2.3气体的等压变化和等容变化培优教学高二下学期物理人教版选择性必修第三册

3.气体的等压变化和等容变化第二章

气体、固体和液体人教版选择性必修第三册

导入新课利用高压锅可以很快把饭煮熟。夏天汽车轮胎打气太足，容易爆胎。体积不变，温度和压强有什么关系？压强不变，温度和体积有什么关系？

导入新课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?

学习目标物理观念建立气体等压变化、等容变化的概念，理解盖-吕萨克定律与查理定律的内涵。科学思维从分子动理论角度解释其微观本质，深化对气体状态参量关系的认知。了解理想气体模型。科学探究设计并完成气体等压变化、等容变化实验，分析数据验证规律，思考绝对零度的判定方法。科学态度与责任利用相关知识解决问题，联系生活中热气球、高压锅、温度计等应用，体会理论指导实践的科学思想。

重点难点重点1.盖-吕萨克定律与查理定律的数学表达式、图像分析和初步应用；2.建构理想模型、数学知识与物理规律的整合、实验探究素养的提高。难点1.V-T图像、P-T图像的分析；2.盖-吕萨克定律与查理定律的初步应用及微观解释。1.气体的等压变化2.气体的等容变化3.理想气体4.课堂总结5.练习与应用

学习内容第3节

气体的等压变化和等容变化一、气体的等压变化第3节气体的等压变化和等容变化一、气体的等压变化1.气体的等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度变化的过程叫作气体的等压变化。实验表明，在保持气体的压强不变的情况下，一定质量气体的体积随温度的升高而增大。一、气体的等压变化2.盖—吕萨克定律（1）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V

T。（2）公式：或C与气体的种类、质量、压强有关，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。（3）适用条件：①压强不太大，温度不太低；②气体的质量和压强都不变。

盖-吕萨克（Gay-Lussac，1778—1850年）法国化学家、物理学家。一、气体的等压变化3.图像——等压线(1)等压线：一定质量的某种气体在等压变化过程中，体积V与热力学温度T的正比关系在V－T直角坐标系中的图象叫做等压线。(2)等压线的特点：一定质量气体的等压线的V－T图象，其延长线经过坐标原点。V－t图像V－T图像等压线想一想：为什么Ｏ点附近用虚线？答：热力学绝对零度不可能达到。（气体在接近零K之前已经液化。）一、气体的等压变化③压强越大，斜率越小。p1>p2>p3>p4。(3)对等压线的理解V­-t图像中的等压线①延长线通过(－273.15℃，0)的倾斜直线。②纵轴截距V0是气体在0℃时的体积。V­-T图像中的等压线①延长线通过原点的倾斜直线。②压强越大，斜率越小。

p1>p2>p3>p4。(4)适用条件：①气体的质量不变②气体的压强不变一、气体的等压变化应用盖－吕萨克定律解题的一般步骤：(1)确定研究对象，即被封闭的一定质量的气体.(2)分析被研究气体在状态变化时是否符合定律的适用条件：

质量一定，压强不变.(3)确定初、末两个状态的温度、体积.(4)根据盖－吕萨克定律列式求解.(5)求解结果并分析、检验.一、气体的等压变化例1．如图所示，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，右管有一段高为h的水银柱，中间封有一段空气，则（）A．弯管左管内外水银面的高度差为hB．若把弯管向上移动少许，则管内气体体积增大C．若把弯管向下移动少许，右管内的水银柱沿管壁上升D．若环境温度升高，右管内的水银柱沿管壁上升ACDh二、气体的等容变化第3节气体的等压变化和等容变化二、气体的等容变化我国民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病,即先加热罐中气体,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?提示:火罐内的气体体积一定,冷却后气体的温度降低,压强减小,故在大气压力的作用下火罐被“吸”在皮肤上。在等容变化中，气体的压强与温度可能存在着什么关系？二、气体的等容变化

1.气体的等容变化：一定质量的气体，在体积不变时，压强随温度变化的过程。2.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∝T）公式可写成查理（Charles，1746－l823）（1）适用条件：气体质量一定，体积不变．3.几点说明（3）解题时前后两状态压强的单位要统一．（2）p与热力学温度T成正比，不与摄氏温度成正比,但压强的变化p与摄氏温度t的变化成正比．二、气体的等容变化4.等容线tOp-273.15V1TOpV2①p－T图像中的等容线是一条过原点的直线②p－t图像中的等容线不过原点，但反向延长线交t轴于－273.15℃.③体积越大，斜率越小。如图：V1>V2>V3>V4。t/

℃Op-273.15V1V2V3V4二、气体的等容变化应用查理定律解题的一般步骤：(1)确定研究对象，即被封闭的一定质量的气体.(2)分析被研究气体在状态变化时是否符合定律的适用条件：

质量一定，体积不变.(3)确定初、末两个状态的温度、压强.(4)根据查理定律列式求解.(5)求解结果并分析、检验.二、气体的等容变化例2.一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)二、气体的等容变化例3.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，求此时气体的压强。解：开始时：p1=2×105Pa，V1=1m3，T1=200K等温后状态：

p=?，V=2m3，T=200K等容后状态：

p2=?，V2=2m3，T2=300K根据玻意耳定律，有：p1V1=pV根据查理定律，有：联立上述各式可得：P2=1.5×105Pa二、气体的等容变化5.气体实验定律的比较玻意耳定律查理定律盖-吕萨克定律压强不太大(相对大气压)，温度不太低(相对室温)这些定律的适用范围：p1V1=p2V2三、理想气体第3节气体的等压变化和等容变化三、理想气体1.理想气体：设想有这样一种气体，它在任何温度和任何压强下都能严格地遵从气体实验定律，我们把这样的气体叫做“理想气体”。2.理想气体的特点：①严格遵守气体实验定律；

质点：忽略分子体积忽略吸引排斥忽略分子势能②理想气体分子本身的大小与分子间的距离相比可以忽略不计，分子可视为质点；③可以不计理想气体分子与器壁碰撞的动能损失。在温度不太低，压强不太大时实际气体都可看成是理想气体。如氢、氧气、氢气不易液化的气体。④理想气体是不存在的，是一种理想模型。质点、点电荷、单摆、弹簧振子、理想变压器、理想气体等。三、理想气体从微观上说：分子间以及分子和器壁间，除碰撞外无其他作用力，分子本身没有体积，即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间。从能量上说：理想气体的微观本质是忽略了分子力，没有分子势能，理想气体的内能只有分子动能。⑤理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力，故无分子势能，理想气体的内能等于所有分子热运动的动能之和，一定质量的理想气体的内能只与温度有关，与气体的体积无关.故一定质量的理想气体，温度是内能的标志.三、理想气体3.理想气体状态方程和三个气体实验定律的关系气体的三大定律都是实验定律，由实验归纳总结得到。三、理想气体（1）内容：一定质量的某种理想气体在从一个状态变化到另一个状态时，尽管p、V、T都可能改变，但是压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。（2）

公式：或与物体的质量和种类有关，即与物质的量有关（C=nR），与p、V、T无关.（4）单位：温度T必须是热力学温度，公式两边中压强p和体积V单位必须统一，但不一定是国际单位制中的单位.（3）适用条件：一定质量的理想气体

4.理想气体的状态方程三、理想气体分子的平均动能是一定的T不变体积减小时，分子的数密度增大气体的压强增大p增大温度升高时，分子的平均动能增大只有气体体积同时增大，使分子的数密度减少p减小p不变分子的数密度不变（3）查理定律：（1）玻意耳定律：（2）盖-吕萨克定律：温度升高时，分子的平均动能增大p增大5.气体实验定律的微观解释V不变三、理想气体

B四、课堂总结第3节气体的等压变化和等容变化四、课堂总结

任何温度和任何压强下都能严格地遵从气体实验定律的气体气体的等容变化对V-T图像（等压曲线）的理解气体的等压变化和等容变化气体的等压变化适用条件：压强不太大，温度不太低；气体的质量和压强都不变理想气体对p-T图像（等容曲线）的理解

适用条件：压强不太大，温度不太低；气体的质量和体积都不变

气体实验定律的微观解释五、练习与应用第3节气体的等压变化和等容变化五、练习与应用1.如图所示，一开口向右的汽缸固定在水平地面上，活塞可无摩擦移动且不漏气，汽缸中间位置有一挡板，外界大气压强为p0.初始时，活塞紧压挡板处．现缓慢升高缸内气体温度，则图中能正确反映缸内气体压强变化情况的p-T图像是(

)ABCDC五、练习与应用2.在研究性学习活动中，小组成员对密闭容器中氧气的状态进行讨论．下列说法中正确的是(

)A．若氧气温度升高，所有氧气分子的速率都增大B．若氧气压强增大，氧气分子之间的斥力变大C．若氧气压强增大，单位时间内氧气分子对器壁的平均冲量变大D．若容器的体积减小，单位时间撞击在单位面积上的分子数一定增加C五、练习与应用3、对于一定质量的理想气体，下列状态变化可能的是（）A.使气体体积增大，温度降低，压强减小B.使气体温度升高，体积不变，压强减小C.使气体温度不变，压强、体积同时增大D.使气体温度升高，压强减小，体积减小 五、练习与应用4.(多选）下列图中，可能反映理想气体经历了等压变化→等温变化→等容变化后，又回到原来状态的有(

)AC五、练习与应用5.某学习小组设计了一种测温装置，用于测量教室内的气温（教室内的气压为一个标准大气压，相当于76cm汞柱产生的压强），结构如图所示，导热性能良好