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人教版 (2019)选择性必修 第三册3 气体的等压变化和等容变化获奖ppt课件
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这是一份人教版 (2019)选择性必修 第三册3 气体的等压变化和等容变化获奖ppt课件，文件包含232《理想气体的状态方程》课件-人教版高中物理选修三pptx、232《理想气体的状态方程》分层练习原卷版-人教版高中物理选修三docx、232《理想气体的状态方程》分层练习解析版-人教版高中物理选修三docx等3份课件配套教学资源，其中PPT共47页， 欢迎下载使用。
压强不太大(相对大气压) 温度不太低(相对室温)
【问题】这些定律的适用范围是什么?
当压强很大、温度很低时，由气体实验定律计算的结果与实际测量结果有很大的差别.
不过，在通常的温度和压强下，很多实际气体，特别是那些不容易液化的气体，如氢气、氧气、氮气、氦气等，其性质与实验定律的结论符合的很好.
为了研究方便，可以设想一种气体，它在任何温度、任何压强下都能严格地遵从气体实验定律,我们把这样的气体叫做“理想气体”.
1、定义：在任何温度、任何压强下都严格遵从气体实验定律的气体叫做“理想气体”。
（1）理想气体实际不存在，是一种理想模型.
（2）在常温常压下（不低于负几十摄氏度,压强不超过大气压的几倍时）,大多数实际气体,尤其是那些不易液化的气体如氢气、氧气、氮气、氦气等都可以近似地看成理想气体。在温度不太低,压强不太大时实际气体都可看成是理想气体.
（3）严格遵守气体实验定律及理想气体状态方程.
（4）理想气体每个分子可看成弹性小球,分子本身的大小与分子间的距离相比可以忽略不计，分子可视为质点．(从分子动理论的角度，理想气体忽略分子的自身体积（大小）和分子间相互作用力)
▲从微观上说：分子间以及分子和器壁间，除碰撞外无其他作用力，分子本身没有体积，即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间。
▲从能量上说：理想气体的微观本质是忽略了分子力，没有分子势能，理想气体的内能只有分子动能。
（5）理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力，故无分子势能，理想气体的内能等于所有分子热运动的动能之和，一定质量的理想气体的内能只与温度有关，与气体的体积无关.故一定质量的理想气体，温度是内能的标志.
(多选)下列对理想气体的理解，正确的有( )A．理想气体实际上并不存在，只是一种理想模型B．只要气体压强不是很高就可视为理想气体C．一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关D．在任何温度、任何压强下，理想气体都遵从气体实验定律
解析：理想气体是在忽略了实际气体分子间相互作用力的情况下而抽象出的一种理想模型，实际上并不存在，A正确。实际气体能视为理想气体的条件是温度不太低、压强不太大，B错误。理想气体分子间无分子力作用，也就无分子势能，故一定质量的理想气体，其内能与体积无关，只取决于温度，C错误。由理想气体的定义可知D正确。
关于理想气体的性质，下列说法中正确的是 ( )A．理想气体是一种假想的物理模型，实际并不存在B．理想气体的存在是一种人为规定，它是一种严格遵守气体实验定律的气体C．一定质量的理想气体，内能增大，其温度一定升高D．氦是液化温度最低的气体，任何情况下均可视为理想气体
如果某种气体的三个状态参量（p、V、T）都发生了变化，它们之间又遵从什么规律呢？
如图所示，一定质量的某种理想气体从A到B经历了一个等温过程，从B到C经历了一个等容过程。分别用pA、VA、TA和pB、VB、TB以及pC、VC、TC表示气体在A、B、C三个状态的状态参量，那么A、C状态的状态参量间有何关系呢？
从A→B为等温变化：
pAVA=pBVB ①
从B→C为等容变化： 由查理定律 ②
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。
与物体的质量和种类有关，即与物质的量有关（C=nR），与p、V、T无关.
4. 单位：温度T必须是热力学温度，公式两边中压强p和体积V单位必须统一，但不一定是国际单位制中的单位.
3. 适用条件：一定质量的理想气体
6. 理想气体状态方程和三个气体实验定律的关系
气体的三大定律都是实验定律，由实验归纳总结得到。
推导理想气体状态方程（其它过程）
【例题】某种气体的压强为2×105Pa，体积为1m3，温度为200K。它经过等温过程后体积变为2m3。随后又经过等容过程，温度变为300K，求此时气体的压强？
状态1:p1=2×105Pa，V1=1m3，T1=200K
根据玻意耳定律，有p1V1=p2V2
等温后状态2: p2=?， V2=2m3，T2=200K
等容后状态3: p3=?，V3=2m3，T3=300K
P3=1.5×105Pa
1.选对象:根据题意，选出所研究的某一部分气体，这部分气体在状态变化过程中,其质量必须保持一定.2.找参量:找出作为研究对象的这部分气体发生状态变化前后的一组p、V、T数值或表达式，压强的确定往往是个关键，常需结合力学知识(如力的平衡条件或牛顿运动定律)才能写出表达式.3.认过程:过程表示两个状态之间的一种变化方式，除题中条件已直接指明外，在许多情况下，往往需要通过对研究对象跟周围环境的相互关系的分析中才能确定，认清变化过程是正确选用物理规律的前提.4.列方程:根据研究对象状态变化的具体方式，选用气态方程或某一实验定律， 代入具体数值，T必须用热力学温度，p、V的单位统一，最后分析讨论所得结果的合理性及其物理意义.
推论1：理想气体密度方程
推论2：理想气体状态方程分态式
如果一部分气体（p、V、T）被分成了几部分，状态分别为（p1、V1、T1） （p2、V2、T2）……则有：
克拉珀龙方程是任意质量的理想气体的状态方程，它联系着某一确定状态下，各物理量的关系。
对实际气体只要温度不太低，压强不太大就可应用克拉珀龙方程解题．
n为物质的量，R＝8.31J/ml.k —摩尔气体常量
以1ml的某种理想气体为研究对象，它在标准状态
注意:R的数值与单位的对应
P(atm),V (L): R=0.082 atm·L/ml·K
P(Pa),V (m3): R=8.31 J/ml·K
一般状态变化图象的处理方法：
基本方法，化“一般”为“特殊”
如图是一定质量的某种气体的状态变化过程A-B-C-A。
在V-T图线上，等压线是一簇延长线过原点的直线，过A、B、C三点作三条等压线分别表示三个等压状态。
所以A→B压强增大，温度降低，体积缩小,
B → C温度升高，体积减小，压强增大，
C→A 温度降低，体积增大，压强减小。
由图可知pA′
气体实验定律的微观解释
(2)微观解释：温度不变，分子的平均动能不变．体积减小，分子越密集，单位时间内撞到单位面积器壁上的分子数就越多，气体的压强就越大．
1.玻意耳定律(等温变化) p1V1=p2V2
(1)宏观表现：一定质量的理想气体，在温度保持不变时，体积减小，压强增大；体积增大，压强减小．
用分子动理论解释玻意耳定律
(1)宏观表现：一定质量的理想气体，在体积保持不变时，温度升高，压强增大；温度降低，压强减小.
2.查理定律(等容变化)
(2)微观解释：体积不变，分子的密度程度不变，温度升高，分子平均动能增大，分子撞击单位面积器壁的作用力变大，所以气体的压强增大．
用分子动理论解释查理定律
(1)宏观表现：一定质量的理想气体，在压强保持不变时，温度升高，体积增大；温度降低，体积减小.
(2)微观解释：温度升高，分子的平均动能增大，撞击单位面积器壁的作用力变大，而要使压强不变，则影响压强的另一个因素分子的密集程度需减小，所以气体的体积增大．
用分子动理论解释盖-吕萨克定律
(1)密闭容器中由于气体自身重力产生的压强极小，可忽略不计，故气体压强由气体分子碰撞器壁产生，大小由气体的体积和温度决定，与地球引力无关.
(2)大气压强是由于空气受到重力作用而对浸在其中的物体产生的压强，如果没有地球引力作用，地球表面就没有大气，也就没有大气压强.
(3)密闭容器内的气体和液体不同，液体的压强是由自身重力所产生的，在完全失重状态下将不再产生压强.
气体压强和大气压的区别
（多选）如图所示,质量为m的绝热活塞把一定质量的理想气体密封在竖直放置的绝热汽缸内,活塞可在汽缸内无摩擦滑动。现通过电热丝对理想气体十分缓慢地加热,设汽缸处在大气中,大气压强恒定。经过一段较长时间后,下列说法正确的是 ( )A.汽缸中气体的压强比加热前要大B.汽缸中气体的压强保持不变C.汽缸中气体的体积比加热前要大D.活塞在单位时间内受汽缸中分子撞击的次数比加热前要少
解析：设活塞横截面积为S,以活塞为研究对象,有p0S+mg=pS,则汽缸内封闭气体的压强p=p0+ ,所以加热时封闭气体的压强保持不变,故A错误,B正确;封闭气体发生等压变化,温度上升时,根据盖-吕萨克定律可知气体的体积增大,故C正确;温度升高,分子的平均动能增大,而气体的体积增大,单位体积内气体分子数减少,由于气体的压强不变,根据压强的微观意义知活塞在单位时间内受汽缸中分子撞击的次数比加热前减少,故D正确。故选BCD
一定质量的理想气体状态发生变化,满足查理定律,若气体压强增大,下列说法正确的是( )A.分子的平均动能增大B.分子的平均动能减小C.分子之间的平均距离变大D.分子之间的平均距离变小
1、一定质量的某种理想气体，在压强不变的条件下，如果体积增大，则( )
A．气体分子的平均动能增大B．气体分子的平均动能减小C．气体分子的平均动能不变D．条件不足，无法判定气体分子平均动能的变化情况
2、(多选)一定质量的理想气体沿着如图所示的方向发生状态变化，则该气体的压强变化情况是( )A．从状态c到状态d，压强减小 B．从状态d到状态a，压强不变C．从状态a到状态b，压强增大 D．从状态b到状态c，压强不变
3、如图所示，一定质量的空气被水银封闭在静置于竖直平面的U形玻璃管内，右管上端开口且足够长，右管内水银面比左管内水银面高h，下列能使h变大的是( )A.环境温度升高B.大气压强升高C.沿管壁向右管内加水银D.U形玻璃管自由下落
4、如图所示，一定质量的某种理想气体，由状态A沿直线AB变化到状态B，A、C、B三点所对应的热力学温度分别记为TA、TC、TB，在此过程中，气体的温度之比TA∶TB∶TC为( )A．1∶1∶1 B．1∶2∶3C．3∶3∶4 D．4∶4∶3
5、一水银气压计中混进了空气，因而在27℃，外界大气压为758mmHg时，这个水银气压计的读数为738mmHg，此时管中水银面距管顶80mm，当温度降至-3℃时，这个气压计的读数为743mmHg，求此时的实际大气压值为多少毫米汞柱?
p1=758-738=20mmHg V1=80S mm3 T1=273+27=300 K
T2=273+(-3)=270K
解得：p=762.2 mmHg
p2=p-743mmHg V2=(80-5)S=75S mm3
解：以混进水银气压计的空气为研究对象
由理想气体状态方程得：
6、如图所示，一个密闭的汽缸，被活塞分成体积比为2∶1的左、右两室，汽缸壁与活塞是不导热的，它们之间没有摩擦，两室中气体的温度相等．现利用右室中的电热丝对右室加热一段时间，活塞达到平衡后，左室的体积变为原来的0.75 ，气体的温度T＝300 K，求右室气体的温度．
7、如图所示，某水银气压计的玻璃管顶端高出水银槽液面1 m，因上部混入少量空气，使其读数不准。当气温为300 K，标准气压计读数为76 cmHg时，该气压计读数为70 cmHg。(1)在相同气温下，若用该气压计测量气压，测得读数为68 cmHg，则实际气压应为多少cmHg?(2)若在气温为270 K时，用该气压计测得读数为70 cmHg，则实际气压为多少cmHg?
压强不太大(相对大气压) 温度不太低(相对室温)
【问题】这些定律的适用范围是什么?
当压强很大、温度很低时，由气体实验定律计算的结果与实际测量结果有很大的差别.
不过，在通常的温度和压强下，很多实际气体，特别是那些不容易液化的气体，如氢气、氧气、氮气、氦气等，其性质与实验定律的结论符合的很好.
为了研究方便，可以设想一种气体，它在任何温度、任何压强下都能严格地遵从气体实验定律,我们把这样的气体叫做“理想气体”.
1、定义：在任何温度、任何压强下都严格遵从气体实验定律的气体叫做“理想气体”。
（1）理想气体实际不存在，是一种理想模型.
（2）在常温常压下（不低于负几十摄氏度,压强不超过大气压的几倍时）,大多数实际气体,尤其是那些不易液化的气体如氢气、氧气、氮气、氦气等都可以近似地看成理想气体。在温度不太低,压强不太大时实际气体都可看成是理想气体.
（3）严格遵守气体实验定律及理想气体状态方程.
（4）理想气体每个分子可看成弹性小球,分子本身的大小与分子间的距离相比可以忽略不计，分子可视为质点．(从分子动理论的角度，理想气体忽略分子的自身体积（大小）和分子间相互作用力)
▲从微观上说：分子间以及分子和器壁间，除碰撞外无其他作用力，分子本身没有体积，即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间。
▲从能量上说：理想气体的微观本质是忽略了分子力，没有分子势能，理想气体的内能只有分子动能。
（5）理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力，故无分子势能，理想气体的内能等于所有分子热运动的动能之和，一定质量的理想气体的内能只与温度有关，与气体的体积无关.故一定质量的理想气体，温度是内能的标志.
(多选)下列对理想气体的理解，正确的有( )A．理想气体实际上并不存在，只是一种理想模型B．只要气体压强不是很高就可视为理想气体C．一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关D．在任何温度、任何压强下，理想气体都遵从气体实验定律
解析：理想气体是在忽略了实际气体分子间相互作用力的情况下而抽象出的一种理想模型，实际上并不存在，A正确。实际气体能视为理想气体的条件是温度不太低、压强不太大，B错误。理想气体分子间无分子力作用，也就无分子势能，故一定质量的理想气体，其内能与体积无关，只取决于温度，C错误。由理想气体的定义可知D正确。
关于理想气体的性质，下列说法中正确的是 ( )A．理想气体是一种假想的物理模型，实际并不存在B．理想气体的存在是一种人为规定，它是一种严格遵守气体实验定律的气体C．一定质量的理想气体，内能增大，其温度一定升高D．氦是液化温度最低的气体，任何情况下均可视为理想气体
如果某种气体的三个状态参量（p、V、T）都发生了变化，它们之间又遵从什么规律呢？
如图所示，一定质量的某种理想气体从A到B经历了一个等温过程，从B到C经历了一个等容过程。分别用pA、VA、TA和pB、VB、TB以及pC、VC、TC表示气体在A、B、C三个状态的状态参量，那么A、C状态的状态参量间有何关系呢？
从A→B为等温变化：
pAVA=pBVB ①
从B→C为等容变化： 由查理定律 ②
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。
与物体的质量和种类有关，即与物质的量有关（C=nR），与p、V、T无关.
4. 单位：温度T必须是热力学温度，公式两边中压强p和体积V单位必须统一，但不一定是国际单位制中的单位.
3. 适用条件：一定质量的理想气体
6. 理想气体状态方程和三个气体实验定律的关系
气体的三大定律都是实验定律，由实验归纳总结得到。
推导理想气体状态方程（其它过程）
【例题】某种气体的压强为2×105Pa，体积为1m3，温度为200K。它经过等温过程后体积变为2m3。随后又经过等容过程，温度变为300K，求此时气体的压强？
状态1:p1=2×105Pa，V1=1m3，T1=200K
根据玻意耳定律，有p1V1=p2V2
等温后状态2: p2=?， V2=2m3，T2=200K
等容后状态3: p3=?，V3=2m3，T3=300K
P3=1.5×105Pa
1.选对象:根据题意，选出所研究的某一部分气体，这部分气体在状态变化过程中,其质量必须保持一定.2.找参量:找出作为研究对象的这部分气体发生状态变化前后的一组p、V、T数值或表达式，压强的确定往往是个关键，常需结合力学知识(如力的平衡条件或牛顿运动定律)才能写出表达式.3.认过程:过程表示两个状态之间的一种变化方式，除题中条件已直接指明外，在许多情况下，往往需要通过对研究对象跟周围环境的相互关系的分析中才能确定，认清变化过程是正确选用物理规律的前提.4.列方程:根据研究对象状态变化的具体方式，选用气态方程或某一实验定律， 代入具体数值，T必须用热力学温度，p、V的单位统一，最后分析讨论所得结果的合理性及其物理意义.
推论1：理想气体密度方程
推论2：理想气体状态方程分态式
如果一部分气体（p、V、T）被分成了几部分，状态分别为（p1、V1、T1） （p2、V2、T2）……则有：
克拉珀龙方程是任意质量的理想气体的状态方程，它联系着某一确定状态下，各物理量的关系。
对实际气体只要温度不太低，压强不太大就可应用克拉珀龙方程解题．
n为物质的量，R＝8.31J/ml.k —摩尔气体常量
以1ml的某种理想气体为研究对象，它在标准状态
注意:R的数值与单位的对应
P(atm),V (L): R=0.082 atm·L/ml·K
P(Pa),V (m3): R=8.31 J/ml·K
一般状态变化图象的处理方法：
基本方法，化“一般”为“特殊”
如图是一定质量的某种气体的状态变化过程A-B-C-A。
在V-T图线上，等压线是一簇延长线过原点的直线，过A、B、C三点作三条等压线分别表示三个等压状态。
所以A→B压强增大，温度降低，体积缩小,
B → C温度升高，体积减小，压强增大，
C→A 温度降低，体积增大，压强减小。
由图可知pA′
气体实验定律的微观解释
(2)微观解释：温度不变，分子的平均动能不变．体积减小，分子越密集，单位时间内撞到单位面积器壁上的分子数就越多，气体的压强就越大．
1.玻意耳定律(等温变化) p1V1=p2V2
(1)宏观表现：一定质量的理想气体，在温度保持不变时，体积减小，压强增大；体积增大，压强减小．
用分子动理论解释玻意耳定律
(1)宏观表现：一定质量的理想气体，在体积保持不变时，温度升高，压强增大；温度降低，压强减小.
2.查理定律(等容变化)
(2)微观解释：体积不变，分子的密度程度不变，温度升高，分子平均动能增大，分子撞击单位面积器壁的作用力变大，所以气体的压强增大．
用分子动理论解释查理定律
(1)宏观表现：一定质量的理想气体，在压强保持不变时，温度升高，体积增大；温度降低，体积减小.
(2)微观解释：温度升高，分子的平均动能增大，撞击单位面积器壁的作用力变大，而要使压强不变，则影响压强的另一个因素分子的密集程度需减小，所以气体的体积增大．
用分子动理论解释盖-吕萨克定律
(1)密闭容器中由于气体自身重力产生的压强极小，可忽略不计，故气体压强由气体分子碰撞器壁产生，大小由气体的体积和温度决定，与地球引力无关.
(2)大气压强是由于空气受到重力作用而对浸在其中的物体产生的压强，如果没有地球引力作用，地球表面就没有大气，也就没有大气压强.
(3)密闭容器内的气体和液体不同，液体的压强是由自身重力所产生的，在完全失重状态下将不再产生压强.
气体压强和大气压的区别
（多选）如图所示,质量为m的绝热活塞把一定质量的理想气体密封在竖直放置的绝热汽缸内,活塞可在汽缸内无摩擦滑动。现通过电热丝对理想气体十分缓慢地加热,设汽缸处在大气中,大气压强恒定。经过一段较长时间后,下列说法正确的是 ( )A.汽缸中气体的压强比加热前要大B.汽缸中气体的压强保持不变C.汽缸中气体的体积比加热前要大D.活塞在单位时间内受汽缸中分子撞击的次数比加热前要少
解析：设活塞横截面积为S,以活塞为研究对象,有p0S+mg=pS,则汽缸内封闭气体的压强p=p0+ ,所以加热时封闭气体的压强保持不变,故A错误,B正确;封闭气体发生等压变化,温度上升时,根据盖-吕萨克定律可知气体的体积增大,故C正确;温度升高,分子的平均动能增大,而气体的体积增大,单位体积内气体分子数减少,由于气体的压强不变,根据压强的微观意义知活塞在单位时间内受汽缸中分子撞击的次数比加热前减少,故D正确。故选BCD
一定质量的理想气体状态发生变化,满足查理定律,若气体压强增大,下列说法正确的是( )A.分子的平均动能增大B.分子的平均动能减小C.分子之间的平均距离变大D.分子之间的平均距离变小
1、一定质量的某种理想气体，在压强不变的条件下，如果体积增大，则( )
A．气体分子的平均动能增大B．气体分子的平均动能减小C．气体分子的平均动能不变D．条件不足，无法判定气体分子平均动能的变化情况
2、(多选)一定质量的理想气体沿着如图所示的方向发生状态变化，则该气体的压强变化情况是( )A．从状态c到状态d，压强减小 B．从状态d到状态a，压强不变C．从状态a到状态b，压强增大 D．从状态b到状态c，压强不变
3、如图所示，一定质量的空气被水银封闭在静置于竖直平面的U形玻璃管内，右管上端开口且足够长，右管内水银面比左管内水银面高h，下列能使h变大的是( )A.环境温度升高B.大气压强升高C.沿管壁向右管内加水银D.U形玻璃管自由下落
4、如图所示，一定质量的某种理想气体，由状态A沿直线AB变化到状态B，A、C、B三点所对应的热力学温度分别记为TA、TC、TB，在此过程中，气体的温度之比TA∶TB∶TC为( )A．1∶1∶1 B．1∶2∶3C．3∶3∶4 D．4∶4∶3
5、一水银气压计中混进了空气，因而在27℃，外界大气压为758mmHg时，这个水银气压计的读数为738mmHg，此时管中水银面距管顶80mm，当温度降至-3℃时，这个气压计的读数为743mmHg，求此时的实际大气压值为多少毫米汞柱?
p1=758-738=20mmHg V1=80S mm3 T1=273+27=300 K
T2=273+(-3)=270K
解得：p=762.2 mmHg
p2=p-743mmHg V2=(80-5)S=75S mm3
解：以混进水银气压计的空气为研究对象
由理想气体状态方程得：
6、如图所示，一个密闭的汽缸，被活塞分成体积比为2∶1的左、右两室，汽缸壁与活塞是不导热的，它们之间没有摩擦，两室中气体的温度相等．现利用右室中的电热丝对右室加热一段时间，活塞达到平衡后，左室的体积变为原来的0.75 ，气体的温度T＝300 K，求右室气体的温度．
7、如图所示，某水银气压计的玻璃管顶端高出水银槽液面1 m，因上部混入少量空气，使其读数不准。当气温为300 K，标准气压计读数为76 cmHg时，该气压计读数为70 cmHg。(1)在相同气温下，若用该气压计测量气压，测得读数为68 cmHg，则实际气压应为多少cmHg?(2)若在气温为270 K时，用该气压计测得读数为70 cmHg，则实际气压为多少cmHg?
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