人教版高中物理选修3-3-8.2-气体的等容变化和等压变化(课件)(共56张PPT)

由上一节可知气体的压强、体积、温度三个状态参量之间存在一定的关系。引入：通过本节我们研究另外两种特殊情况：一定质量的气体，在体积不变的条件下其压强与温度变化时的关系及压强不变的条件下其体积和温度的变化关系。导入新课知道高压锅做饭的原理吗？第八章气体第二节气体的等容变化和等压变化——查理定律、盖·吕萨克定律教学目标1.知识与能力了解等容变化过程，知道查理定律的内容和公式。知道等压变化过程，知道盖-吕萨克定律的内容和公式。了解等压变化的V-T图线及其物理意义。了解等容变化的P-T图线及其物理意义。2.情感态度与价值观培养从图像获取信息的能力，形成科学的思想观。重点理解并掌握气体的等容和等压变化，学会用图像处理问题。难点掌握P-T、V-T图像及它们的物理意义。带着下面问题仔细阅读课文包括插图、扉页脚批、思考与讨论及课后问题与练习、科学漫步等，思考后回答问题：1、什么是等容变化？什么是等压变化？2、等容变化的规律是谁通过什么方式发现的？规律是什么？3、热力学温标的建立及零点的物理意义是什么？4、查理定律的内容、公式及图像分别是什么？5、等压变化的规律用摄氏温度如何来表述？6、是从分子动理论的观点解释等容这一宏观变化的微观原因。7、等压变化的规律是谁通过什么方式发现的？8、盖-吕萨克定律的内容、公式及图像分别是什么？9、等压变化的规律用摄氏温度如何来表述？10、6、是从分子动理论的观点解释等压这一宏观变化的微观原因。一、气体的等容变化1、等容变化：一定质量的气体在体积不变时，压强随温度的变化叫做等容变化。2．查理定律：一定质量的某种气体，当体积不变时，各种气体的压强p与温度之间都有线性关系，如图所示，我们把它叫做查理定律．0Pt/0CAB注：B点纵坐标是0摄氏度的压强，并非大气压。0Pt/0CAB0PT/KAB273.153．热力学温标的建立：建立背景：由查理定律中压强p与与摄氏温度t的变化关系图甲可以看出，在等容过程中，压强跟摄氏温度是一次函数关系，而不是简单的正比例关系。如果把该图的AB直线延长至与横轴相交，把交点当做坐标原点，建立新的坐标系（图乙）此时压强与温度的关系就是正比例关系了。图乙坐标原点的意义“气体压强为零时其温度为零”，由此可见，为了使一定质量的气体在体积不变的情况下，压强与体积成正比，只需要建立一种新的温标就可以了。在现实中通过对大量的“压强不太大（相对标准大气压），温度不太低（相对于室温）”的各种不同气体做等容变化的实验数据可以证明“一定质量的气体压在强不太大，温度不太低时，坐标原点代表的温度就是热力学温度的零度，这就是热力学温度零点的物理意义。由此可见：热力学的零点就规定为气体压强为零的温度。在建立热力学温标之前，人们已经建立了华氏、摄氏温标，但这些温标都是与测温物质的热学性质有关，当采用不同的测温物质去测量同一温度时会产生一定差异，这种差异是不能克服的。而由热力学温标的建立可知：热力学温度是在摄氏温度的基础上建立起来的，零点的确定与测温物质无关，因此热力学温标是一种更为简便科学的理论的温标，它的零度不可能达到。又叫绝对零度。4、查理定律的热力学温标描述：——查理定律：（1）．查理定律：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成正比。（2）．表达式：PTPTCC或1212==nnPPPPCTTTT（常数）注：这里的C和玻意耳定律表达式中的C都泛指比例常数，它们并不相等。这里的C与气体的种类、质量和压强有关。（3）．图像表述——等容线0PT/K等容线：一定质量的某种气体在等容变化过程中，压强p跟热力学温度T的正比关系p－T在直角坐标系中的图象叫做等容线．图像特点：①在P-T图线中，一定质量某种气体的等容线是一条反向延长线通过坐标原点的直线。③通过控制变量法，做出垂直于温度的等温线，如图所示。根据等温规律知质量相同的同种气体，压强大的体积小，可得V2V1。进而可得不同体积下的等容线，斜率越大，体积越小，由此可见：等压线的斜率表示体积的倒数。②图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一根等容线上各状态的体积相同．不在同一条等容线上点的体积与该条线上的体积一定不同。（4）成立条件及适用范围：成立条件：质量不变，体积不变适用范围：压强不太大，温度不太低①查理定律是实验定律，由法国科学家查理通过实验发现的．②在p/T=C中的C与气体的种类、质量、体积有关．注意：p与热力学温度T成正比，不与摄氏温度成正比，但压强的变化p与摄氏温度t的变化成正比．一定质量的气体在等容时，升高（或降低）相同的温度，所增加（或减小）的压强是相同的．③解题时前后两状态压强的单位要相同，温度必须取国际单位制单位开尔文（K）（5）注意事项：④查理定律的分比形式推论一定质量的气体，从初状态(p、T)开始，发生一个等容变化过程，其压强的变化量Δp与温度的变化量ΔT间的关系为Δp＝ΔTT·p0Pt/0CAB0PT/KAB273.155、查理定律的摄氏温标描述：对比查理定律分别以热力学温标和摄氏温标为温度单位的等容线，根据以摄氏温标为温度单位的等容线的特点，描述出查理定律的摄氏温标描述不同点：摄氏温度的00C时的压强不是0，而热力学温标的0k时的压强为0Pa，这个0Pa可以看作由摄氏0度的压强值降低了273度后而得到的。这样查理定律可叙述为：p01C摄氏温标描述：1212=273273273nnpppptttt（1）.文字描述：一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度每升高（或降低）1℃，增加（或减少）的压强等于它0℃时压强的1/273．（2）．表达式：pt－p0p0t＝1273或pt＝p01＋t273.其中pt是温度为t时的压强，p0是0℃时的压强．（3）．图像：6、查理定律的微观解释一定质量（m）的气体的总分子数（N）是一定的，体积（V）保持不变时，其单位体积内的分子数（n）也保持不变，当温度（T）升高时，其分子运动的平均速率（v）也增大，则气体压强（p）也增大；反之当温度（T）降低时，气体压强（p）也减小。7、应用①汽车、拖拉机里的内燃机，就是利用气体温度急剧升高后压强增大的原理，推动气缸内的活塞做功．②打足了气的车胎在阳光下曝晒会胀破③水瓶塞子会迸出来．盖-吕萨克二气体的等压变化1、等压变化：一定质量的某种气体，在压强保持不变时,体积随温度的变化叫做等压变化。2、盖·吕萨克定律：（1）文字描述：一定质量的某种气体,在压强p不变的情况下,其体积V与热力学温度T成正比.（2）公式：V=CT或CTP注：这里的C与气体的种类、质量和体积有关。1212==nnVVVVCTTTT（常数）（3）图像表述——等压线等压线：一定质量的某种气体在等压变化过程中，体积V跟热力学温度T的正比关系V－T在直角坐标系中的图象叫做等压线．0VT①一定质量气体的等压线的V－T图象，是一条反向延长线经过坐标原点的直线，其斜率反映压强大小．③通过控制变量法做垂直于横轴的等温线，如图所示，根据等温规律对质量相同的同种气体体积大的压强小可得p2p1，由此可看出不同压强下的等压线，斜率越大，压强越小，可见：等压线的斜率表示压强的倒数。图像特点：②图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一根等压线上各状态的压强相同．不在同一条等压线上点的压强与该条线上的压强一定不同。（4）成立条件及适用范围：成立条件：质量不变，压强不变适用范围：压强不太大，温度不太低①盖·吕萨克定律是实验定律，由法国科学家盖·吕萨克通过实验发现的．②在V/Ｔ=C中的C与气体的种类、质量、压强有关．注意：V正比于T而不正比于t，但Vt③一定质量的气体发生等压变化时，升高（或降低）相同的温度，增加（或减小）的体积是相同的．④温度单位必须转化成热力学温度的单位；解题时前后两状态的体积单位要统一．（5）注意事项：⑤盖－吕萨克定律的分比形式推论：一定质量的气体从初状态(V、T)开始发生等压变化，其体积的改变量ΔV与温度变化量ΔT之间的关系是ΔV＝ΔTT·V（2）公式：Vt－V0t＝V0273或Vt＝V01＋t273.6.盖·吕萨克定律也同样有摄氏温标描述．（1）文字：一定质量的气体，在压强不变的情况下，温度每升高（或降低）1℃，增加（或减少）的体积等于它0℃时体积的1/273．(3)V－t图象：一定质量的某种气体，在等压过程中，体积V与摄氏温度t是一次线性函数，不是简单的正比例关系，如下图所示，图象纵轴的截距V0是气体在0℃时的体积，等压线是一条延长线通过横轴上－273.15℃的倾斜直线，且斜率越大，压强越小．1212273273273nnVVVVtttt3、盖-吕萨克定律的微观解释一定质量（m）的理想气体的总分子数（N)是一定的，要保持压强（p）不变，当温度（T）升高时，全体分子运动的平均速率V会增加，那么单位体积内的分子数（n）一定要减小（否则压强不可能不变），因此气体体积一定增大；反之当温度降低时，同理可推出气体体积一定减小。例1、一定质量的氢气在00C时的压强为9×104Pa，保持氢气体积不变，它在300C时的压强多大？分析：选一定质量的氢气为研究对象，状态变化是气体的等容变化，应用查理定律解题，须特注的是在应用查理定律解题，确定气体变化的初、末状态时要注意将温度的单位转换成热力学温度。41122(273)273,910(30273)303,?TtKKpPaTKKp初态：末态：1212522111.010ppTTTppPaT根据查理定律得本例提醒特注：在应用查理定律和盖·吕萨克定律解题前，确定气体变化的初、末状态时一定要将温度的单位转换成热力学温度。例题2、某种气体在状态Ａ时压强2×105Pa,体积为1m3,温度为200K。(1)它在等温过程中由状态A变为状态B,状态B的体积为2m3,求状态B的压强.(2)随后,又由状态B在等容过程中变为状态C,状态C的温度为300K,求状态C的压强.解(1)气体由状态A变为状态B的过程遵从玻意耳定律.由pAVA=PBVB,得状态B的压强PB=105Pa(2)气体由状态B变为状态C的过程遵从查理定律.由pc=1.5×105PaccBBTpTpABC－27301.由查理定律可知，一定质量的理想气体在体积不变时，它的压强随温度变化关系如图中实线表示。把这个结论进行合理外推，便可得出图中t0＝℃；如果温度能降低到t0，那么气体的压强将减小到Pa。t(℃)p(Pa)0t0课堂练习2．一定质量的理想气体在等容变化过程中测得，气体在0℃时的压强为P0，10℃时的压强为P10，则气体在11℃时的压强在下述各表达式中正确的是()27301011PPP273100011PPP273101011PPP1011283284PPA.C.D.B.AD课后习题答案1.根据查理定律，如果不漏气，压强应为,而氧气实际压强为，说明漏气。2211TPTPaPTTPP612121035.8aP61015.82.（1）根据盖-吕萨克定律，所以，即体积变化量与温度变化量成正比，刻度是均匀的CTVKcmTVC/298362211TTCT2983622.（2）因为所以，KVT6.1298362VV362298这个温度计可以测量的温度t=(251.6)0C,即这个气温计测量范围是23.4~26.60Ch1.（2008年上海）如图所示,两端开口的弯管,左管插入水银槽中,右管有一段高为h的水银柱，中间封有一段空气，则（）（A）弯管左管内外水银面的高度差为h（B）若把弯管向上移动少许,则管内气体体积增大（C）若把弯管向下移动少许，右管内的水银柱沿管壁上升（D）若环境温度升高，右管内的水银柱沿管壁上升高考链接h封闭在弯管里面气体的压强处处相等，按右边计算为p=p0+ph,按左边计算p=p0+px，两次计算气体压强相等，故左管内外水银面高度差x也为h，A对；弯管上下移动，根据按右边计算压强的方程可知：封闭气体压强