高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第三冊3 氣體的等壓變化和等容變化課文配套課件ppt

這是一份高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第三冊3 氣體的等壓變化和等容變化課文配套課件ppt，共54頁。PPT課件主要包含了學(xué)習(xí)目標(biāo)，新課導(dǎo)入，新課講解，氣體的等壓變化，固體和液體，公式表述，CΔT，典例分析，氣體的等容變化，當(dāng)堂小練等內(nèi)容，歡迎下載使用。
1．知道什么是氣體的等容變化過程；掌握查理定律的內(nèi)容；理解p-T圖象的物理意義；知道查理定律的適用條件。2．知道什么是氣體的等壓變化過程；掌握蓋-呂薩克定律的內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式；理解V-T圖象的物理意義。
燒瓶上通過橡膠塞連接一根玻璃管，向玻璃管中注入一段水柱。用手捂住燒瓶，會觀察到水柱緩慢向外移動，這說明了什么？
1．等壓變化：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變時，體積隨溫度的變化叫做等壓變化．
法國科學(xué)家蓋—呂薩克通過實驗發(fā)現(xiàn)：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，其體積V與熱力學(xué)溫度T之間呈線性關(guān)系，把它蓋—呂薩克定律。
結(jié)論：當(dāng)壓強(qiáng)不太大，溫度不太低時，一定質(zhì)量的氣體，在壓強(qiáng)不變時，體積V和溫度T成正比.
氣體體積為0時，溫度為0
V與攝氏溫度t是一次函數(shù)關(guān)系
V與熱力學(xué)溫度T是正比關(guān)系
2.蓋—呂薩克定律內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，其體積V與熱力學(xué)溫度T成正比。 即T ?T
式中V1、T1表示氣體在1（初態(tài)）、V2、T2表示2（末態(tài)）
這里的C和玻意耳定律查理定律表達(dá)式中的C都泛指比例常數(shù)，它們并不相等。
4. 適用范圍：①溫度不太低（與室溫相比），壓強(qiáng)不太大（與大氣壓相比） ②氣體的質(zhì)量和體積都不變。
注意：V與熱力學(xué)溫度T成正比，不與攝氏溫度t成正比，但體積的變化?V與攝氏溫度?t的變化成正比。?V ? ?t(?T)
蓋·呂薩克（UsephLllis Gay—lussac，1778—1850年）法國化學(xué)家、物理學(xué)家.
蓋·呂薩克1778年9月6日生于圣·萊昂特。1800年畢業(yè)于巴黎理工學(xué)校. 1850年5月9日，病逝于巴黎，享年72歲.
1802年，蓋·呂薩克發(fā)現(xiàn)氣體熱膨脹定律(即蓋·呂薩克定律)壓強(qiáng)不變時，一定質(zhì)量氣體的體積跟熱力學(xué)溫度成正比.即V1/T1=V2/T2=……=C恒量.
其實查理早就發(fā)現(xiàn)體積與溫度的關(guān)系，只是當(dāng)時未發(fā)表，也未被人注意。直到蓋-呂薩克重新提出后，才受到重視。早年都稱“查理定律”，但為表彰蓋-呂薩克的貢獻(xiàn)而稱為“查理-蓋呂薩克定律”.
（1）等壓線：一定質(zhì)量的某種氣體在等壓變化過程中，體積隨溫度變化關(guān)系的直線，叫做等壓線。
(2)等壓線的特點：一定質(zhì)量的氣體的V—T圖線其延長線過坐標(biāo)原點（過原點的傾斜直線）。
答：熱力學(xué)絕對零度不可能達(dá)到。
（3）V－T和V－t圖像：
④V－t圖象：在等壓變化過程中，體積V與攝氏溫度t是一次函數(shù)關(guān)系，不是簡單的正比例關(guān)系，如圖乙所示，等壓線是一條延長線通過橫軸上－273.15 ℃的傾斜直線，且斜率越大，壓強(qiáng)越小.圖象縱軸的截距V0是氣體在0 ℃時的體積.
①一定質(zhì)量的氣體的V—T圖線其延長線過坐標(biāo)原點（過原點的傾斜直線），斜率反映壓強(qiáng)大小。
②圖線上每一個點表示氣體一個確定的狀態(tài)，同一根等壓線上各狀態(tài)的壓強(qiáng)相同。
③不同壓強(qiáng)下的等壓線，斜率越大，壓強(qiáng)越?。ㄍ粶囟认?，體積大的壓強(qiáng)?。?。
⑤蓋—呂薩克定律的微觀解釋:
一定質(zhì)量（m）的理想氣體的總分子數(shù)（N)是一定的，要保持壓強(qiáng)（p）不變，當(dāng)溫度（T）升高時，全體分子運動的平均速率V會增加，那么單位體積內(nèi)的分子數(shù)（n）一定要減小（否則壓強(qiáng)不可能不變），因此氣體體積一定增大；反之當(dāng)溫度降低時，同理可推出氣體體積一定減小。
注意：條件中的“溫度不太低（與室溫相比），壓強(qiáng)不太大（與大氣壓相比）”的含義： 相當(dāng)于大氣壓幾倍的壓強(qiáng)都可以算作“壓強(qiáng)不太大”，零下幾十?dāng)z氏度的溫度也可以算作“溫度不太低”。
【例題1】一容器中裝有某種氣體，且容器上有一個小口與外界大氣相通，原來容器內(nèi)的溫度為27℃，若把它加熱到127℃，從容器中溢出的空氣質(zhì)量是原來質(zhì)量的多少倍呢？
初態(tài)? T1=300K V1=V P1=P
分析：容器上有一個小口與外界大氣相通，即氣體的壓強(qiáng)始終等于外界大氣壓，氣體狀態(tài)變化可以看作是等壓變化。本題解題的關(guān)鍵不是氣體狀態(tài)的確定，而是研究對象的選取。
末態(tài)? T2=400K V2=？ P2=P
就容器而言，里面氣體質(zhì)量變了，但可視容器中氣體出而不走，以原來容器中的氣體為研究對象，就可以運用氣體的等壓變化規(guī)律求解。氣體狀態(tài)變化如圖所示。
以后來容器中的氣體為研究對象。氣體狀態(tài)變化如圖所示。
初態(tài)? T1=400K V1=V P1=P
末態(tài)? T2=300K V2=？ P2=P
夏天汽車輪胎打氣太足，容易爆胎。
利用高壓鍋可以很快把飯煮熟。
輪胎和高壓鍋都是氣體體積不變，溫度升高，壓強(qiáng)增大。
相傳三國時期著名的軍事家、政治家諸葛亮被司馬懿困于平陽,無法派兵出城求救。就在此關(guān)鍵時刻,諸葛亮發(fā)明了一種可以升空的信號燈——孔明燈,并成功進(jìn)行了信號聯(lián)絡(luò),其后終于順利脫險。你知道孔明燈為什么能夠升空嗎?
簡答:孔明燈是利用火焰的熱量使容器內(nèi)的氣體膨脹,使部分氣體從孔明燈內(nèi)溢出,進(jìn)而使孔明燈內(nèi)氣體的質(zhì)量減少,當(dāng)大氣對孔明燈的浮力恰好等于孔明燈的重力時,即達(dá)到孔明燈升空的臨界條件,若繼續(xù)升溫,孔明燈就能升空了。
1．等容變化：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變時，壓強(qiáng)隨溫度的變化叫做等容變化．
法國科學(xué)家查理在分析了實驗事實后發(fā)現(xiàn)：當(dāng)氣體的體積一定時，各種氣體的壓強(qiáng)與溫度之間都有線性關(guān)系，把它叫做查理定律。
結(jié)論：當(dāng)壓強(qiáng)不太大，溫度不太低時，一定質(zhì)量的氣體，在體積不變時，壓強(qiáng)p和溫度T成正比.
氣體壓強(qiáng)為0時，溫度為0
P與攝氏溫度t是一次函數(shù)關(guān)系
P與熱力學(xué)溫度T是正比關(guān)系
2.查理定律內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強(qiáng)P與熱力學(xué)溫度T成正比。 即p ?T
式中p1、T1表示氣體在1（初態(tài)）、p2、T2表示2（末態(tài)）
這里的C和玻意耳定律表達(dá)式中的C都泛指比例常數(shù)，它們并不相等。
4. 適用范圍：①溫度不太低，壓強(qiáng)不太大 ②氣體的質(zhì)量和體積都不變。
一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的條件下，壓強(qiáng)的變化量與熱力學(xué)溫度的變化量（等于攝氏溫度變化量?t ）成正比。
注意：p與熱力學(xué)溫度T成正比，不與攝氏溫度t成正比，但壓強(qiáng)的變化?P與攝氏溫度?t的變化成正比。?P ? ?t(?T)
（1）等容線：一定質(zhì)量的某種氣體在等容變化過程中，壓強(qiáng)隨溫度變化關(guān)系的直線，叫做等容線。
(2)等容線的特點：一定質(zhì)量的氣體的p—T圖線其延長線過坐標(biāo)原點（過原點的傾斜直線）。
P-t圖象變化為P-T圖象
把交點作為坐標(biāo)原點，建立新的坐標(biāo)系，那么，這時的壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系就是正比例關(guān)系了。
在等容變化過程中，p-t是一次函數(shù)關(guān)系，不是簡單的正比例關(guān)系。
如果把直線AB延長至與橫軸相交，交點坐標(biāo)是－273.150C
（3）p－T和p－t圖像：
④p－t圖象：在等容變化過程中，壓強(qiáng)p與攝氏溫度t是一次函數(shù)關(guān)系，不是簡單的正比例關(guān)系，如圖乙所示，等容線是一條延長線通過橫軸上－273.15 ℃的傾斜直線，且斜率越大，體積越小.圖象縱軸的截距p0是氣體在0 ℃時的壓強(qiáng).
①一定質(zhì)量的氣體的P—T圖線其延長線過坐標(biāo)原點（過原點的傾斜直線），斜率反映體積大小。
②圖線上每一個點表示氣體一個確定的狀態(tài)，同一根等容線上各狀態(tài)的體積相同。
③不同體積下的等容線，斜率越大，體積越小（同一溫度下，壓強(qiáng)大的體積?。?。
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，其單位體積內(nèi)的分子數(shù)（n）也保持不變，當(dāng)溫度（T）升高時，其分子運動的平均速率（v）也增大，則氣體壓強(qiáng)（p）也增大；反之當(dāng)溫度（T）降低時，氣體壓強(qiáng)（p）也減小。
⑤查理定律的微觀解釋:
（1）高壓鍋內(nèi)的食物易熟；
（2）打足了氣的車胎在陽光下曝曬會脹破；
（3）使凹進(jìn)的乒乓球恢復(fù)原狀。
我國民間常用“拔火罐”來治療某些疾病，即用一個小罐，將紙燃燒后放入罐內(nèi)，然后迅速將火罐開口端緊壓在人體的皮膚上，待火罐冷卻后，火罐就被緊緊地“吸”在皮膚上。你知道其中的道理嗎？答案：火罐內(nèi)的氣體體積一定，冷卻后氣體的溫度降低，壓強(qiáng)減小，故在大氣壓力作用下被“吸”在皮膚上。
【例題】密閉在容積不變的容器中的氣體，當(dāng)溫度降低時（ ）A、壓強(qiáng)減小，密度減??； B、壓強(qiáng)減小，密度增大；C、壓強(qiáng)不變，密度減??； D、壓強(qiáng)減小，密度不變
【例題】下列關(guān)于一定質(zhì)量的氣體的等容變化的說法中正確的是（ ）A、氣體壓強(qiáng)的改變量與攝氏溫度成正比；B、氣體的壓強(qiáng)與攝氏溫度成正比；C、氣體壓強(qiáng)的改變量與熱力學(xué)溫度成正比；D、氣體的壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比。
【例題】某種氣體在狀態(tài)A時壓強(qiáng)2×105Pa，體積為1m3，溫度為200K，(1)它在等溫過程中由狀態(tài)A變?yōu)闋顟B(tài)B，狀態(tài)B的體積為2m3，求狀態(tài)B的壓強(qiáng)。(2)隨后，又由狀態(tài)B在等容過程中變?yōu)闋顟B(tài)C，狀態(tài)C的溫度為300K，求狀態(tài)C的壓強(qiáng)。
等溫變化，根據(jù) pAVA=pBVB
2×105×1=PB×2
PC=1.5×105Pa
總結(jié)：利用查理定律解題的一般步驟(1)確定研究對象，即被封閉的氣體。(2)分析被研究氣體在狀態(tài)變化時是否符合定律成立的條件，即是否是質(zhì)量和體積保持不變。(3)確定初、末兩個狀態(tài)的溫度、壓強(qiáng)。(4)按查理定律公式列式求解，并對結(jié)果進(jìn)行討論。
【例題】某種氣體的壓強(qiáng)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(qiáng)？
狀態(tài)1:p1=2×105Pa，V1=1m3，T1=200K
根據(jù)玻意耳定律，有p1V1=p2V2
等溫后狀態(tài)2: p2=?， V2=2m3，T2=200K
等容后狀態(tài)3: p3=?，V3=2m3，T3=300K
P3=1.5×105Pa
查理定律與蓋·呂薩克定律的比較
壓強(qiáng)不太大(相對大氣壓)，溫度不太低(相對室溫)
1.『判一判』(1)現(xiàn)實生活中，自行車輪胎在烈日下暴曬，車胎內(nèi)氣體的變化是等容過程。 (　　)(2)一定質(zhì)量的氣體，等容變化時，氣體的壓強(qiáng)和溫度不一定成正比。 (　　)(3)氣體的溫度升高，氣體的體積一定增大。 (　　)
『選一選』2.(多選)(2020·安徽省淮北市第一中學(xué)高二下學(xué)期期中)在下列圖中，可能反映理想氣體經(jīng)歷了等壓變化→等溫變化→等容變化后，又回到原來狀態(tài)的有(　　)解析：由圖可看出經(jīng)歷了“等壓變化”→“等溫變化”→“等容變化”后，又回到原來狀態(tài)的是A、C。
3.（多選）下列關(guān)于蓋·呂薩克定律的說法中正確的是( ) A、對于一定質(zhì)量的氣體,在保持壓強(qiáng)不變的情況下,溫度每升高1℃時,其體積的增量是原來體積的1/273 B、對于一定質(zhì)量的氣體.在保持壓強(qiáng)不變的情況下,溫度每升高1℃時,其體積的增量是它在0℃時體積的1/273 C、對于一定質(zhì)量的氣體,在保持壓強(qiáng)不變的情況下,其體積與溫度成正比 D、對于一定質(zhì)量的氣體,在保持壓強(qiáng)不變的情況下,其體積與熱力學(xué)溫度成正比
7.如圖所示，封閉有一定質(zhì)量理想氣體的汽缸開口向下豎直固定放置，活塞的截面積為S，質(zhì)量為m0，活塞通過輕繩連接了一個質(zhì)量為m的重物。若開始時汽缸內(nèi)理想氣體的溫度為T0，輕繩剛好伸直且對活塞無拉力作用，外界大氣壓強(qiáng)為p0，一切摩擦均不計且m0gΔp2，水銀柱所受合外力方向向上，應(yīng)向上移動，若Δp1Δp2，即水銀柱上移。