高中物理 第二章 气体 4 气体实验定律的图像表示及微观解释课件 教科版选修33

4气体实验定律的图像表示及微观解释第二章气体学习目标1.理解气体实验定律的pV、p 、VT、pT图像及其物理意义.2.能用气体分子动理论解释三个实验定律.内容索引重点探究启迪思维 探究重点达标检测检测评价 达标过关自主预习预习新知 夯实基础自主预习自主预习一、气体实验定律的图像表示一、气体实验定律的图像表示1.一定质量的某种气体在等温、等容、等压变化中的规律，既可以用公式表示，也可用 表示.2.一定质量的某种气体做等温变化时，在pV图线中，气体的温度越高，等温线离坐标原点越 .3.一定质量的某种气体做等容变化时，在pT图线中，气体的体积越大，等容线的斜率越 .4.一定质量的某种气体做等压变化时，在VT图线中，气体的压强越大，等压线的斜率越 .图像远小小二、气体实验定律的微观解释二、气体实验定律的微观解释1.玻意耳定律一定质量的某种气体，分子总数不变，温度保持不变时，分子_也保持不变.当气体体积减小时，单位体积内的分子数将增多，_ 也增大；当气体体积增大时，单位体积内的分子数将减少，气体的压强也就减小.2.查理定律一定质量的某种气体，在体积保持不变时， 保持不变.当温度升高时， 增大， 也增大；当温度降低时，分子平均动能减小，气体的压强也减小.平均动能气体的压强单位体积内的分子数分子平均动能气体的压强3.盖吕萨克定律一定质量的某种气体，当气体的温度升高时，分子平均动能 ，气体的压强随之增大，为了保持压强不变，单位体积的分子数需要 ，对于一定质量的气体，分子总数保持不变，气体的体积必然相应增大.增大相应减小判断下列说法的正误.(1)一定质量的气体等温变化的pV图像是通过原点的倾斜直线.( )(2)一定质量的气体的pT图像是双曲线.( )(3)VT图像的斜率大，说明压强小.( )(4)若T不变，p增大，则V减小，是由于分子撞击器壁的作用力变大.( )(5)若p不变，V增大，则T增大，是由于分子密集程度减小，要使压强不变，分子的平均动能增大.( )(6)若V不变，T增大，则p增大，是由于分子密集程度不变，分子平均动能增大，而使单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增多，气体压强增大.( )即学即用即学即用答案重点探究重点探究(1)如图1甲所示为一定质量的气体不同温度下的pV图线，T1和T2哪一个大？一、pV图像导学探究导学探究答案答案T1T2答案图1(2)如图乙所示为一定质量的气体不同温度下的p 图线，T1和T2哪一个大？答案答案T1T2答案知识深化知识深化1.pV图像：图像：一定质量的气体等温变化的pV图像是双曲线的一支，双曲线上的每一个点均表示气体在该温度下的一个状态.而且同一条等温线上每个点对应的p、V坐标的乘积是相等的.一定质量的气体在不同温度下的等温线是不同的双曲线，且pV乘积越大，温度就越高，图2中T2T1.图22.p 图像图像：一定质量气体的等温变化过程，也可以用p 图像来表示，如图3所示.等温线是过原点的倾斜直线，由于气体的体积不能无穷大，所以原点附近等温线应用虚线表示，该直线的斜率kpV，故斜率越大，温度越高，图中T2T1.图3例例1如图4所示是一定质量的某种气体状态变化的pV图像，气体由状态A变化到状态B的过程中，气体分子平均速率的变化情况是A.一直保持不变B.一直增大C.先减小后增大D.先增大后减小答案解析图4解析解析由题图可知，pAVApBVB，所以A、B两状态的温度相等，在同一等温线上.由于离原点越远的等温线温度越高，如图所示，所以从状态A到状态B，气体温度应先升高后降低，分子平均速率先增大后减小.例例2(多选)如图5所示，DABC表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程，则下列说法正确的是 A.DA是一个等温过程B.AB是一个等温过程C.TATBD.BC过程中，气体体积增大、压强减小、温度不变答案解析图5解析解析DA是一个等温过程，A正确；BC是等温线，而A到B温度升高，B、C错误；BC是一个等温过程，V增大，p减小，D正确.由玻意耳定律可知，pVC(常量)，其中C的大小与气体的质量、温度和种类有关，对同种气体质量越大、温度越高，C越大，在pV图像中，纵坐标的数值与横坐标的数值的乘积越大，在p 图像中，斜率k也就越大.方法总结方法总结二、pT图像与vT图像答案(1)如图6所示为一定质量的气体在不同体积下的pT图像，V1、V2哪个大？导学探究导学探究答案答案 V2V1图6(2)如图7所示为一定质量的气体在不同压强下的VT图像，p1、p2哪个大？答案答案p2p1答案图7(1)pT图中的等容线是一条过原点的倾斜直线.(2)pt图中的等容线不过原点，但反向延长线交t轴于273.15 .(3)无论pT图像还是pt图像，其斜率都能判断气体体积的大小，斜率越大，体积越小.知识深化知识深化1.pT图像，如图图像，如图8所示：所示：图82.VT图像，如图图像，如图9所示：所示：图9(1)VT图中的等压线是一条过原点的倾斜直线.(2)Vt图中的等压线不过原点，但反向延长线交t轴于273.15 .(3)无论VT图像还是Vt图像，其斜率都能判断气体压强的大小，斜率越大，压强越小.不同点图像 纵坐标压强p体积V斜率意义斜率越大，体积越小，V4V3V2V1斜率越大，压强越小，p4p3p2p1相同点都是一条通过原点的倾斜直线横坐标都是热力学温度T都是斜率越大，气体的另外一个状态参量越小3.pT图像与图像与VT图像的比较图像的比较例例3图10甲是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的VT图像，已知气体在状态A时的压强是1.5105 Pa.答案解析图10(1)根据图像提供的信息，计算图中TA的值.答案答案200 K(2)请在图乙坐标系中，作出由状态A经过状态B变为状态C的pT图像，并在图线相应位置上标出字母A、B、C，如果需要计算才能确定有关坐标值，请写出计算过程.答案答案见解析则可画出由状态ABC的pT图像如图所示.答案解析1.在根据图像判断气体的状态变化时，首先要确定横、纵坐标表示的物理量，其次根据图像的形状判断各物理量的变化规律.2.在气体状态变化的图像中，图线上的一个点表示一定质量气体的一个平衡状态，一个线段表示气体状态变化的一个过程.方法总结方法总结例例4(多选)一定质量的气体的状态经历了如图11所示的ab、bc、cd、da四个过程，其中bc的延长线通过原点，cd垂直于ab且与水平轴平行，da与bc平行，则气体体积在 A.ab过程中不断增加B.bc过程中保持不变C.cd过程中不断增加D.da过程中保持不变答案解析图11解析解析首先，因为bc的延长线通过原点，所以bc是等容线，即气体体积在bc过程中保持不变，B正确；ab是等温线，压强减小则体积增大，A正确；cd是等压线，温度降低则体积减小，C错误；如图所示，连接aO交cd于e，则ae是等容线，即VaVe，因为VdVe，所以VdTATC，故从A到B的过程温度升高，A项正确；从B到C的过程温度降低，B项错误；从A到C的过程温度先升高后降低，C项错误；A、C两点在同一等温线上，D项正确.12342.(pT图像图像)(多选)如图13所示为一定质量的气体的三种变化过程，则下列说法正确的是 A.ad过程气体体积增加B.bd过程气体体积不变C.cd过程气体体积增加D.ad过程气体体积减小答案1234解析图13解析解析在pT图像中等容线是延长线过原点的倾斜直线，且气体体积越大，直线的斜率越小.因此，a状态对应的体积最小，c状态对应的体积最大，b、d状态对应的体积相等，故A、B正确.3.(VT图像图像)(多选)一定质量的某种气体自状态A经状态C变化到状态B，这一过程在VT图上的表示如图14所示，则A.在AC过程中，气体的压强不断变大B.在CB过程中，气体的压强不断变小C.在状态A时，气体的压强最大D.在状态B时，气体的压强最大答案1234解析图141234解析解析气体由AC的变化过程是等温变化，由pVC(C是常数)可知，体积减小，压强增大，故A正确.由CB的变化过程中，气体的体积不发生变化，即为等容变化，由C(C是常数)可知，温度升高，压强增大，故B错误.综上所述，由ACB的过程中气体的压强始终增大，所以气体在状态B时的压强最大，故C错误，D正确. 4.(气体实验定律的微观解释气体实验定律的微观解释)在一定的温度下，一定质量的气体的体积减小时，气体的压强增大，这是由于 A.单位体积内的分子数增多，单位时间内分子对器壁碰撞的次数增多B.气体分子的密度变大，分子对器壁的吸引力变大C.每个气体分子对器壁的平均撞击力变大D.气体分子数密度增大，单位体积内分子重量变大答案解析12341234解析解析温度一定说明气体分子的平均动能不变，即分子对器壁的平均撞击力不变，但气体的压强还与单位时间内分子对器壁的撞击次数有关，而分子数密度单位体积内的气体分子个数决定了单位时间内单位面积上分子与器壁的平均撞击次数，气体体积减小时，单位体积内分子对器壁的撞击次数增多，故气体的压强增大.故选项A正确.