高中物理 第二章 气体 4 气体实验定律的图像表示及微观解释学案 教科版选修3-3-教科版高二选修3-3物理学案VIP免费

4气体实验定律的图像表示及微观解释[学习目标]1.理解气体实验定律的p－V、p－、V－T、p－T图像及其物理意义.2.能用气体分子动理论解释三个实验定律．一、气体实验定律的图像表示1．一定质量的某种气体在等温、等容、等压变化中的规律，既可以用公式表示，也可用图像表示．2．一定质量的某种气体做等温变化时，在p－V图线中，气体的温度越高，等温线离坐标原点越远．3．一定质量的某种气体做等容变化时，在p－T图线中，气体的体积越大，等容线的斜率越小．4．一定质量的某种气体做等压变化时，在V－T图线中，气体的压强越大，等压线的斜率越小．二、气体实验定律的微观解释1．玻意耳定律一定质量的某种气体，分子总数不变，温度保持不变时，分子平均动能也保持不变．当气体体积减小时，单位体积内的分子数将增多，气体的压强也增大；当气体体积增大时，单位体积内的分子数将减少，气体的压强也就减小.2.查理定律一定质量的某种气体，在体积保持不变时，单位体积内的分子数保持不变．当温度升高时分子平均动能增大，气体的压强也增大；当温度降低时，分子平均动能减小，气体的压强也减小．3．盖吕萨克定律一定质量的某种气体，当气体的温度升高时，分子平均动能增大，气体的压强随之增大，为了保持压强不变，单位体积的分子数需要相应减小，对于一定质量的气体，分子总数保持不变，气体的体积必然相应增大．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)一定质量的气体等温变化的p－V图像是通过原点的倾斜直线．(×)(2)一定质量的气体的p－T图像是双曲线．(×)(3)V－T图像的斜率大，说明压强小．(√)(4)若T不变，p增大，则V减小，是由于分子撞击器壁的作用力变大．(×)(5)若p不变，V增大，则T增大，是由于分子密集程度减小，要使压强不变，分子的平均动能增大．(√)(6)若V不变，T增大，则p增大，是由于分子密集程度不变，分子平均动能增大，而使单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增多，气体压强增大．(×)一、p－V图像[导学探究](1)如图1甲所示为一定质量的气体不同温度下的p－V图线，T1和T2哪一个大？(2)如图乙所示为一定质量的气体不同温度下的p－图线，T1和T2哪一个大？图1答案(1)T1＞T2(2)T1＜T2[知识深化]1．p－V图像：一定质量的气体等温变化的p－V图像是双曲线的一支，双曲线上的每一个点均表示气体在该温度下的一个状态．而且同一条等温线上每个点对应的p、V坐标的乘积是相等的．一定质量的气体在不同温度下的等温线是不同的双曲线，且pV乘积越大，温度就越高，图2中T2＞T1.图22．p－图像：一定质量气体的等温变化过程，也可以用p－图像来表示，如图3所示．等温线是过原点的倾斜直线，由于气体的体积不能无穷大，所以原点附近等温线应用虚线表示，该直线的斜率k＝pV，故斜率越大，温度越高，图中T2>T1.图3特别提醒(1)p－V图像与p－图像都能反映气体等温变化的规律，分析问题时一定要注意区分两个图线的不同形状．(2)p－图像是一条直线，分析时比较简单，p－V图像是双曲线的一支，但p和V的关系更直观．例1如图4所示是一定质量的某种气体状态变化的p－V图像，气体由状态A变化到状态B的过程中，气体分子平均速率的变化情况是()图4A．一直保持不变B．一直增大C．先减小后增大D．先增大后减小答案D解析由题图可知，pAVA＝pBVB，所以A、B两状态的温度相等，在同一等温线上．由于离原点越远的等温线温度越高，如图所示，所以从状态A到状态B，气体温度应先升高后降低，分子平均速率先增大后减小．例2(多选)如图5所示，D→A→B→C表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程，则下列说法正确的是()图5A．D→A是一个等温过程B．A→B是一个等温过程C．TA＞TBD．B→C过程中，气体体积增大、压强减小、温度不变答案AD解析D→A是一个等温过程，A正确；BC是等温线，而A到B温度升高，B、C错误；B→C是一个等温过程，V增大，p减小，D正确．由玻意耳定律可知，pV＝C常量，其中C的大小与气体的质量、温度和种类有关，对同种气体质量越大、温度越高，C越大，在p－V图像中，纵坐标的数值与横坐标的数值的乘积越大，在p－图像中，斜率k也就越大.二、p－T图像与v－T图像[导学探究](1)如图6所示为一定质量...