大压强；(2)加热后降温到27℃时剩余空气的压强．

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条件，即质量和体积是否保持不变．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．如图所示的储气罐中存有高压气体，试回答下列问题．探究理想气体问题(1)在高压气体状态发生变化时，还遵守气体实验定律吗？低温状态气体还遵守实验定律吗？为什么？(2)在生产和生活实际中是否存在理想气体？研究理想气体有何意义？【答案】(1)在高压、低温状态下，气体状态发生改变时，将不会严格遵守气体实验定律，因为在高压、低温状态下，气体的状态可能已接近或已成为液态，故气体实验定律将不再适用．(2)理想气体是一种理想模型，实际中并不存在．理想气体是对实际气体的科学抽象，考虑主要因素，忽略次要因素，使气体状态变化的问题易于分析和计算．1．理想气体理想气体是对实际气体的一种科学抽象，就像质点模型一样，是一种理想模型，实际并不存在．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忽略不计，分子不占空间，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．(4)理想气体分子无分子势能，内能等于所有分子热运动的动能之和，只和温度有关．素养点评：通过对理想气体的探究，培养“科学思维”的核心素养．对理想气体的理解精练3

(多选)关于理想气体，下列说法正确的是 (

)A．理想气体能严格遵守气体实验定律B．实际气体在温度不太高、压强不太小的情况下，可看成理想气体C．实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下，可看成理想气体D．所有的实际气体在任何情况下，都可以看成理想气体【答案】AC【解析】理想气体是在任何温度、任何压强下都能遵守气体实验定律的气体，A正确．理想气体是实际气体在温度不太低、压强不太大情况下的抽象，故B、D错误，C正确．变式3

(多选)下列对理想气体的理解，正确的有 (

)A．理想气体实际上并不存在，只是一种理想模型B．只要气体压强不是很高就可视为理想气体C．一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关D．在任何温度、任何压强下，理想气体都遵循气体实验定律【答案】AD【解析】理想气体是一种理想化模型，温度不太低，压强不太大的实际气体可视为理想气体；只有理想气体才遵循气体的实验定律，A、D正确，B错误．一定质量的理想气体的内能完全由温度决定，与体积无关，C错误．

理想气体的内能仅与温度有关1．对于一切物体而言，物体的内能包括分子动能和分子势能．2．对于理想气体而言，其微观本质是忽略了分子力，即不存在分子势能，只有分子动能，故一定质量的理想气体的内能完全由温度决定．中央电视台在“科技之光”栏目中曾播放过这样一个节目，把液氮倒入饮料瓶中，马上盖上盖子并拧紧，人立即离开现场．一会儿饮料瓶就爆炸了．探究气体实验定律的微观解释问题(1)你能解释饮料瓶爆炸的原因吗？(2)从微观的角度分析一定质量的理想气体的压强、体积和温度，有没有可能只有一个状态参量发生变化？【答案】(1)饮料瓶内液氮吸热后变成氮气，分子运动加剧，氮气分子密度增大，使瓶内气体分子频繁、持续碰撞瓶内壁产生的压强逐渐增大，当瓶内外的压强差大于瓶子所承受限度时，饮料瓶发生爆炸．(2)不可能只有一个状态参量发生变化．原因分析如下：决定气体压强的两个因素是气体分子的密集程度和分子的平均动能．体积和温度不变则分子的密集程度和分子的平均动能不变，压强不变，故不可能只有压强变．体积或者温度只有一个变了，则决定压强的两个因素一定有一个变了，压强一定变，故体积、压强、温度不可能只有一个变化．2．查理定律(1)宏观表现：一定质量的某种理想气体，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，则分子密度不变，温度升高，分子平均动能增大，分子撞击器壁单位面积的作用力变大，所以气体的压强增大，如图所示．3．盖­吕萨克定律(1)宏观表现：一定质量的某种理想气体，在压强不变时，温度升高，体积增大，温度降低，体积减小．(2)微观解释：温度升高，分子平均动能增大，撞击器壁的作用力变大，而要保持压强不变，则影响压强的另一个因素需改变，即分子的密集程度减小，所以气体的体积增大，如图所示．素养点评：通过对气体实验定律的微观解释的探究，培养“物理观念”和“科学思维”的核心素养．对气体实验定律的微观解释的理解精练4对一定质量的气体，若用N表示单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数，则 (

)A．当体积减小时，N必定增加B．当温度升高时，N必定增加C．当压强不变而体积和温度变化时，N必定变化D．当体积不变而压强和温度变化时，N可能不变【答案】C【解析】气体的体积减小时，压强和温度是怎样变化的并不清楚，不能判断N是必定增加的，A错误；同理，温度升高时，气体的体积和压强怎样变化也不清楚，无法判断N的变化，B错误；当压强不变而体积和温度变化时，存在两种变化的可能性：一是体积增大时，温度升高，分子的平均动能变大，即分子对器壁碰撞的力度增大，因压强不变，因此对器壁碰撞的频繁度降低，就是N减小；二是体积减小时，温度降低，同理可推知N增大．C正确，D错误．变式4

(多选)如图所示，一定质量的理想气体由状态A沿平行纵轴的直线变化到状态B，则它的状态变化过程的下列说法不正确的是(

)A．气体的温度不变B．气体的内能增加C．气体的分子平均速率减小D．气体分子在单位时间内与器壁单位面积上碰撞的次数不变【答案】ACD【解析】从p－V图像中的AB图线看，气体状态由A变到B为等容升压，根据查理定律，一定质量的气体，当体积不变时，压强跟热力学温度成正比，所以压强增大，温度升高，A错误；一定质量的理想气体的内能仅由温度决定，所以气体的温度升高，内能增加，B正确；气体的温度升高，分子平均速率增大，C错误；气体压强增大，则气体分子在单位时间内与器壁单位面积上碰撞的次数增加，D错误．1．宏观量温度的变化对应着微观量分子动能平均值的变化．宏观量体积的变化对应着气体分子密集程度的变化．2．压强的变化可能由两个因素引起，即分子热运动的平均动能和分子的密集程度，可以根据气体变化情况选择相应的实验定律加以判断．气体实验定律的综合应用2．利用气体实验定律解决问题的基本思路精练5如图所示，一固定的竖直汽缸由一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞．已知大活塞的质量为m1＝2.50kg，横截面积为S1＝80.0cm2；小活塞的质量为m