气体的等容变化和等压变化课件共张PPT.ppt
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1、气体的等容变化和等压变化课件共张PPT第八章第八章 气体气体第二节第二节 气体的等容变化和气体的等容变化和 等压变化等压变化查理定律、盖查理定律、盖吕萨克定律吕萨克定律 带着下面问题仔细阅读课文包括插图、扉页脚批、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:答问题:1、什么是等容变化?什么是等压变化?、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、等容变化的规律是谁通过什么方式发现的?规律是什么?什么?3、热力学温标的建立及零点的物理意义是什么?、热力学温
2、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?、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?、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、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。观原因。7、等压变化的规律是谁通过什么方式发现的?、等压变化的规律是谁通过什么方式发现的?8、盖、盖-吕萨克定律的内容、公式及图像分别是什么?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?、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
3、变化、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。的微观原因。一、气体的等容变化一、气体的等容变化 1、等容变化:一定质量的、等容变化:一定质量的气体在体积不变时,压气体在体积不变时,压强随温度的变化叫做强随温度的变化叫做等容变化等容变化。2查查理理定定律律:一一定定质质量量的的某某种种气气体体,当当体体积积不不变变时时,各各种种气气体体的的压压强强p与与温温度度之之间间都都有有线线性性关关系系,如如图图所所示示,我我们们把把它它叫做查理定律叫做查理定律0Pt/0CAB注:注:B点纵坐标是点纵坐标是0摄氏度的压强,并非大摄氏度的压强,并非大气压。气压。0Pt/0CAB0PT/KAB27
4、3.153热力学温标的建立:热力学温标的建立:建立背景:建立背景:由查理定律中压强由查理定律中压强p与与摄氏温度与与摄氏温度t的变化的变化关系图甲可以看出,在等容过程中,压强跟摄氏温度关系图甲可以看出,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。是一次函数关系,而不是简单的正比例关系。如果把该图的如果把该图的AB直线延长至与横轴相交,把交点当做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。图乙关系就是正比例关系了。图乙坐标原点的意义坐标原点的意义“气体压气体压强为零时
5、其温度为零强为零时其温度为零”,由此可见,为了使一定质量的由此可见,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。建立一种新的温标就可以了。在现实中通过对大量的在现实中通过对大量的“压强不太大(相对标准大压强不太大(相对标准大气压),温度不太低(相对于室温)气压),温度不太低(相对于室温)”的的各种不同气体各种不同气体做等容变化的实验数据可以证明做等容变化的实验数据可以证明“一定质量的一定质量的气体压在气体压在强不太大,温度不太低时,坐标原点代表的温度就是热强不太大,温度不太低时,坐标原点代表的温度就是
6、热力学温度的零度力学温度的零度,这就是热力学温度零点的物理意义。这就是热力学温度零点的物理意义。由此可见:由此可见:热力学的零点就规定为气体压强为零的温度。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,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:热力学温标的建立可知:热力学温度是在摄氏温
7、度的基础上建立起来的,零点的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确定与测温物质无关,因此,因此热力学温标是一种更为简便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。又叫绝对零科学的理论的温标,它的零度不可能达到。又叫绝对零度。度。4、查理定律的热力学温标描述:、查理定律的热力学温标描述:查理定律:查理定律:(1)查查理理定定律律:一一定定质质量量的的某某种种气气体体,在在体体积积不变的情况下,压强不变的情况下,压强p与与热力学温度热力学温度T成正比。成正比。(2)表达式:)表达式:注:注:这里的这里的C和玻意耳定律表达式中的和玻意耳定律表达式中的C
8、都泛指比例常数,它都泛指比例常数,它们并不相等。这里的们并不相等。这里的C与气体的种类、质量和压强有关。与气体的种类、质量和压强有关。(3)图像表述图像表述等容线等容线 0PT/K等等容容线线:一一定定质质量量的的某某种种气气体体在在等等容容变变化化过过程程中中,压压强强p跟跟热热力力学学温温度度T的的正正比比关关系系pT在直角坐标系中的图象叫做等容线在直角坐标系中的图象叫做等容线 图像特点:图像特点:在在P-T图线中,一定质量某种气体的图线中,一定质量某种气体的等容线是一条反向等容线是一条反向延长线通过坐标原点的直线延长线通过坐标原点的直线。通过控制变量法,做出垂直于温通过控制变量法,做出垂
9、直于温度的等温线,如图所示。度的等温线,如图所示。根据等温规根据等温规律律知质量相同的同种气体知质量相同的同种气体,压强大的,压强大的体积小,可得体积小,可得 V2V1。进而进而可得不同可得不同体积下的等容线,斜率越大,体积越体积下的等容线,斜率越大,体积越小,小,由此可见:等压线的斜率表示体由此可见:等压线的斜率表示体积的倒数。积的倒数。图线上每一个点表示气体一个确定的状态,同一根等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。积与该条线上的体积一定不同。(4)成立条件及适
10、用范围:)成立条件及适用范围:成立条件:成立条件:质量不变,体积不变质量不变,体积不变适用范围:适用范围:压强不太大,温度不太低压强不太大,温度不太低查理定律是实验定律,由法国科学家查理通过实验发查理定律是实验定律,由法国科学家查理通过实验发现的现的在在p/T=C中的中的C与气体的种类、质量、体积有关与气体的种类、质量、体积有关注注意意:p与与热热力力学学温温度度T成成正正比比,不不与与摄摄氏氏温温度度成成正正比比,但压强的变化但压强的变化 p与摄氏温度与摄氏温度 t的变化成正比的变化成正比一一定定质质量量的的气气体体在在等等容容时时,升升高高(或或降降低低)相相同同的的温温度度,所增加(或减
11、小)的压强是相同的所增加(或减小)的压强是相同的解解题题时时前前后后两两状状态态压压强强的的单单位位要要相相同同,温温度度必必须须取取国国际单位制单位开尔文(际单位制单位开尔文(K)(5)注意事项:)注意事项:0Pt/0CAB0PT/KAB273.155、查理定律的摄氏温标描述:、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:摄氏温度的不同点:摄氏温度的00
12、C时的压强不是时的压强不是0,而热力学温标,而热力学温标的的0k时的压强为时的压强为0Pa,这个,这个0Pa可以看作由摄氏可以看作由摄氏0度的压度的压强值降低了强值降低了273度后而得到的。这样查理定律可叙述为:度后而得到的。这样查理定律可叙述为:摄氏温标描述:摄氏温标描述:(1).文字描述:一定质量的气体,在体积不变的情况文字描述:一定质量的气体,在体积不变的情况下,温度每升高(或降低)下,温度每升高(或降低)1,增加(或减少)的压,增加(或减少)的压强等于它强等于它0时压强的时压强的1/273(2)表达式:)表达式:其中其中pt是温度为是温度为t时的压强,时的压强,p0是是0 时的压强时的
13、压强(3)图像:)图像:6 6、查理定律的微观解释、查理定律的微观解释 一定质量(一定质量(m)的气体的总分子数()的气体的总分子数(N)是一)是一定的,体积(定的,体积(V)保持不变时,其单位体积内的)保持不变时,其单位体积内的分子数(分子数(n)也保持不变,当温度()也保持不变,当温度(T)升高时,)升高时,其分子运动的平均速率(其分子运动的平均速率(v)也增大,则气体压)也增大,则气体压强(强(p)也增大;反之当温度()也增大;反之当温度(T)降低时,气)降低时,气体压强(体压强(p)也减小。)也减小。7、应用、应用汽车、拖拉机里的内燃机,就是利用气体温度急剧汽车、拖拉机里的内燃机,就是
14、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升高后压强增大的原理,推动气缸内的活塞做功打足了气的车胎在阳光下曝晒会胀破打足了气的车胎在阳光下曝晒会胀破水瓶塞子会迸出来水瓶塞子会迸出来盖盖-吕萨克吕萨克二气体的等压变化二气体的等压变化 1、等压变化:一定质量的某种气体,在压强、等压变化:一定质量的某种气体,在压强保持不变时保持不变时,体积随温度的变化叫做体积随温度的变化叫做等压变化等压变化。2、盖、盖吕萨克定律:吕萨克定律:(1)文字描述:)文字描述:一定质量的某种气体一定质量的某种气体,在压强在压强p不变的情不变的情况下况下,其体积其体积V与热力学温度与热力学温度T成正比成正比.
15、(2)公式:)公式:V=CT 或或 注:注:这里的这里的C与气体的种类、质量和体积有关。与气体的种类、质量和体积有关。(3)图像表述图像表述等压线等压线 等等压压线线:一一定定质质量量的的某某种种气气体体在在等等压压变变化化过过程程中中,体体积积V跟跟热热力力学学温温度度T的的正正比比关关系系VT在直角坐标系中的图象叫做等压线在直角坐标系中的图象叫做等压线 0VT一定质量气体的一定质量气体的等压线等压线的的VT图象,是一条反向延长图象,是一条反向延长线经过坐标原点的直线,其线经过坐标原点的直线,其斜率反映压强大小斜率反映压强大小通过控制变量法做垂直于横轴的通过控制变量法做垂直于横轴的等温线,如
16、图所示,根据等温规律对等温线,如图所示,根据等温规律对质量相同的同种气体质量相同的同种气体 体积大的压强体积大的压强小可得小可得p2p1,由此可看出不同压强,由此可看出不同压强下的等压线,斜率越大,压强越小,下的等压线,斜率越大,压强越小,可见:可见:等压线的斜率表示压强的倒数。等压线的斜率表示压强的倒数。图像特点:图像特点:图线上每一个点表示气体一个确定的状态,同一根等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。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
17、条件及适用范围:成立条件:成立条件:质量不变,压强不变质量不变,压强不变适用范围:适用范围:压强不太大,温度不太低压强不太大,温度不太低盖盖吕萨克定律是实验定律,由法国科学家盖吕萨克定律是实验定律,由法国科学家盖吕萨吕萨克通过实验发现的克通过实验发现的在在 V/=C 中的中的C与气体的种类、质量、压强有关与气体的种类、质量、压强有关注意:注意:V正比于正比于T而不正比于而不正比于t,但但 V t 一一定定质质量量的的气气体体发发生生等等压压变变化化时时,升升高高(或或降降低低)相相同的温度,增加(或减小)的体积是相同的同的温度,增加(或减小)的体积是相同的温温度度单单位位必必须须转转化化成成热
18、热力力学学温温度度的的单单位位;解解题题时时前前后后两状态的体积单位要统一两状态的体积单位要统一(5)注意事项:)注意事项:6.盖盖吕萨克定律也同样有摄氏温标描述吕萨克定律也同样有摄氏温标描述(1)文文字字:一一定定质质量量的的气气体体,在在压压强强不不变变的的情情况况下下,温温度度每每升升高高(或或降降低低)1,增增加加(或或减减少少)的的体体积积等等于于它它0时体积的时体积的1/2733 3、盖、盖-吕萨克定律的微观解释吕萨克定律的微观解释 一定质量(一定质量(m m)的理想气体的总分子数()的理想气体的总分子数(N)N)是一定的,要保持压强(是一定的,要保持压强(p p)不变,当温度)不
19、变,当温度(T T)升高时,全体分子运动的平均速率)升高时,全体分子运动的平均速率V V会增会增加,则单位体积内的分子数(加,则单位体积内的分子数(n n)一定要减小)一定要减小(否则压强不可能不变),因此气体体积一定(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,同理可推出气体体增大;反之当温度降低时,同理可推出气体体积一定减小。积一定减小。例例1、一定质量的氢气在、一定质量的氢气在00C时的压强为时的压强为9 104Pa,保持氢气体积不变,它在,保持氢气体积不变,它在300C时的压强多大?时的压强多大?分析:分析:选选一定质量的氢气为一定质量的氢气为研究对象研究对象,状态变
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