4氣體實驗定律的圖像表示及微觀解釋第二章氣體學習目標1.理解氣體實驗定律的pV、p 、VT、pT圖像及其物理意義.2.能用氣體分子動理論解釋三個實驗定律.內(nèi)容索引重點探究啟迪思維 探究重點達標檢測檢測評價 達標過關(guān)自主預習預習新知 夯實基礎(chǔ)自主預習自主預習一、氣體實驗定律的圖像表示一、氣體實驗定律的圖像表示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，在pV圖線中，氣體的溫度越高，等溫線離坐標原點越 .3.一定質(zhì)量的某種氣體做等容變化時，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，在VT圖線中，氣體的壓強越大，等壓線的斜率越 .圖像遠小小二、氣體實驗定律的微觀解釋二、氣體實驗定律的微觀解釋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，分子_也保持不變.當氣體體積減小時，單位體積內(nèi)的分子數(shù)將增多，_ 也增大；當氣體體積增大時，單位體積內(nèi)的分子數(shù)將減少，氣體的壓強也就減小.2.查理定律一定質(zhì)量的某種氣體，在體積保持不變時， 保持不變.當溫度升高時， 增大， 也增大；當溫度降低時，分子平均動能減小，氣體的壓強也減小.平均動能氣體的壓強單位體積內(nèi)的分子數(shù)分子平均動能氣體的壓強3.蓋呂薩克定律一定質(zhì)量的某種氣體，當氣體的溫度升高時，分子平均動能 ，氣體的壓強隨之增大，為了保持壓強不變，單位體積的分子數(shù)需要 ，對于一定質(zhì)量的氣體，分子總數(shù)保持不變，氣體的體積必然相應增大.增大相應減小判斷下列說法的正誤.(1)一定質(zhì)量的氣體等溫變化的pV圖像是通過原點的傾斜直線.( )(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，說明壓強小.( )(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，要使壓強不變，分子的平均動能增大.( )(6)若V不變，T增大，則p增大，是由于分子密集程度不變，分子平均動能增大，而使單位時間內(nèi)撞擊單位面積器壁的分子數(shù)增多，氣體壓強增大.( )即學即用即學即用答案重點探究重點探究(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哪一個大？一、pV圖像導學探究導學探究答案答案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哪一個大？答案答案T1T2答案知識深化知識深化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，雙曲線上的每一個點均表示氣體在該溫度下的一個狀態(tài).而且同一條等溫線上每個點對應的p、V坐標的乘積是相等的.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程，也可以用p 圖像來表示，如圖3所示.等溫線是過原點的傾斜直線，由于氣體的體積不能無窮大，所以原點附近等溫線應用虛線表示，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.由于離原點越遠的等溫線溫度越高，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表示一定質(zhì)量的某種氣體狀態(tài)變化的一個過程，則下列說法正確的是 A.DA是一個等溫過程B.AB是一個等溫過程C.TATBD.BC過程中，氣體體積增大、壓強減小、溫度不變答案解析圖5解析解析DA是一個等溫過程，A正確；BC是等溫線，而A到B溫度升高，B、C錯誤；BC是一個等溫過程，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、溫度和種類有關(guān)，對同種氣體質(zhì)量越大、溫度越高，C越大，在pV圖像中，縱坐標的數(shù)值與橫坐標的數(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、V2哪個大？導學探究導學探究答案答案 V2V1圖6(2)如圖7所示為一定質(zhì)量的氣體在不同壓強下的VT圖像，p1、p2哪個大？答案答案p2p1答案圖7(1)pT圖中的等容線是一條過原點的傾斜直線.(2)pt圖中的等容線不過原點，但反向延長線交t軸于273.15 .(3)無論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.知識深化知識深化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原點的傾斜直線.(2)Vt圖中的等壓線不過原點，但反向延長線交t軸于273.15 .(3)無論VT圖像還是Vt圖像，其斜率都能判斷氣體壓強的大小，斜率越大，壓強越小.不同點圖像 縱坐標壓強p體積V斜率意義斜率越大，體積越小，V4V3V2V1斜率越大，壓強越小，p4p3p2p1相同點都是一條通過原點的傾斜直線橫坐標都是熱力學溫度T都是斜率越大，氣體的另外一個狀態(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)過狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的VT圖像，已知氣體在狀態(tài)A時的壓強是1.5105 Pa.答案解析圖10(1)根據(jù)圖像提供的信息，計算圖中TA的值.答案答案200 K(2)請在圖乙坐標系中，作出由狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的pT圖像，并在圖線相應位置上標出字母A、B、C，如果需要計算才能確定有關(guān)坐標值，請寫出計算過程.答案答案見解析則可畫出由狀態(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，首先要確定橫、縱坐標表示的物理量，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，圖線上的一個點表示一定質(zhì)量氣體的一個平衡狀態(tài)，一個線段表示氣體狀態(tài)變化的一個過程.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四個過程，其中bc的延長線通過原點，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過程中不斷增加B.bc過程中保持不變C.cd過程中不斷增加D.da過程中保持不變答案解析圖11解析解析首先，因為bc的延長線通過原點，所以bc是等容線，即氣體體積在bc過程中保持不變，B正確；ab是等溫線，壓強減小則體積增大，A正確；cd是等壓線，溫度降低則體積減小，C錯誤；如圖所示，連接aO交cd于e，則ae是等容線，即VaVe，因為VdVe，所以VdTATC，故從A到B的過程溫度升高，A項正確；從B到C的過程溫度降低，B項錯誤；從A到C的過程溫度先升高后降低，C項錯誤；A、C兩點在同一等溫線上，D項正確.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程，則下列說法正確的是 A.ad過程氣體體積增加B.bd過程氣體體積不變C.cd過程氣體體積增加D.ad過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線過原點的傾斜直線，且氣體體積越大，直線的斜率越小.因此，a狀態(tài)對應的體積最小，c狀態(tài)對應的體積最大，b、d狀態(tài)對應的體積相等，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，這一過程在VT圖上的表示如圖14所示，則A.在AC過程中，氣體的壓強不斷變大B.在CB過程中，氣體的壓強不斷變小C.在狀態(tài)A時，氣體的壓強最大D.在狀態(tài)B時，氣體的壓強最大答案1234解析圖141234解析解析氣體由AC的變化過程是等溫變化，由pVC(C是常數(shù))可知，體積減小，壓強增大，故A正確.由CB的變化過程中，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，壓強增大，故B錯誤.綜上所述，由ACB的過程中氣體的壓強始終增大，所以氣體在狀態(tài)B時的壓強最大，故C錯誤，D正確. 4.(氣體實驗定律的微觀解釋氣體實驗定律的微觀解釋)在一定的溫度下，一定質(zhì)量的氣體的體積減小時，氣體的壓強增大，這是由于 A.單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多，單位時間內(nèi)分子對器壁碰撞的次數(shù)增多B.氣體分子的密度變大，分子對器壁的吸引力變大C.每個氣體分子對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明氣體分子的平均動能不變，即分子對器壁的平均撞擊力不變，但氣體的壓強還與單位時間內(nèi)分子對器壁的撞擊次數(shù)有關(guān)，而分子數(shù)密度單位體積內(nèi)的氣體分子個數(shù)決定了單位時間內(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，單位體積內(nèi)分子對器壁的撞擊次數(shù)增多，故氣體的壓強增大.故選項A正確.