2018_19版高中物理第二章氣體4氣體實(shí)驗(yàn)定律的圖像表示及微觀解釋課件教科版.pptx

1、4氣體實(shí)驗(yàn)定律的圖像表示及微觀解釋,第二章氣體,學(xué)習(xí)目標(biāo),1.理解氣體實(shí)驗(yàn)定律的pV、p 、VT、pT圖像及其物理意義. 2.能用氣體分子動理論解釋三個實(shí)驗(yàn)定律.,內(nèi)容索引,重點(diǎn)探究 啟迪思維 探究重點(diǎn),達(dá)標(biāo)檢測 檢測評價(jià) 達(dá)標(biāo)過關(guān),自主預(yù)習(xí) 預(yù)習(xí)新知 夯實(shí)基礎(chǔ),自主預(yù)習(xí),一、氣體實(shí)驗(yàn)定律的圖像表示,1.一定質(zhì)量的某種氣體在等溫、等容、等壓變化中的規(guī)律，既可以用公式表示，也可用 表示. 2.一定質(zhì)量的某種氣體做等溫變化時(shí)，在pV圖線中，氣體的溫度越高，等溫線離坐標(biāo)原點(diǎn)越 . 3.一定質(zhì)量的某種氣體做等容變化時(shí)，在pT圖線中，氣體的體積越大，等容線的斜率越 . 4.一定質(zhì)量的某種氣體做等壓變化時(shí)

2、，在VT圖線中，氣體的壓強(qiáng)越大，等壓線的斜率越 .,圖像,遠(yuǎn),小,小,二、氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋,1.玻意耳定律 一定質(zhì)量的某種氣體，分子總數(shù)不變，溫度保持不變時(shí)，分子_ 也保持不變.當(dāng)氣體體積減小時(shí)，單位體積內(nèi)的分子數(shù)將增多，_ 也增大；當(dāng)氣體體積增大時(shí)，單位體積內(nèi)的分子數(shù)將減少，氣體的壓強(qiáng)也就減小. 2.查理定律 一定質(zhì)量的某種氣體，在體積保持不變時(shí)， 保持 不變.當(dāng)溫度升高時(shí)， 增大， 也增大；當(dāng)溫度降低時(shí)，分子平均動能減小，氣體的壓強(qiáng)也減小.,平均動能,氣體的壓,強(qiáng),單位體積內(nèi)的分子數(shù),分子平均動能,氣體的壓強(qiáng),3.蓋呂薩克定律 一定質(zhì)量的某種氣體，當(dāng)氣體的溫度升高時(shí)，分子平均動能 ，

3、氣體的壓強(qiáng)隨之增大，為了保持壓強(qiáng)不變，單位體積的分子數(shù)需要 ，對于一定質(zhì)量的氣體，分子總數(shù)保持不變，氣體的體積必然相應(yīng)增大.,增大,相應(yīng)減小,判斷下列說法的正誤. (1)一定質(zhì)量的氣體等溫變化的pV圖像是通過原點(diǎn)的傾斜直線.( ) (2)一定質(zhì)量的氣體的pT圖像是雙曲線.( ) (3)VT圖像的斜率大，說明壓強(qiáng)小.( ) (4)若T不變，p增大，則V減小，是由于分子撞擊器壁的作用力變大.( ) (5)若p不變，V增大，則T增大，是由于分子密集程度減小，要使壓強(qiáng)不變，分子的平均動能增大.( ) (6)若V不變，T增大，則p增大，是由于分子密集程度不變，分子平均動能增大，而使單位時(shí)間內(nèi)撞擊單位面積

4、器壁的分子數(shù)增多，氣體壓強(qiáng)增大.( ),即學(xué)即用,答案,重點(diǎn)探究,(1)如圖1甲所示為一定質(zhì)量的氣體不同溫度下的pV圖線，T1和T2哪一個大？,一、pV圖像,導(dǎo)學(xué)探究,答案T1T2,答案,圖1,(2)如圖乙所示為一定質(zhì)量的氣體不同溫度下的p 圖線，T1和T2哪一個大？,答案T1T2,答案,知識深化,1.pV圖像：一定質(zhì)量的氣體等溫變化的pV圖像是雙曲線的一支，雙曲線上的每一個點(diǎn)均表示氣體在該溫度下的一個狀態(tài).而且同一條等溫線上每個點(diǎn)對應(yīng)的p、V坐標(biāo)的乘積是相等的.一定質(zhì)量的氣體在不同溫度下的等溫線是不同的雙曲線，且pV乘積越大，溫度就越高，圖2中T2T1.,圖2,2.p 圖像：一定質(zhì)量氣體的等

5、溫變化過程，也可以用p 圖像來表示，如圖3所示.等溫線是過原點(diǎn)的傾斜直線，由于氣體的體積不能無窮大，所以原點(diǎn)附近等溫線應(yīng)用虛線表示，該直線的斜率kpV，故斜率越大，溫度越高，圖中T2T1.,圖3,例1如圖4所示是一定質(zhì)量的某種氣體狀態(tài)變化的pV圖像，氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中，氣體分子平均速率的變化情況是 A.一直保持不變B.一直增大 C.先減小后增大D.先增大后減小,答案,解析,圖4,解析由題圖可知，pAVApBVB，所以A、B兩狀態(tài)的溫度相等，在同一等溫線上.由于離原點(diǎn)越遠(yuǎn)的等溫線溫度越高，如圖所示，所以從狀態(tài)A到狀態(tài)B，氣體溫度應(yīng)先升高后降低，分子平均速率先增大后減小.,例2(多選

6、)如圖5所示，DABC表示一定質(zhì)量的某種氣體狀態(tài)變化的一個過程，則下列說法正確的是 A.DA是一個等溫過程 B.AB是一個等溫過程 C.TATB D.BC過程中，氣體體積增大、壓強(qiáng)減小、溫度不變,答案,解析,圖5,解析DA是一個等溫過程，A正確； BC是等溫線，而A到B溫度升高，B、C錯誤； BC是一個等溫過程，V增大，p減小，D正確.,由玻意耳定律可知，pVC(常量)，其中C的大小與氣體的質(zhì)量、溫度和種類有關(guān)，對同種氣體質(zhì)量越大、溫度越高，C越大，在pV圖像中，縱坐標(biāo)的數(shù)值與橫坐標(biāo)的數(shù)值的乘積越大，在p 圖像中，斜率k也就越大.,二、pT圖像與vT圖像,答案,(1)如圖6所示為一定質(zhì)量的氣體

7、在不同體積下的pT圖像，V1、V2哪個大？,導(dǎo)學(xué)探究,答案 V2V1,圖6,(2)如圖7所示為一定質(zhì)量的氣體在不同壓強(qiáng)下的VT圖像，p1、p2哪個大？,答案p2p1,答案,圖7,(1)pT圖中的等容線是一條過原點(diǎn)的傾斜直線. (2)pt圖中的等容線不過原點(diǎn)，但反向延長線交t軸于273.15 . (3)無論pT圖像還是pt圖像，其斜率都能判斷氣體體積的大小，斜率越大，體積越小.,知識深化,1.pT圖像，如圖8所示：,圖8,2.VT圖像，如圖9所示：,圖9,(1)VT圖中的等壓線是一條過原點(diǎn)的傾斜直線. (2)Vt圖中的等壓線不過原點(diǎn)，但反向延長線交t軸于273.15 . (3)無論VT圖像還是V

8、t圖像，其斜率都能判斷氣體壓強(qiáng)的大小，斜率越大，壓強(qiáng)越小.,3.pT圖像與VT圖像的比較,例3圖10甲是一定質(zhì)量的氣體由狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的VT圖像，已知?dú)怏w在狀態(tài)A時(shí)的壓強(qiáng)是1.5105 Pa.,答案,解析,圖10,(1)根據(jù)圖像提供的信息，計(jì)算圖中TA的值.,答案200 K,(2)請?jiān)趫D乙坐標(biāo)系中，作出由狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的pT圖像，并在圖線相應(yīng)位置上標(biāo)出字母A、B、C，如果需要計(jì)算才能確定有關(guān)坐標(biāo)值，請寫出計(jì)算過程.,答案見解析,則可畫出由狀態(tài)ABC的pT圖像如圖所示.,答案,解析,1.在根據(jù)圖像判斷氣體的狀態(tài)變化時(shí)，首先要確定橫、縱坐標(biāo)表示的物理量，其次根據(jù)圖像的形狀判

9、斷各物理量的變化規(guī)律. 2.在氣體狀態(tài)變化的圖像中，圖線上的一個點(diǎn)表示一定質(zhì)量氣體的一個平衡狀態(tài)，一個線段表示氣體狀態(tài)變化的一個過程.,例4(多選)一定質(zhì)量的氣體的狀態(tài)經(jīng)歷了如圖11所示的ab、bc、cd、da四個過程，其中bc的延長線通過原點(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.ab過程中不斷增加 B.bc過程中保持不變 C.cd過程中不斷增加 D.da過程中保持不變,答案,解析,圖11,解析首先，因?yàn)閎c的延長線通過原點(diǎn)，所以bc是等容線，即氣體體積在bc過程中保持不變，B正確； ab是等溫線，壓強(qiáng)減小則體積增大，A正確； cd是等壓線，溫度降低則體積減小，C錯

10、誤； 如圖所示，連接aO交cd于e，則ae是等容線，即VaVe，因?yàn)閂dVe，所以VdVa，所以da過程中氣體體積變大，D錯誤.,三、氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋,(1)如何從微觀角度來解釋氣體實(shí)驗(yàn)定律？,導(dǎo)學(xué)探究,答案從決定氣體壓強(qiáng)的微觀因素上來解釋，即氣體分子的平均動能和氣體分子的密集程度.,答案,(2)自行車的輪胎沒氣后會變癟，用打氣筒向里打氣，打進(jìn)去的氣越多，輪胎會越“硬”.你怎樣用分子動理論的觀點(diǎn)來解釋這種現(xiàn)象？(假設(shè)輪胎的容積和氣體的溫度不發(fā)生變化),答案輪胎的容積不發(fā)生變化，隨著氣體不斷地打入，輪胎內(nèi)氣體分子的密集程度不斷增大，溫度不變意味著氣體分子的平均動能沒有發(fā)生變化，單位時(shí)間內(nèi)單

11、位面積上碰撞次數(shù)增多，故氣體壓強(qiáng)不斷增大，輪胎會越來越“硬”.,答案,知識深化,1.用氣體分子動理論解釋玻意耳定律 一定質(zhì)量(m)的氣體，其分子總數(shù)(N)是一個定值，當(dāng)溫度(T)保持不變時(shí)，則分子的平均速率(v)也保持不變，當(dāng)其體積(V)增大為原來的n倍時(shí)，單位體積內(nèi)的分子數(shù)(N0)則變?yōu)樵瓉淼膎分之一，因此氣體的壓強(qiáng)也減為原來的n分之一；反之若體積減小為原來的n分之一，壓強(qiáng)則增大為原來的n倍，即壓強(qiáng)與體積成反比.這就是玻意耳定律.,2.用氣體分子動理論解釋查理定律 一定質(zhì)量(m)的氣體的總分子數(shù)(N)是一定的，體積(V)保持不變時(shí)，其單位體積內(nèi)的分子數(shù)(N0)也保持不變，當(dāng)溫度(T)升高時(shí)，

12、其分子運(yùn)動的平均速率(v)也增大，則氣體壓強(qiáng)(p)也增大；反之當(dāng)溫度(T)降低時(shí)，氣體壓強(qiáng)(p)也減小.這與查理定律的結(jié)論一致. 3.用氣體分子動理論解釋蓋呂薩克定律 一定質(zhì)量(m)的氣體的總分子數(shù)(N)是一定的，要保持壓強(qiáng)(p)不變，當(dāng)溫度(T)升高時(shí)，氣體分子運(yùn)動的平均速率(v)會增加，那么單位體積內(nèi)的分子數(shù)(N0)一定要減小(否則壓強(qiáng)不可能不變)，因此氣體體積(V)一定增大；反之當(dāng)溫度降低時(shí)，同理可推出氣體體積一定減小.這與蓋呂薩克定律的結(jié)論是一致的.,特別提醒(1)溫度不變時(shí)，一定質(zhì)量的氣體體積減小，單位體積內(nèi)的分子數(shù)增加. (2)體積不變時(shí)，一定質(zhì)量的氣體溫度升高，分子的平均動能增大

13、. (3)壓強(qiáng)不變時(shí)，一定質(zhì)量的氣體溫度升高，氣體體積增大，單位體積內(nèi)的分子數(shù)減少.,例5(多選)關(guān)于一定質(zhì)量的氣體，下列說法中正確的是 A.體積不變，壓強(qiáng)增大，氣體分子的平均動能一定增大 B.溫度不變，壓強(qiáng)減小時(shí)，氣體的密集程度一定減小 C.壓強(qiáng)不變，溫度降低時(shí)，氣體的密集程度一定減小 D.溫度升高，壓強(qiáng)和體積可能都不變,答案,解析,解析體積不變，分子的密集程度就保持不變，壓強(qiáng)增大，說明分子的平均撞擊力變大了，即分子的平均動能增大了，A正確. 溫度不變，分子平均動能不變，壓強(qiáng)減小，說明單位時(shí)間內(nèi)撞擊器壁的分子數(shù)在減小，表明氣體的密集程度減小了，B正確. 溫度降低，分子平均動能減小，分子撞擊器

14、壁的作用力減小，要保持壓強(qiáng)不變，則要增大單位時(shí)間內(nèi)撞擊器壁的分子數(shù)，即氣體的密集程度要增大，C錯誤. 溫度升高，壓強(qiáng)、體積中至少有一個發(fā)生改變，D錯誤.,對氣體實(shí)驗(yàn)定律的解釋，注意從兩個途徑進(jìn)行分析：一是從微觀角度分析，二是從理想氣體狀態(tài)方程分析.,達(dá)標(biāo)檢測,1.(pV圖像)(多選)如圖12所示，一定質(zhì)量的氣體由狀態(tài)A變到狀態(tài)B再變到狀態(tài)C的過程，A、C兩點(diǎn)在同一條雙曲線上，則此變化過程中 A.從A到B的過程溫度升高 B.從B到C的過程溫度升高 C.從A到C的過程溫度先降低再升高 D.A、C兩點(diǎn)的溫度相等,答案,1,2,3,4,解析,圖12,解析作出過B點(diǎn)的等溫線如圖所示，可知TBTATC，故

15、從A到B的過程溫度升高，A項(xiàng)正確； 從B到C的過程溫度降低，B項(xiàng)錯誤； 從A到C的過程溫度先升高后降低，C項(xiàng)錯誤； A、C兩點(diǎn)在同一等溫線上，D項(xiàng)正確.,1,2,3,4,2.(pT圖像)(多選)如圖13所示為一定質(zhì)量的氣體的三種變化過程，則下列說法正確的是 A.ad過程氣體體積增加 B.bd過程氣體體積不變 C.cd過程氣體體積增加 D.ad過程氣體體積減小,答案,1,2,3,4,解析,圖13,解析在pT圖像中等容線是延長線過原點(diǎn)的傾斜直線，且氣體體積越大，直線的斜率越小.因此，a狀態(tài)對應(yīng)的體積最小，c狀態(tài)對應(yīng)的體積最大，b、d狀態(tài)對應(yīng)的體積相等，故A、B正確.,3.(VT圖像)(多選)一定質(zhì)

16、量的某種氣體自狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)C變化到狀態(tài)B，這一過程在VT圖上的表示如圖14所示，則 A.在AC過程中，氣體的壓強(qiáng)不斷變大 B.在CB過程中，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,答案,1,2,3,4,解析,圖14,1,2,3,4,解析氣體由AC的變化過程是等溫變化，由pVC(C是常數(shù))可知，體積減小，壓強(qiáng)增大，故A正確. 由CB的變化過程中，氣體的體積不發(fā)生變化，即為等容變化，由 C(C是常數(shù))可知，溫度升高，壓強(qiáng)增大，故B錯誤. 綜上所述，由ACB的過程中氣體的壓強(qiáng)始終增大，所以氣體在狀態(tài)B時(shí)的壓強(qiáng)最大，故C錯誤，D正確.,4.(氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋)在一定的溫度下，一定質(zhì)量的氣體的體積減小時(shí)，氣體的壓強(qiáng)增大，這是由于 A.單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多，單