《气体的等容变化和等压变化》 讲义

2017级 物理 学科 学案

§课题《气体的等容变化和等压变化》

高二物理学案 第1页 共6页 人人都可以成为自己的幸运的建筑师! 高二物理学案 第2页 共6页 第2节 气体的等容变化和等压变化

课前案

一、气体的等容变化

1．等容变化：一定质量的某种气体在 不变时 随温度的变化规律．

2．查理定律

(1)内容： 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 ．

(2)表达式： .

(3)图象

一定质量的气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比，在p－T图上等容线为过 ．

如图甲．在p－t图上等容线不过原点，但反向延长交t轴于 _℃.如图乙．

二、气体的等压变化

1．等压变化：一定质量的某种气体，在 不变的情况下， 随温度的变化规律．

2．盖—吕萨克定律

(1)内容： 的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成

．

(2)表达式：

(3)图象：一定质量的气体，在压强不变的条件下，体积与热力学温度成正比，在V－T图上等压线为 ，如图所示．

课中案

例1 电灯泡内充有氦氩混合气体，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大？

变式1．对于一定质量的气体，在体积不变时，压强增大到原来的二倍，则气体温度的变化情况是( )

A．气体的摄氏温度升高到原来的二倍

B．气体的热力学温度升高到原来的二倍

《气体的等容变化和等压变化》 讲义

一、气体的状态参量

在研究气体的性质时，我们通常会涉及到三个状态参量：压强（p）、体积（V）和温度（T）。

压强是指气体作用在容器壁单位面积上的压力。体积则是气体所占据的空间大小。温度反映了气体分子热运动的剧烈程度。

这三个参量的变化会影响气体的状态，而我们接下来要探讨的等容变化和等压变化，就是在特定条件下，其中一个或两个参量保持不变时，其他参量之间的关系。

二、气体的等容变化

等容变化，顾名思义，就是气体的体积保持不变的情况下，压强和温度之间的变化关系。

我们来做一个思想实验：假设有一个固定体积的密闭容器，里面充满了某种气体。当我们升高容器内气体的温度时，气体分子的热运动变得更加剧烈，它们撞击容器壁的频率和力度都会增加。由于容器的体积不变，这就导致气体对容器壁的压强增大。

查理定律描述了气体等容变化时压强和温度的定量关系。查理定律指出：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。用数学表达式可以写成：p/T ＝ 常数。 这里需要注意的是，热力学温度 T 的单位是开尔文（K）。在实际计算中，如果温度的单位是摄氏度（℃），需要将其加上 27315 转换为开尔文温度。

为了更直观地理解等容变化，我们来看一个例子。有一个容积为 1

升的密闭容器，里面装有 1 摩尔的理想气体。初始温度为 27℃（即

300K），压强为 1 个标准大气压。如果将温度升高到 127℃（即

400K），根据查理定律，可以计算出此时气体的压强。

首先，我们计算出初始时的压强与温度的比值：p₁/T₁ ＝ 101×10⁵

Pa ／ 300K

然后，由于体积不变，所以压强与温度的比值不变，即 p₂/T₂ ＝

p₁/T₁

已知 T₂ ＝ 400K，可求得 p₂ ＝ p₁×T₂/T₁ ＝ 101×10⁵×400/300 ≈

135×10⁵ Pa

通过这个例子，我们可以清晰地看到，在等容变化中，温度升高，压强增大。

第二节 气体的等容变化和等压变化

教学目标：

（一）知识与技能

1、知道什么是气体的等容变化过程；掌握查理定律的内容、数学表达式；理解p-T图象的物理意义；知道查理定律的适用条件。

2、知道什么是气体的等压变化过程；掌握盖-吕萨克定律的内容、数学表达式；理解V-T图象的物理意义。

（二）过程与方法

根据查理定律和盖－吕萨克定律的内容理解p-T图象和V-T图象的物理意义。

（三）情感、态度与价值观

1、培养运用图象这种数学语言表达物理规律的能力。

2、领悟物理探索的基本思路，培养科学的价值观。

教学重点：

1、查理定律的内容、数学表达式及适用条件。

2、盖-吕萨克定律的内容、数学表达式及适用条件。

教学难点：

对p-T图象和V-T图象的物理意义的理解。

教学方法：

讲授法、电教法

教学过程：

（一）引入新课

提问:玻意耳定律的内容和公式是什么？

一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比。

即 pV常量 或 2211VpVp

提问：应用玻意耳定律求解问题的基本思路是什么？

首先确定研究对象（一定质量的气体，温度不变），然后确定气体在两个不同状态下的压强和体积1p、1V，2p、2V，最后根据定律列式求解。

提问:那么，当气体的体积保持不变时，气体的压强与温度的关系是怎样的呢？若气体的压强保持不变时，气体的体积与温度的关系又是怎样的呢？这节课我们学习气体的等容变化和等压变化。

（二）新课教学

1、气体的等容变化

演示实验：滴液瓶中装有干燥的空气，用涂有少量润滑油的橡皮塞盖住瓶口，把瓶子放入热水中，会看到塞子飞出；把瓶子放在冰水混合物中，拔掉塞子时会比平时费力。

提问:实验说明了怎样的道理？

这个实验告诉我们：一定质量的气体，保持体积不变，当温度升高时，气体的压强增大；当温度降低时，气体的压强减小。

提问：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。在等容变化过程中，压强和温度有何定量关系呢？

气体的等容变化和等压变化

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.知道什么是等压过程,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。

预习重点：

1.气体在体积不变的情况下发生的状态变化过程,叫作①等容过程,表示该过程的p-T图象称为②等容线。一定质量的气体的等容线是③过原点的直线。一定质量的某种气体在不同体积下的几条等容线如图所示,其体积的大小关系是④V3>V2>V1。

2.气体在压强不变的情况下发生的状态变化过程,叫作⑤等压过程,表示该变化过程的V-T图象称为⑥等压线。一定质量的某种气体的等压线是⑦过原点的直线。图示是一定量的某种气体在不同压强下的几条等压线,其压强的大小关系是⑧p3>p2>p1。

3.用如图所示的实验装置来研究气体等容变化的规律。 A、B管下端由软管相连,注入一定量的水银,烧瓶中封有一定量的理想气体,开始时A、B两管中水银面一样高。请思考以下问题:

(1)为了保持瓶中气体体积不变,将烧瓶浸入热水中时,瓶中气体的压强怎样变化?应将A管向上还是向下移动?

(2)为了保持瓶中气体体积不变,将烧瓶浸入冰水中时,瓶中气体的压强怎样变化?应将A管向上还是向下移动?

4.判断下列说法是否正确。

(1)气体的温度升高,气体体积一定增大。

(2)一定质量的气体,体积与温度成正比。 (3)一定质量的某种气体,在压强不变时,其V-T图象是过原点的直线。

知识探究：

探究1:探究气体的等容变化

问题:阅读课本“气体的等容变化”标题下的内容,完成下列问题。

(1)在等容过程中,气体的压强p与摄氏温度t是不是正比例关系?试写出摄氏温标下查理定律的数学表达式。在摄氏温标下应该怎样表述查理定律?

(2)尝试根据等容线说明为什么绝对零度是低温的极限,只能接近,不能达到。

(3)图甲、乙为不同体积的气体的p-T图象和p-t图象,从图象来分析,等容线的斜率大小与气体体积的大小之间有怎样的对应关系?