2.3 气体的等压变化和等容变化 课件-2022-2023学年高二下学期物理人教版2019选择性必修第三册

气体的等压变化和等容变化33等压变化：一定质量的某种气体，压强不变，体积随温度的变化等容变化：一定质量的某种气体，体积不变，压强随温度的变化

等压变化规律由法国科学家盖-吕萨克确立。气体等容变化规律最先由法国科学家查理通过实验研究得到，一、气体的等压变化

盖·吕萨克出生于法国利摩日附近的圣·雷奥纳尔，父亲是检查官，家庭优越，从小接受优良的教育，1797年就读于巴黎综合技术学院，勤奋好学，1800年毕业留校工作，成为老师的助手，1806年当选为法国科学院院士.盖·吕萨克研究范围广泛。1804年乘坐气球研究地磁场随高度的变化关系；1808年发现金属铁在高温下还原苛性碱制备钠和钾的方法。1809年发现气体化合体积倍比定律.3Louis-JosephGay-Lussac1778-1850法国化学家盖·吕萨克定律对定律的理解：①温度不能太低，否则会发生液化。②常数C与气体的摩尔数有关。③注意将摄氏度(℃)转化为热力学温度(K)。4

一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积V与热力学温度T成正比.V=CT或

V/T=CVTO例题1

一定质量的氢气在0℃时的压强是9×104Pa，保持氢气的体积不变，它在30℃时的压强是多大？解：T1=273K，p1=9×104Pa，

T2=（273+30）K=303K，压强为p2.根据查理定律，有p1/T1=p2/T2解得

p2=1.0×105Pa5二、气体的等容变化查理定律: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.p=CT或p/T=C6pt/℃O-273.15pT/KOT=

t+273.15K对定律的说明：①适用条件：压强在几倍大气压范围变化；温度不能太低(零下几十摄氏度也可以算作“温度不太低”)②常数C与气体的物质的量、体积有关。③p与热力学温度成正比，需将摄氏度转换为热力学温度。7

查理初始是政府职员，后来由于对自然科学的热爱，转而从事科学研究.经过不断勤奋努力，1795年担任巴黎工艺学院的物理学教授，同年当选为法国科学院院士。

查理首次将氢气装入气球，制成升空气球，不断进行改进，独立乘坐坐氢气球升到3km的高空，试验在巴黎引起很大轰动。8J.A.C.Charles1746-1823法国物理学家

查理对气体的变化规律进行了详细的研究，但没有发表。人们是从盖·吕萨克在1802年发表的论文得知查理的贡献。盖·吕萨克在论文中写道：“在继续写下去之前，我应当说明，……。但查理在十五年前已注意到了这些气体的同样的性质，可是他没有发表他的结果，我只是很偶然地得知这一情况的。”9例题2某种气体的压强为2×105Pa，体积为1m3,温度为200K.它经过等温过程后体积变为2m3.随后，又经过等容过程，温度变为300K，求：(1)此时气体的压强。(2)画出气体p-V状态图。10解（1）设p1=2×105Pa，V1=1m3，T1=200K.V2=2m3

T2=200K，压强为p2.V3=2m3，T3=300K，压强为p3.等温过程：p1V1=p2V2

解得p2=105Pa等容过程：p2/T2=p3/T3

解得p3=1.5×105Pa(2)11V/m3p/×105Pa01221三、理想气体

任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体叫做理想气体。

理想气体是抽象出所有气体的共同主要特征、忽略气体由于原子种类不同产生的差异后建立的理想化物理学模型

常温常压下的实际气体可当作理想气体12

理想气体达到平衡态后，可用热力学温度T、压强p和体积V描述系统的性质。理想气体满足：温度T不变：pV=常数压强p不变：V/T=常数体积V不变：p/T=常数13

一定质量的理想气体从状态A(pA，VA，TA)等温压缩到状态B（pB,VB,TB），接着经历等容过程到达状态C（pC,VC,TC）.推导A、C两状态的参量满足的关系。(1)从A到B，状态参量满足

什么关系？B到C呢？(2)消去B状态的参量，推导

出A、C的状态参量关系14OpVABC从A到B，温度不变，pAVA=pBVB①从B到C，体积不变，由查理定律有，pB/TB=pC/TC

即pB=pCTB/TC②②式代入①式，得：pAVA=pCTBVB/TC移项，

pAVA/TB=pCVB/TC利用

TA=TBVB=VC，得到pAVA/TA=pCVC/TC15理想气体状态方程

一定质量的理想气体，压强p、体积V和温度T满足：

16p1V1T1p2V2T2=pVTC=pV=nRTn是气体的物质的量，R=8.31J·mol-1·K-1，是普适气体常量，自然常数。四、气体实验定律的微观解释问题1：气体压强是如何产生的？与哪些因素有关？问题2：温度不变，为什么减少气体体积，气体压强增大？问题3：体积不变，为什么增大气体温度，气体压强增大？问题4：保持压强不变，为什么升高温度，气体体积增加？17

保持温度不变，分子热运动平均动能不变，但分子数密度增大，撞击更加频繁，气体压强增大。18

当体积保持不变，分子数密度不变，温度升高，分子热运动平均动能增加，对器壁施加的力增大，压强增大。

如果升高温度，气体分子热运动平均动能增大，只有让分子数密度减小，即增大气体的体积，压强才能保持不变。即p不变，T增大,V增大。19课堂小结查理定律：体积不变：p/T=C压强不变：V/T=C理想气体状态方程气体实验定律的微观解释20pVTC=课堂练习2一个装有某种气体的体积可变的圆筒形容器，原来气体的体积是40L，压强是3atm，温度为27℃。先使气体压强不变，体积增大到原来的2倍；再使气体保持一定温度，体积减少到原来的体积；最后使气体在体积不变的条件下恢复到原来的压强.试在p-V图上画出整个变化过程的图线。21解设p1=3atmV1=40LT1=(273+27)K=300K压强p2=3atm，V2=80L，温度为T2，V1/T1=V2/T2，解得T2=V2