高二物理课件 2.8《气体实验定律(Ⅱ)》（粤教版选修3-3）

欢迎进入物理课堂 第八节气体实验定律 课标定位 学习目标 1 知道什么是等容变化 知道查理定律的内容和公式 2 了解等容变化的p T图线及其物理意义 3 知道什么是等压变化 知道盖 吕萨克定律的内容和公式 4 了解等压变化的V T图线及其物理意义 5 了解气体实验定律的微观解释 重点难点 1 查理定律 盖 吕萨克定律的内容 数学表达式 图象及适用条件 2 查理定律 盖 吕萨克定律的应用 课前自主学案 一 查理定律1 气体在体积保持不变的情况下发生的状态变化过程 叫 图2 8 1 等容过程 正比 p T 在等容过程中 压强p与摄氏温度t是 关系 不是简单的正比关系 压强p与热力学温度T才是成 关系 3 等容线 一定质量的某种气体做等容变化时 表示该过程的p T图象称为 等容线是一条 一次函数 正比 等容线 通过原点的直线 二 盖 吕萨克定律1 气体在压强不变情况下发生的状态变化过程 叫 图2 8 2 等压过程 正比 V T 3 等压线 一定质量的某种气体做等压变化时 表示该过程的V T图象称为 等压线是一条通过 等压线 原点的直线 三 对气体实验定律的微观解释1 玻意耳定律 一定质量的气体 温度保持不变时 气体分子的平均动能一定 气体体积减小 分子的密集程度 气体压强 反之 气体体积增大 分子密集程度 气体压强 2 查理定律 一定质量的气体 体积保持不变而温度升高时 分子的平均动能 因而气体压强 温度降低时 情况相反 增大 增大 减小 减小 增大 增大 3 盖 吕萨克定律 一定质量的气体 温度升高时要保持压强不变 只有 气体体积 分子的密集程度才行 才能保持压强不变 增大 减小 四 理想气体及其状态方程1 理想气体 1 气体实验定律的适用条件 2 严格遵守三个实验定律的气体 叫 3 实际气体在温度 与室温比 不太低 压强 与大气压比 不太大的情况下 可看成理想气体 压强不太大 温度不太低 理想气体 思考感悟某登山运动员在一次攀登珠穆朗玛峰的过程中 在接近山顶时他裸露在手腕上的防水手表的表盘玻璃突然爆裂了 而手表没有受到任何撞击 你知道其中的原因吗 提示 手表表壳可以看成一个密闭容器 出厂时封闭着一定质量的气体 登山过程中气体发生等容变化 因为高山山顶附近的压强比山脚处小很多 温度差别也比较大 内外压力差超过表盘玻璃的承受限度 便会发生爆裂 核心要点突破 一 气体实验三定律的区别 即时应用 即时突破 小试牛刀 图2 8 31 使一定质量的理想气体的状态按图2 8 3中箭头所示的顺序变化 AB是一段平行于纵轴的直线段 BC是一段平行于横轴的直线段 CD是一段以坐标轴为渐近线的双曲线 1 已知气体在状态A的温度为27 求气体在状态B C D时的温度各为多少 2 试把上述状态变化的过程用V T图象和p T图象分别表示出来 答案 见解析 二 理想气体状态方程的理解1 内容一定质量的某种理想气体在从一个状态变化到另一个状态时 尽管p V T都可能改变 但是压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变 7 应用理想气体状态方程解题的一般思路和步骤运用理想气体状态方程解题前 应确定在状态变化过程中保持质量不变 解题时 第一 必须确定研究对象 即某一定质量的气体 分析它的变化过程 第二 确定初 末两状态 正确找出初 末两状态的六个状态参量 特别是压强 第三 用理想气体状态方程列式 并求解 8 注意方程中各物理量的单位T必须是热力学温度 公式两边中p和V单位必须统一 但不一定是国际单位 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 某气象探测气球内充有温度为27 压强为1 5 105Pa的氦气 其体积为5m3 当气球升高到某一高度时 氦气温度为200K 压强变为0 8 105Pa 则这时气球的体积多大 解析 以探测气球内的氦气作为研究对象 并可看作理想气体 其初始状态参量T1 273 27 K 300Kp1 1 5 105Pa V1 5m3升到高空 其末状态为T2 200K p2 0 8 105Pa 答案 6 25m3 课堂互动讲练 电灯泡内充有氮 氩混合气体 如果要使电灯泡内的混合气体在500 时的压强不超过一个大气压 则在20 的室温下充气 电灯泡内气体压强至多能充到多少 精讲精析 忽略灯泡容积的变化 气体为等容变化 找出气体的初末状态 运用查理定律的两种表述皆可求解 法一 灯泡内的气体初 末状态的参量为气体在500 时 p1 1atm T1 273 500 K 773K 气体在20 时 热力学温度为T2 273 20 K 293K 答案 0 38atm 方法总结 明确研究对象 确定体积不变 选好初末状态 灵活应用查理定律的各种表达式列式求解 双选 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V T图2 8 5上所示 则 图2 8 5 A 在过程AC中 气体的压强不断变大B 在过程CB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 精讲精析 气体的AC变化过程是等温变化 由pV C可知 体积减小 压强增大 故A正确 在CB变化过程中 气体的体积不发生变化 即为等容变化 由p T C可知 温度升高 压强增大 故B错误 综上所述 在ACB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 答案 AD 方法总结 在V T图象中 比较两个状态的压强大小 可以用这两个状态到原点连线的斜率大小判断 斜率越大 压强越小 斜率越小 压强越大 用销钉固定的活塞把容器分成A B两部分 其容积之比VA VB 2 1 如图2 8 6所示 起初A中有温度为127 压强为1 8 105Pa的空气 B中有温度27 压强为1 2 105Pa的空气 拔去销钉 使活塞可以无摩擦地移动但不漏气 由于容器壁缓慢导热 最后都变成室温27 活塞也停住 求最后A B中气体的压强 图2 8 6 思路点拨 A B两部分均为一定质量的气体 两者体积之和为定值 末状态压强相等 可由理想气体状态方程 分别列式即可求解 VA VB 2 1 pA pB 由 得pA pB 1 3 105Pa 答案 1 3 105Pa 方法总结 本题涉及两部分气体的状态变化 解题时应分别对两部分气体进行研究 挖掘出它们之间的相关条件 体积关系 压强关系 变式训练图2 8 7甲是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的V T图线 已知气体在状态A时的压强是1 5 105Pa 图2 8 7 1 说出A B过程中压强变化的情形 并根据图线提供的信息 计算图中TA的温度值 2 请在图乙所示坐标系中 作出由状态A经过状态B变为状态C的p T图线 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 1 压强不变200K 2 见解析 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全