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

2.2氣體的等壓變化和等容變化

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

這些定律都是在壓強不太大（相對大氣壓強）、溫度不太低（相對室溫）的條件下總結(jié)出來的。實驗表明，實際氣體只是近似遵從氣體的三大實驗定律。當(dāng)氣體的壓強不太大（相對大氣壓強）、溫度不太低（相對室溫）時，實際測量結(jié)果與由氣體實驗定律計算的結(jié)果相差不大；當(dāng)氣體的壓強很大、溫度很低時，實際測量結(jié)果與由氣體實驗定律計算的結(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、任何壓強下都能嚴格地遵從氣體實驗定律,我們把這樣的氣體叫做“理想氣體”。1.定義：在任何溫度、任何壓強下都嚴格遵從氣體實驗定律的氣體叫做理想氣體。理想氣體實際不存在，是一種理想模型。

對不易液化的實際氣體（如氫氣、氧氣、氮氣、氦氣等），在溫度不太低（不低于負幾十?dāng)z氏度）、壓強不太大（不超過大氣壓的幾倍）時,可以近似地看成理想氣體。2.簡化條件：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，分子可視為質(zhì)點。

一、理想氣體②理想氣體分子除碰撞外，無相互作用的引力和斥力。3.理想氣體的特點：③理想氣體無分子勢能，理想氣體的內(nèi)能等于所有氣體分子動能的總和。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)量和種類有關(guān)，即與物質(zhì)的量有關(guān)（C=nR），與p、V、T無關(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，盡管其壓強p、體積V和溫度T都可能改變，但是壓強p跟體積V的乘積與熱力學(xué)溫度T的比值卻保持不變。也就是說式中C是與壓強p、體積V、溫度T無關(guān)的常量，它與氣體的質(zhì)量、種類有關(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p和體積V單位必須統(tǒng)一，但不一定是國際單位制中的單位.4、理想氣體狀態(tài)方程和三個氣體實驗定律的關(guān)系①當(dāng)T1=T2時，p1V1=p2V2

(玻意耳定律)②當(dāng)V1=V2時，

(查理定律)③當(dāng)p1=p2時，

(蓋-鋁薩克定律)【例1】某種氣體的壓強為2×105Pa，體積為1m3，溫度為200K。它經(jīng)過等溫過程后體積變?yōu)?m3。隨后又經(jīng)過等容過程，溫度變?yōu)?00K，求此時氣體的壓強？思路：分別按等溫變化和等容變化來求解?！纠?】某種氣體的壓強為2×105Pa，體積為1m3，溫度為200K。它經(jīng)過等溫過程后體積變?yōu)?m3。隨后又經(jīng)過等容過程，溫度變?yōu)?00K，求此時氣體的壓強？方法二：①“選對象”: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)值或表達式。其中壓強的確定往往是個關(guān)鍵，常需結(jié)合力的平衡條件或牛頓運動定律進行計算。③“定過程”:要明確

參量間的變化是什么類型的變化，該變化過程遵循什么規(guī)律。④“列方程”:根據(jù)變化過程列出相應(yīng)的方程，代入數(shù)值進行求解。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、利用氣體實驗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：兩個重要推論2.如圖所示,A為一直立圓筒形儲氣罐,B為一打氣筒,已知打氣筒活塞M的行程為L0,活塞面積為S,儲氣罐的高度為2L0,橫截面積為3S,開始時罐內(nèi)氣體壓強為3p0,每次開始打氣時打氣筒活塞在最上端,內(nèi)部氣體壓強為p0,打氣筒通過細管和單向閥門K與儲氣罐相連接。當(dāng)打氣筒內(nèi)氣體壓強大于儲氣罐內(nèi)壓強時閥門開啟。細管的容積忽略不計,儲氣罐與打氣筒導(dǎo)熱良好,環(huán)境溫度不變,緩慢向下推動活塞。(1)活塞向下移動多大距離時B中氣體開始進入A中?(2)要使儲氣罐內(nèi)壓強達到4p0,打氣筒應(yīng)連續(xù)打氣多少次?四、氣體實驗定律的微觀解釋

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、氣體實驗定律的微觀解釋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、氣體實驗定律的微觀解釋【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變化到狀態(tài)B，則在此狀態(tài)變化過程中(

)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)過狀態(tài)C變化到狀態(tài)B，一過程中V-T圖上的表示如圖所示，則(

)A.在過程AC中，氣體的壓強不斷變大B.在過程CB中，氣體的壓強不斷變小C.在狀態(tài)A時，氣體的壓強最大D.在狀態(tài)B時，氣體的壓強最大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四個過程，其中bc的延長線通過原點，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)變化過程A-B-C-A。在V-T圖線上，等壓線是一簇延長線過原點的直線，過A、B、C三點作三條等壓線分別表示三個等壓狀態(tài)。所以A→B壓強增大，溫度降低，體積縮小,B→C溫度升高，體積減小，壓強增大，C→A溫度降低，體積增大，壓強減小。由圖可知:pA<pB<pC探究一般狀態(tài)變化圖象中三個量都變化時遵從規(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下都能嚴格地遵從氣體實驗定律的氣體三個實驗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，則該氣體的壓強變化情況是(

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

)。A.a→

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