2.3.2氣體的等壓變化和等容變化 課件-高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊(cè)

2.2氣體的等壓變化和等容變化

第二課時(shí)1.三大氣體實(shí)驗(yàn)定律內(nèi)容是什么？2.這三大氣體實(shí)驗(yàn)定律適用范圍的相同點(diǎn)是什么？

這些定律都是在壓強(qiáng)不太大（相對(duì)大氣壓強(qiáng)）、溫度不太低（相對(duì)室溫）的條件下總結(jié)出來(lái)的。實(shí)驗(yàn)表明，實(shí)際氣體只是近似遵從氣體的三大實(shí)驗(yàn)定律。當(dāng)氣體的壓強(qiáng)不太大（相對(duì)大氣壓強(qiáng)）、溫度不太低（相對(duì)室溫）時(shí)，實(shí)際測(cè)量結(jié)果與由氣體實(shí)驗(yàn)定律計(jì)算的結(jié)果相差不大；當(dāng)氣體的壓強(qiáng)很大、溫度很低時(shí)，實(shí)際測(cè)量結(jié)果與由氣體實(shí)驗(yàn)定律計(jì)算的結(jié)果有很大的差異。

為了研究方便，可以設(shè)想一種氣體，它在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都能?chē)?yán)格地遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律,我們把這樣的氣體叫做“理想氣體”。1.定義：在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都嚴(yán)格遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體叫做理想氣體。理想氣體實(shí)際不存在，是一種理想模型。

對(duì)不易液化的實(shí)際氣體（如氫氣、氧氣、氮?dú)?、氦氣等），在溫度不太低（不低于?fù)幾十?dāng)z氏度）、壓強(qiáng)不太大（不超過(guò)大氣壓的幾倍）時(shí),可以近似地看成理想氣體。2.簡(jiǎn)化條件：①理想氣體分子本身的大小與分子間的距離相比可以忽略不計(jì)，分子可視為質(zhì)點(diǎn)。

一、理想氣體②理想氣體分子除碰撞外，無(wú)相互作用的引力和斥力。3.理想氣體的特點(diǎn)：③理想氣體無(wú)分子勢(shì)能，理想氣體的內(nèi)能等于所有氣體分子動(dòng)能的總和。一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能僅由溫度決定，與氣體的體積無(wú)關(guān)。

二、理想氣體狀態(tài)方程1、公式：與理想氣體的質(zhì)量和種類(lèi)有關(guān)，即與物質(zhì)的量有關(guān)（C=nR），與p、V、T無(wú)關(guān)。

研究結(jié)果表明，一定質(zhì)量的某種理想氣體，在從某一狀態(tài)變化到另一狀態(tài)時(shí)，盡管其壓強(qiáng)p、體積V和溫度T都可能改變，但是壓強(qiáng)p跟體積V的乘積與熱力學(xué)溫度T的比值卻保持不變。也就是說(shuō)式中C是與壓強(qiáng)p、體積V、溫度T無(wú)關(guān)的常量，它與氣體的質(zhì)量、種類(lèi)有關(guān)。

二、理想氣體狀態(tài)方程2、適用條件：一定質(zhì)量的某種理想氣體。3、注意：溫度T必須是熱力學(xué)溫度，公式兩邊中壓強(qiáng)p和體積V單位必須統(tǒng)一，但不一定是國(guó)際單位制中的單位.4、理想氣體狀態(tài)方程和三個(gè)氣體實(shí)驗(yàn)定律的關(guān)系①當(dāng)T1=T2時(shí)，p1V1=p2V2

(玻意耳定律)②當(dāng)V1=V2時(shí)，

(查理定律)③當(dāng)p1=p2時(shí)，

(蓋-鋁薩克定律)【例1】某種氣體的壓強(qiáng)為2×105Pa，體積為1m3，溫度為200K。它經(jīng)過(guò)等溫過(guò)程后體積變?yōu)?m3。隨后又經(jīng)過(guò)等容過(guò)程，溫度變?yōu)?00K，求此時(shí)氣體的壓強(qiáng)？思路：分別按等溫變化和等容變化來(lái)求解。【例1】某種氣體的壓強(qiáng)為2×105Pa，體積為1m3，溫度為200K。它經(jīng)過(guò)等溫過(guò)程后體積變?yōu)?m3。隨后又經(jīng)過(guò)等容過(guò)程，溫度變?yōu)?00K，求此時(shí)氣體的壓強(qiáng)？方法二：①“選對(duì)象”:根據(jù)題意，選出所研究的某一部分氣體。注意這部分氣體在狀態(tài)變化過(guò)程中,其質(zhì)量必須保持一定。②“找參量”:找出氣體的初狀態(tài)參量p1、V1、T1和末狀態(tài)參量p2、V2、T2的數(shù)值或表達(dá)式。其中壓強(qiáng)的確定往往是個(gè)關(guān)鍵，常需結(jié)合力的平衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)定律進(jìn)行計(jì)算。③“定過(guò)程”:要明確

參量間的變化是什么類(lèi)型的變化，該變化過(guò)程遵循什么規(guī)律。④“列方程”:根據(jù)變化過(guò)程列出相應(yīng)的方程，代入數(shù)值進(jìn)行求解。注意T必須用熱力學(xué)溫度，p、V的單位統(tǒng)一，最后分析討論所得結(jié)果的合理性及其物理意義。

三、利用氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方程解題的思路推論1：理想氣體密度方程推論2：理想氣體狀態(tài)方程分態(tài)式如果一部分氣體（p、V、T）被分成了幾部分，狀態(tài)分別為（p1、V1、T1）（p2、V2、T2）……則有：根據(jù)氣體密度得拓展：兩個(gè)重要推論2.如圖所示,A為一直立圓筒形儲(chǔ)氣罐,B為一打氣筒,已知打氣筒活塞M的行程為L(zhǎng)0,活塞面積為S,儲(chǔ)氣罐的高度為2L0,橫截面積為3S,開(kāi)始時(shí)罐內(nèi)氣體壓強(qiáng)為3p0,每次開(kāi)始打氣時(shí)打氣筒活塞在最上端,內(nèi)部氣體壓強(qiáng)為p0,打氣筒通過(guò)細(xì)管和單向閥門(mén)K與儲(chǔ)氣罐相連接。當(dāng)打氣筒內(nèi)氣體壓強(qiáng)大于儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓強(qiáng)時(shí)閥門(mén)開(kāi)啟。細(xì)管的容積忽略不計(jì),儲(chǔ)氣罐與打氣筒導(dǎo)熱良好,環(huán)境溫度不變,緩慢向下推動(dòng)活塞。(1)活塞向下移動(dòng)多大距離時(shí)B中氣體開(kāi)始進(jìn)入A中?(2)要使儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓強(qiáng)達(dá)到4p0,打氣筒應(yīng)連續(xù)打氣多少次?四、氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀(guān)解釋

1.波意耳定律：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)P與體積V成反比不變V↓分子密集程度↑P↑

2.蓋—呂薩克定律：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，其體積V與熱力學(xué)溫度T成正比。V↑分子密集程度↓T↑P不變四、氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀(guān)解釋3.查理定律：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強(qiáng)P與熱力學(xué)溫度T成正比。分子密集程度不變T↑P↑四、氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀(guān)解釋【例3】如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A沿平行于縱軸的直線(xiàn)變化到狀態(tài)B，則在此狀態(tài)變化過(guò)程中(

)A．氣體的溫度不變

B．氣體的內(nèi)能增大C．氣體分子的平均速率減小D．氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的次數(shù)不變B1.（多選）一定質(zhì)量的某種氣體自狀態(tài)A經(jīng)過(guò)狀態(tài)C變化到狀態(tài)B，一過(guò)程中V-T圖上的表示如圖所示，則(

)A.在過(guò)程AC中，氣體的壓強(qiáng)不斷變大B.在過(guò)程CB中，氣體的壓強(qiáng)不斷變小C.在狀態(tài)A時(shí)，氣體的壓強(qiáng)最大D.在狀態(tài)B時(shí)，氣體的壓強(qiáng)最大AD2.(多選)一定質(zhì)量理想氣體的狀態(tài)經(jīng)歷了如圖所示的ab、bc、cd、da四個(gè)過(guò)程，其中bc的延長(zhǎng)線(xiàn)通過(guò)原點(diǎn)，cd垂直于ab且與水平軸平行，da與bc平行，則氣體體積在(

)A．a(chǎn)b過(guò)程中不斷增加B．bc過(guò)程中保持不變C．cd過(guò)程中不斷增加D．da過(guò)程中保持不變AB基本方法，化“一般”為“特殊”如圖是一定質(zhì)量的某種氣體的狀態(tài)變化過(guò)程A-B-C-A。在V-T圖線(xiàn)上，等壓線(xiàn)是一簇延長(zhǎng)線(xiàn)過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)，過(guò)A、B、C三點(diǎn)作三條等壓線(xiàn)分別表示三個(gè)等壓狀態(tài)。所以A→B壓強(qiáng)增大，溫度降低，體積縮小,B→C溫度升高，體積減小，壓強(qiáng)增大，C→A溫度降低，體積增大，壓強(qiáng)減小。由圖可知:pA<pB<pC探究一般狀態(tài)變化圖象中三個(gè)量都變化時(shí)遵從規(guī)律的方法VTABCO本課小結(jié)理想氣體:理想氣體的狀態(tài)方程在任何溫度和任何壓強(qiáng)下都能?chē)?yán)格地遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律是理想氣體狀態(tài)方程的特例適用條件應(yīng)用步驟1.(多選)一定質(zhì)量的理想氣體沿著如圖所示的方向發(fā)生狀態(tài)變化，則該氣體的壓強(qiáng)變化情況是(

)A．從狀態(tài)c到狀態(tài)d，壓強(qiáng)減小B．從狀態(tài)d到狀態(tài)a，壓強(qiáng)不變C．從狀態(tài)a到狀態(tài)b，壓強(qiáng)增大D．從狀態(tài)b到狀態(tài)c，壓強(qiáng)不變課堂練習(xí)AC2.（多選）如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體的三種升溫過(guò)程，那么，以下四種解釋中，哪些是正確的(

)。A.a→

d的過(guò)程氣體體積增加B.b→d的過(guò)程氣體體積不變C.c→d的過(guò)程氣體體積增加D.a→d的過(guò)程氣體體積減小AB3