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1、高中物理选择性必修第三册 第二章：分子动理论 第3节:气体的等压变化和等容变化第3节：气体的等压变化和等容变化 导入新课 烧烧瓶瓶上上通通过过橡橡胶胶塞塞连连接接一一根根玻玻璃璃管管，向向玻玻璃璃管管中中注注入入一一段段水水柱柱。用用手手捂捂住住烧烧瓶瓶，会会观观察察到水柱缓慢向外移动，这说明了什么？到水柱缓慢向外移动，这说明了什么？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。高而增大。观察实验1 1、气体的等压变化、气体的等压变化 一定质量的某种气体，一定质量的某种气体，在压强不变时在压强不
2、变时，体积随温度变化的过程叫作气体的等压变化。，体积随温度变化的过程叫作气体的等压变化。0VT实验表明，在实验表明，在VT图像中，图像中，等压线是一条过原点的直线。等压线是一条过原点的直线。体积与热力学温度成正比体积与热力学温度成正比 气体的等压变化内容：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v研究对象研究对象:一定质量的气体一定质量的气体v适用条件适用条件:压强保持恒定压强保持恒定v适用范围适用范围（对于实际气体）：温度不太低（与室温相比），压强不太大（与对于实际气体）：温度不太低（与室温相比），压强不太大（与 大气压相比）大气压相比）其中其中V1 1，T1
3、1和和V2 2，T2 2分别表示气体在分别表示气体在1 1，2 2两个状态下的体积和温度两个状态下的体积和温度法国科学家盖法国科学家盖-吕萨克首先通过实验发现：吕萨克首先通过实验发现：2 2、盖、盖-吕萨克定律吕萨克定律表达式：相当于大气压几倍的压强都可以算作相当于大气压几倍的压强都可以算作“压强不太大压强不太大”，零下几十摄氏度的温，零下几十摄氏度的温度也可以算作度也可以算作“温度不太低温度不太低”。气体的等压变化 气体的等压变化3 3、等压线：、等压线：一定质量的某种气体在等压变化过程中，体积随温度一定质量的某种气体在等压变化过程中，体积随温度变化变化关系的直线，叫关系的直线，叫 做等压线
4、。做等压线。Vt图象：在图象：在等等压压变化变化过程中过程中，体积体积V V与与摄氏温度摄氏温度t t是一次函数关系，不是简单的正是一次函数关系，不是简单的正 比例关系，如图乙所示，比例关系，如图乙所示，等等压压线线是一条延长线通过横轴是一条延长线通过横轴上上273.15 273.15 的倾斜直线，的倾斜直线，且且斜率越大斜率越大，压强压强越越小小.图象纵轴的图象纵轴的截距截距V0 0是气体在是气体在0 0 时时的的体积体积.特点：特点：图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一根图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一根等压线等压线上各状态上各状态的压强相同的压强相同。不同压强下不同压强下
5、的的等压线等压线，斜率越大斜率越大，压强越，压强越小小（同一温度下（同一温度下，体积大的压强小，体积大的压强小）。）。V0 0探究气体的等容变化规律探究气体的等容变化规律等容变化：等容变化：一定质量一定质量的气体，在体积的气体，在体积不变不变的条件下，其的条件下，其压强压强随随温度温度变化时的关系。变化时的关系。读数读数次数次数1 12 23 34 45压强压强/KPa101.7103.5105.6109.1111.3温度温度/0C11.718.8125.6436.0543.39 气体的等容变化三、数据分析三、数据分析探究气体的等容变化规律探究气体的等容变化规律 气体的等容变化三、数据分析三、
6、数据分析探究气体的等容变化规律探究气体的等容变化规律压强压强p与摄氏温度与摄氏温度t是一次函数是一次函数关系，不是简单的正比例关系。关系，不是简单的正比例关系。压强压强p与热力学温度与热力学温度T是正比例关系是正比例关系 气体的等容变化1 1、内容：、内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强P P与热力学温度与热力学温度T T 成正比成正比v研究对象研究对象:一定质量的气体一定质量的气体v适用条件适用条件:体积保持恒定体积保持恒定v适用范围适用范围（对于实际气体）：温度不太低（与室温相比），压强不太大（与对于实际气体）：温度不太低（与室温相
7、比），压强不太大（与 大气压相比）大气压相比）其中其中P1 1，T1 1和和P2，T2分别表示气体在分别表示气体在1 1，2 2两个状态下的体积和温度两个状态下的体积和温度查理定律查理定律法国科学家查理在分析了实验事实后发现：法国科学家查理在分析了实验事实后发现：2 2、表达式：、表达式：相当于大气压几倍的压强都可以算作相当于大气压几倍的压强都可以算作“压强不太大压强不太大”，零下几十摄氏，零下几十摄氏度的温度也可以算作度的温度也可以算作“温度不太低温度不太低”。气体的等容变化3、P-T图象和图象和P-t图象图象把交点作为坐标原点，把交点作为坐标原点，建立新的坐标系，那么，建立新的坐标系，那么
8、，这时的压强与温度的关这时的压强与温度的关系就是正比例关系了。系就是正比例关系了。在等容变化过程中，在等容变化过程中，p-tp-t是是一次函数关系一次函数关系，不是不是简单的简单的正比例正比例关系。关系。如果把直线如果把直线ABAB延长至与延长至与横轴相交横轴相交，交点坐标是交点坐标是273.15273.150 0C Ct0PAB-273.15-273.150PtAB 气体的等容变化273.15273.15PAB-273.15-273.15T绝对零度绝对零度V1V2V3P-t图像中的等容线图像中的等容线延长线通过延长线通过(273.15 273.15，0)0)的倾斜直线。的倾斜直线。纵轴截距纵
9、轴截距p0 0是气体在是气体在0 0 时的压强。时的压强。P-T图像中的等容线图像中的等容线延长线通过原点的倾斜直线。延长线通过原点的倾斜直线。4、等容、等容 线线:P-T图和P-t图描述的是一定质量的某种气体，在体积一定的情况下，压强 随 温度的变化规律，称为等容线。气体温度一定时，分子平均动能一定；体积越小，分子的数密度越大，气体压强越大。气体温度一定时，分子平均动能一定；体积越小，分子的数密度越大，气体压强越大。所以以上两种情况都有所以以上两种情况都有V1V2V3。原点对应的温度是原点对应的温度是绝对零度绝对零度。气体的等容变化V1V2气体实验定律气体实验定律这些定律的适用范围：这些定律
10、的适用范围：压强不太大压强不太大(相对大气压相对大气压)，温度不太低温度不太低(相对室温相对室温)玻意耳定律玻意耳定律p1V1=p2V2等温线查理定律查理定律等容线盖盖-吕萨克定律吕萨克定律等压线 气体实验定律忽略忽略气体分子大小气体分子大小 在温度不低于零下几十摄氏度、压强不超过大气压的几倍时，把实际气体当成在温度不低于零下几十摄氏度、压强不超过大气压的几倍时，把实际气体当成理想气体来处理，误差很小。理想气体来处理，误差很小。理想气体理想气体微观微观忽略忽略分子间相互作用力分子间相互作用力忽略忽略气体分子与器壁的动能损失气体分子与器壁的动能损失宏观：宏观：任何温度任何温度、任何压强任何压强下
11、都遵从下都遵从气体实验定律的气体实验定律的气体气体。理想化理想化实物实物模型模型没有没有分子势能分子势能气体内能气体内能只只与温度与温度有关有关，与体积无关与体积无关。质点、点电荷、单摆、弹簧振质点、点电荷、单摆、弹簧振子、理想变压器、理想气体等。子、理想变压器、理想气体等。理想气体理想气体 研研究究结结果果表表明明，一一定定质质量量的的某某种种理理想想气气体体，在在从从某某一一状状态态变变化化到到另另一一状状态态时时，尽尽管管其其压压强强 p、体体积积V 和和温温度度T 都都可可能能改改变变，但但是是压压强强 p 跟跟体体积积 V 的的乘乘积积与与热热力力学学温温度度T的的比比值值却却保保持
12、持不不变变。也也就就是是说说式式中中C是是与与压压强强 p、体体积积V、温度温度 T 无关的常量无关的常量，它与气体的质量、种类有关。，它与气体的质量、种类有关。理想气体状态方程理想气体状态方程此式叫作理想气体的状态方程。此式叫作理想气体的状态方程。理想气体状态方程理想气体状态方程分子的平均动能是一定的分子的平均动能是一定的T 不变不变体积减小时，分子的体积减小时，分子的数密度数密度增大增大气体的压强增大气体的压强增大p 增大增大温度升高时，分子的平均动能增大温度升高时，分子的平均动能增大只有只有气体的体积同时增大，使分子的气体的体积同时增大，使分子的数密度数密度减少减少p 减小减小p 不变不
13、变体积保持不变时，分子的体积保持不变时，分子的数密度数密度不变不变3 3、查理定律：、查理定律：1 1、玻意耳定律：、玻意耳定律：2 2、盖、盖-吕萨克定律：吕萨克定律：温度升高时，分子的平均动能增大温度升高时，分子的平均动能增大p 增大增大 气体实验定律的微观解释气体实验定律的微观解释气体实验定律的微观解释气体实验定律的微观解释1 1关于质量一定的气体在压强保持不变时，它的状态变化规律是（关于质量一定的气体在压强保持不变时，它的状态变化规律是（）A A它的体积与摄氏温度成正比它的体积与摄氏温度成正比B B当温度每变化当温度每变化11，它的体积变化量都相等，它的体积变化量都相等C C当温度每变
14、化当温度每变化11，它的体积变化量都为原来的，它的体积变化量都为原来的1/2731/273D D以上说法都不对以上说法都不对B高中物理选择性必修第三册 第二章：分子动理论 第3节:气体的等压变化和等容变化2 2如图甲所示，一定质量的气体的状态沿如图甲所示，一定质量的气体的状态沿12311231的顺序循环变化，若用的顺序循环变化，若用P-VP-V或或V-TV-T图像表示这一循环，在下图中表示正确的是（）图像表示这一循环，在下图中表示正确的是（）B高中物理选择性必修第三册 第二章：分子动理论 第3节:气体的等压变化和等容变化3 3如图所示，一定质量的理想气体，从图示如图所示，一定质量的理想气体，从
15、图示A A状态开始，经历了状态开始，经历了B B、C C状态，最后到状态，最后到D D状状态，下列判断正确的是（）态，下列判断正确的是（）A AABAB过程温度升高，压强变大过程温度升高，压强变大B BBCBC过程体积不变，压强变大过程体积不变，压强变大C CCDCD过程体积变小，压强不变过程体积变小，压强不变D DCDCD过程温度，压强变大过程温度，压强变大D高中物理选择性必修第三册 第二章：分子动理论 第3节:气体的等压变化和等容变化4 4一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度由一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度由0 00 0C C升高到升高到10100 0C C时，其压强的增加时
16、，其压强的增加量为量为pp1 1，当它由，当它由1001000 0C C升高到升高到1101100 0C C时，其压强的增加量为时，其压强的增加量为pp2 2，则，则pp1 1与与pp2 2之比之比是（）是（）A A1111B B110110C C1011010110D D1101011010A高中物理选择性必修第三册 第二章：分子动理论 第3节:气体的等压变化和等容变化5 5如图所示，两个容器如图所示，两个容器A A和和B B容积不同，内部装有气体，其间用细管相连，管中有一小容积不同，内部装有气体，其间用细管相连，管中有一小段水银柱将两部分气体隔开。当段水银柱将两部分气体隔开。当A A中气体
17、温度为中气体温度为t tA A，B B中气体温度为中气体温度为t tB B，且，且t tA A t tB B，水银，水银柱恰好在管的中央静止。若对两部分气体加热，使它们的温度都升高相同的温度，下柱恰好在管的中央静止。若对两部分气体加热，使它们的温度都升高相同的温度，下列说法正确的是（列说法正确的是（）A A水银柱保持不动水银柱保持不动B B水银柱将向左移动水银柱将向左移动C C水银柱将向右移动水银柱将向右移动D D水银柱的移动情况无法判断水银柱的移动情况无法判断B高中物理选择性必修第三册 第二章：分子动理论 第3节:气体的等压变化和等容变化6 6一定质量的理想气体，在某一状态下的压强、体积和温
18、度分别为一定质量的理想气体，在某一状态下的压强、体积和温度分别为p p1 1、V V1 1、T T1 1，在另，在另一状态下的压强、体积和温度分别为一状态下的压强、体积和温度分别为p p2 2、V V2 2、T T2 2，下列关系正确的是（，下列关系正确的是（）A Ap p1 1=p=p2 2，V V1 1=2V=2V2 2，T T1 1=T=T2 2/2/2B Bp p1 1=p=p2 2，V V1 1=V=V2 2/2/2，T T1 1=2T=2T2 2C Cp p1 1=2p=2p2 2，V V1 1=2V=2V2 2，T T1 1=T=T2 2D Dp p1 1=2p=2p2 2，V
19、V1 1=V=V2 2，T T1 1=2T=2T2 2D高中物理选择性必修第三册 第二章：分子动理论 第3节:气体的等压变化和等容变化7 7汽缸内封闭着一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高（）汽缸内封闭着一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高（）A A气体的分子数密度增大气体的分子数密度增大B B气体的压强减小气体的压强减小C C气体分子的平均速率减小气体分子的平均速率减小D D每秒钟撞击器壁单位面积上的气体分子数增多每秒钟撞击器壁单位面积上的气体分子数增多D高中物理选择性必修第三册 第二章：分子动理论 第3节:气体的等压变化和等容变化BC8 8关于一定质量的理想气体的状
20、态变化，下列说法中正确的是（）关于一定质量的理想气体的状态变化，下列说法中正确的是（）A A当气体压强不变而温度由当气体压强不变而温度由100100上升到上升到200200时，其体积增大为原来的时，其体积增大为原来的2 2倍倍B B气体由状态气体由状态1 1变到状态变到状态2 2时，一定满足方程时，一定满足方程C C气体体积增大到原来的气体体积增大到原来的4 4倍，可能是压强减半，热力学温度加倍倍，可能是压强减半，热力学温度加倍D D气体压强增大到原来的气体压强增大到原来的4 4倍，可能是体积加倍，热力学温度减半倍，可能是体积加倍，热力学温度减半高中物理选择性必修第三册 第二章：分子动理论 第3节:气体的等压变化和等容变化