高中物理 第二章 氣體 4 氣體實(shí)驗(yàn)定律的圖像表示及微觀解釋課件 教科版選修33

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1、4氣體實(shí)驗(yàn)定律的圖像表示及微觀解釋第二章氣體學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解氣體實(shí)驗(yàn)定律的pV、p 、VT、pT圖像及其物理意義.2.能用氣體分子動(dòng)理論解釋三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律.內(nèi)容索引重點(diǎn)探究啟迪思維 探究重點(diǎn)達(dá)標(biāo)檢測(cè)檢測(cè)評(píng)價(jià) 達(dá)標(biāo)過(guò)關(guān)自主預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)新知 夯實(shí)基礎(chǔ)自主預(yù)習(xí)自主預(yù)習(xí)一、氣體實(shí)驗(yàn)定律的圖像表示一、氣體實(shí)驗(yàn)定律的圖像表示1.一定質(zhì)量的某種氣體在等溫、等容、等壓變化中的規(guī)律，既可以用公式表示，也可用 表示.2.一定質(zhì)量的某種氣體做等溫變化時(shí)，在pV圖線中，氣體的溫度越高，等溫線離坐標(biāo)原點(diǎn)越 .3.一定質(zhì)量的某種氣體做等容變化時(shí)，在pT圖線中，氣體的體積越大，等容線的斜率越 .4.一定質(zhì)量的某種氣體做等壓變化時(shí)

2、，在VT圖線中，氣體的壓強(qiáng)越大，等壓線的斜率越 .圖像遠(yuǎn)小小二、氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋二、氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋1.玻意耳定律一定質(zhì)量的某種氣體，分子總數(shù)不變，溫度保持不變時(shí)，分子_也保持不變.當(dāng)氣體體積減小時(shí)，單位體積內(nèi)的分子數(shù)將增多，_ 也增大；當(dāng)氣體體積增大時(shí)，單位體積內(nèi)的分子數(shù)將減少，氣體的壓強(qiáng)也就減小.2.查理定律一定質(zhì)量的某種氣體，在體積保持不變時(shí)， 保持不變.當(dāng)溫度升高時(shí)， 增大， 也增大；當(dāng)溫度降低時(shí)，分子平均動(dòng)能減小，氣體的壓強(qiáng)也減小.平均動(dòng)能氣體的壓強(qiáng)單位體積內(nèi)的分子數(shù)分子平均動(dòng)能氣體的壓強(qiáng)3.蓋呂薩克定律一定質(zhì)量的某種氣體，當(dāng)氣體的溫度升高時(shí)，分子平均動(dòng)能 ，氣體的壓強(qiáng)隨

3、之增大，為了保持壓強(qiáng)不變，單位體積的分子數(shù)需要 ，對(duì)于一定質(zhì)量的氣體，分子總數(shù)保持不變，氣體的體積必然相應(yīng)增大.增大相應(yīng)減小判斷下列說(shuō)法的正誤.(1)一定質(zhì)量的氣體等溫變化的pV圖像是通過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線.( )(2)一定質(zhì)量的氣體的pT圖像是雙曲線.( )(3)VT圖像的斜率大，說(shuō)明壓強(qiáng)小.( )(4)若T不變，p增大，則V減小，是由于分子撞擊器壁的作用力變大.( )(5)若p不變，V增大，則T增大，是由于分子密集程度減小，要使壓強(qiáng)不變，分子的平均動(dòng)能增大.( )(6)若V不變，T增大，則p增大，是由于分子密集程度不變，分子平均動(dòng)能增大，而使單位時(shí)間內(nèi)撞擊單位面積器壁的分子數(shù)增多，氣體壓強(qiáng)增大

4、.( )即學(xué)即用即學(xué)即用答案重點(diǎn)探究重點(diǎn)探究(1)如圖1甲所示為一定質(zhì)量的氣體不同溫度下的pV圖線，T1和T2哪一個(gè)大？一、pV圖像導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究答案答案T1T2答案圖1(2)如圖乙所示為一定質(zhì)量的氣體不同溫度下的p 圖線，T1和T2哪一個(gè)大？答案答案T1T2答案知識(shí)深化知識(shí)深化1.pV圖像：圖像：一定質(zhì)量的氣體等溫變化的pV圖像是雙曲線的一支，雙曲線上的每一個(gè)點(diǎn)均表示氣體在該溫度下的一個(gè)狀態(tài).而且同一條等溫線上每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的p、V坐標(biāo)的乘積是相等的.一定質(zhì)量的氣體在不同溫度下的等溫線是不同的雙曲線，且pV乘積越大，溫度就越高，圖2中T2T1.圖22.p 圖像圖像：一定質(zhì)量氣體的等溫變化過(guò)程，

5、也可以用p 圖像來(lái)表示，如圖3所示.等溫線是過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，由于氣體的體積不能無(wú)窮大，所以原點(diǎn)附近等溫線應(yīng)用虛線表示，該直線的斜率kpV，故斜率越大，溫度越高，圖中T2T1.圖3例例1如圖4所示是一定質(zhì)量的某種氣體狀態(tài)變化的pV圖像，氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過(guò)程中，氣體分子平均速率的變化情況是A.一直保持不變B.一直增大C.先減小后增大D.先增大后減小答案解析圖4解析解析由題圖可知，pAVApBVB，所以A、B兩狀態(tài)的溫度相等，在同一等溫線上.由于離原點(diǎn)越遠(yuǎn)的等溫線溫度越高，如圖所示，所以從狀態(tài)A到狀態(tài)B，氣體溫度應(yīng)先升高后降低，分子平均速率先增大后減小.例例2(多選)如圖5所示，DABC

6、表示一定質(zhì)量的某種氣體狀態(tài)變化的一個(gè)過(guò)程，則下列說(shuō)法正確的是 A.DA是一個(gè)等溫過(guò)程B.AB是一個(gè)等溫過(guò)程C.TATBD.BC過(guò)程中，氣體體積增大、壓強(qiáng)減小、溫度不變答案解析圖5解析解析DA是一個(gè)等溫過(guò)程，A正確；BC是等溫線，而A到B溫度升高，B、C錯(cuò)誤；BC是一個(gè)等溫過(guò)程，V增大，p減小，D正確.由玻意耳定律可知，pVC(常量)，其中C的大小與氣體的質(zhì)量、溫度和種類(lèi)有關(guān)，對(duì)同種氣體質(zhì)量越大、溫度越高，C越大，在pV圖像中，縱坐標(biāo)的數(shù)值與橫坐標(biāo)的數(shù)值的乘積越大，在p 圖像中，斜率k也就越大.方法總結(jié)方法總結(jié)二、pT圖像與vT圖像答案(1)如圖6所示為一定質(zhì)量的氣體在不同體積下的pT圖像，V1

7、、V2哪個(gè)大？導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究答案答案 V2V1圖6(2)如圖7所示為一定質(zhì)量的氣體在不同壓強(qiáng)下的VT圖像，p1、p2哪個(gè)大？答案答案p2p1答案圖7(1)pT圖中的等容線是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線.(2)pt圖中的等容線不過(guò)原點(diǎn)，但反向延長(zhǎng)線交t軸于273.15 .(3)無(wú)論pT圖像還是pt圖像，其斜率都能判斷氣體體積的大小，斜率越大，體積越小.知識(shí)深化知識(shí)深化1.pT圖像，如圖圖像，如圖8所示：所示：圖82.VT圖像，如圖圖像，如圖9所示：所示：圖9(1)VT圖中的等壓線是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線.(2)Vt圖中的等壓線不過(guò)原點(diǎn)，但反向延長(zhǎng)線交t軸于273.15 .(3)無(wú)論VT圖像還是Vt圖像，

8、其斜率都能判斷氣體壓強(qiáng)的大小，斜率越大，壓強(qiáng)越小.不同點(diǎn)圖像 縱坐標(biāo)壓強(qiáng)p體積V斜率意義斜率越大，體積越小，V4V3V2V1斜率越大，壓強(qiáng)越小，p4p3p2p1相同點(diǎn)都是一條通過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線橫坐標(biāo)都是熱力學(xué)溫度T都是斜率越大，氣體的另外一個(gè)狀態(tài)參量越小3.pT圖像與圖像與VT圖像的比較圖像的比較例例3圖10甲是一定質(zhì)量的氣體由狀態(tài)A經(jīng)過(guò)狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的VT圖像，已知?dú)怏w在狀態(tài)A時(shí)的壓強(qiáng)是1.5105 Pa.答案解析圖10(1)根據(jù)圖像提供的信息，計(jì)算圖中TA的值.答案答案200 K(2)請(qǐng)?jiān)趫D乙坐標(biāo)系中，作出由狀態(tài)A經(jīng)過(guò)狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的pT圖像，并在圖線相應(yīng)位置上標(biāo)出字母A、B、C，如果

9、需要計(jì)算才能確定有關(guān)坐標(biāo)值，請(qǐng)寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程.答案答案見(jiàn)解析則可畫(huà)出由狀態(tài)ABC的pT圖像如圖所示.答案解析1.在根據(jù)圖像判斷氣體的狀態(tài)變化時(shí)，首先要確定橫、縱坐標(biāo)表示的物理量，其次根據(jù)圖像的形狀判斷各物理量的變化規(guī)律.2.在氣體狀態(tài)變化的圖像中，圖線上的一個(gè)點(diǎn)表示一定質(zhì)量氣體的一個(gè)平衡狀態(tài)，一個(gè)線段表示氣體狀態(tài)變化的一個(gè)過(guò)程.方法總結(jié)方法總結(jié)例例4(多選)一定質(zhì)量的氣體的狀態(tài)經(jīng)歷了如圖11所示的ab、bc、cd、da四個(gè)過(guò)程，其中bc的延長(zhǎng)線通過(guò)原點(diǎn)，cd垂直于ab且與水平軸平行，da與bc平行，則氣體體積在 A.ab過(guò)程中不斷增加B.bc過(guò)程中保持不變C.cd過(guò)程中不斷增加D.da過(guò)程中保持

10、不變答案解析圖11解析解析首先，因?yàn)閎c的延長(zhǎng)線通過(guò)原點(diǎn)，所以bc是等容線，即氣體體積在bc過(guò)程中保持不變，B正確；ab是等溫線，壓強(qiáng)減小則體積增大，A正確；cd是等壓線，溫度降低則體積減小，C錯(cuò)誤；如圖所示，連接aO交cd于e，則ae是等容線，即VaVe，因?yàn)閂dVe，所以VdTATC，故從A到B的過(guò)程溫度升高，A項(xiàng)正確；從B到C的過(guò)程溫度降低，B項(xiàng)錯(cuò)誤；從A到C的過(guò)程溫度先升高后降低，C項(xiàng)錯(cuò)誤；A、C兩點(diǎn)在同一等溫線上，D項(xiàng)正確.12342.(pT圖像圖像)(多選)如圖13所示為一定質(zhì)量的氣體的三種變化過(guò)程，則下列說(shuō)法正確的是 A.ad過(guò)程氣體體積增加B.bd過(guò)程氣體體積不變C.cd過(guò)程氣

11、體體積增加D.ad過(guò)程氣體體積減小答案1234解析圖13解析解析在pT圖像中等容線是延長(zhǎng)線過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，且氣體體積越大，直線的斜率越小.因此，a狀態(tài)對(duì)應(yīng)的體積最小，c狀態(tài)對(duì)應(yīng)的體積最大，b、d狀態(tài)對(duì)應(yīng)的體積相等，故A、B正確.3.(VT圖像圖像)(多選)一定質(zhì)量的某種氣體自狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)C變化到狀態(tài)B，這一過(guò)程在VT圖上的表示如圖14所示，則A.在AC過(guò)程中，氣體的壓強(qiáng)不斷變大B.在CB過(guò)程中，氣體的壓強(qiáng)不斷變小C.在狀態(tài)A時(shí)，氣體的壓強(qiáng)最大D.在狀態(tài)B時(shí)，氣體的壓強(qiáng)最大答案1234解析圖141234解析解析氣體由AC的變化過(guò)程是等溫變化，由pVC(C是常數(shù))可知，體積減小，壓強(qiáng)增大，故A正

12、確.由CB的變化過(guò)程中，氣體的體積不發(fā)生變化，即為等容變化，由C(C是常數(shù))可知，溫度升高，壓強(qiáng)增大，故B錯(cuò)誤.綜上所述，由ACB的過(guò)程中氣體的壓強(qiáng)始終增大，所以氣體在狀態(tài)B時(shí)的壓強(qiáng)最大，故C錯(cuò)誤，D正確. 4.(氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋)在一定的溫度下，一定質(zhì)量的氣體的體積減小時(shí)，氣體的壓強(qiáng)增大，這是由于 A.單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多，單位時(shí)間內(nèi)分子對(duì)器壁碰撞的次數(shù)增多B.氣體分子的密度變大，分子對(duì)器壁的吸引力變大C.每個(gè)氣體分子對(duì)器壁的平均撞擊力變大D.氣體分子數(shù)密度增大，單位體積內(nèi)分子重量變大答案解析12341234解析解析溫度一定說(shuō)明氣體分子的平均動(dòng)能不變，即分子對(duì)器壁的平均撞擊力不變，但氣體的壓強(qiáng)還與單位時(shí)間內(nèi)分子對(duì)器壁的撞擊次數(shù)有關(guān)，而分子數(shù)密度單位體積內(nèi)的氣體分子個(gè)數(shù)決定了單位時(shí)間內(nèi)單位面積上分子與器壁的平均撞擊次數(shù)，氣體體積減小時(shí)，單位體積內(nèi)分子對(duì)器壁的撞擊次數(shù)增多，故氣體的壓強(qiáng)增大.故選項(xiàng)A正確.