高考物理 选修33气体的等容变化和等压变化考点详解.docx

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高考物理选修33气体的等容变化和等压变化考点详解

【高考物理】高考物理选修3-3：

气体的等容变化和等压变化考点详解！

气体的等容变化和等压变化

——查理定律、盖·吕萨克定律

一、体的等容变化

1.等容变化：

一定质量的气体在体积不变时，压强随温度的变化叫做等容变化。

2.查理定律：

一定质量的某种气体，当体积不变时，各种气体的压强p与温度之间都有线性关系，如图所示，我们把它叫做查理定律．

注：

B点纵坐标是0摄氏度的压强，并非大气压。

3.热力学温标的建立：

建立背景：

由查理定律中压强p与与摄氏温度t的变化关系图甲可以看出，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。

如果把该图的AB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）此时压强与温度的关系就是正比例关系了。

图乙坐标原点的意义“气体压强为零时其温度为零”，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，只需要建立一种新的温标就可以了。

在现实中通过对大量的“压强不太大（相对标准大气压），温度不太低（相对于室温）”的各种不同气体做等容变化的实验数据可以证明“一定质量的气体压在强不太大，温度不太低时，坐标原点代表的温度就是热力学温度的零度，这就是热力学温度零点的物理意义。

由此可见：

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，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，因此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。

又叫绝对零度。

4.查理定律的热力学温标描述：

——查理定律：

（1）查理定律：

一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成正比。

（2）表达式：

注：

这里的C和玻意耳定律表达式中的C都泛指比例常数，它们并不相等。

这里的C与气体的种类、质量和压强有关。

（3）图像表述——等容线 

等容线：

一定质量的某种气体在等容变化过程中，压强p跟热力学温度T的正比关系p－T在直角坐标系中的图象叫做等容线．

①在P-T图线中，一定质量某种气体的等容线是一条反向延长线通过坐标原点的直线。

②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积与该条线上的体积一定不同。

③通过控制变量法，做出垂直于温度的等温线，如图所示。

根据等温规律知质量相同的同种气体，压强大的体积小，可得V2

进而可得不同体积下的等容线，斜率越大，体积越小，由此可见：

等压线的斜率表示体积的倒数。

（4）成立条件及适用范围：

成立条件：

质量不变，体积不变

适用范围：

压强不太大，温度不太低

（5）注意事项：

①查理定律是实验定律，由法国科学家查理通过实验发现的．

②在p/T=C中的C与气体的种类、质量、体积有关．

注意：

p与热力学温度T成正比，不与摄氏温度成正比，但压强的变化p与摄氏温度t的变化成正比．

一定质量的气体在等容时，升高（或降低）相同的温度，所增加（或减小）的压强是相同的．

③解题时前后两状态压强的单位要相同，温度必须取国际单位制单位开尔文（K）

5.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

不同点：

摄氏温度的00C时的压强不是0，而热力学温标的0k时的压强为0Pa，这个0Pa可以看作由摄氏0度的压强值降低了273度后而得到的。

摄氏温标描述：

（1）文字描述：

一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度每升高（或a降低）1℃，增加（或减少）的压强等于它0℃时压强的1/273．

（2）表达式：

其中pt是温度为t时的压强，p0是0℃时的压强.

（3）图像：

6.查理定律的微观解释

 一定质量（m）的气体的总分子数（N）是一定的，体积（V）保持不变时，其单位体积内的分子数（n）也保持不变，当温度（T）升高时，其分子运动的平均速率（v）也增大，则气体压强（p）也增大；反之当温度（T）降低时，气体压强（p）也减小。

7.应用

①汽车、拖拉机里的内燃机，就是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．

②打足了气的车胎在阳光下曝晒会胀破

③水瓶塞子会迸出来．

二、气体的等压变化

1、等压变化：

一定质量的某种气体，在压强保持不变时,体积随温度的变化叫做等压变化。

2、盖·吕萨克定律：

（1）文字描述：

一定质量的某种气体,在压强p不变的情况下,其体积V与热力学温度T成正比.

（2）公式：

注：

这里的C与气体的种类、质量和体积有关。

（3）图像表述——等压线 

等压线：

一定质量的某种气体在等压变化过程中，体积V跟热力学温度T的正比关系V－T在直角坐标系中的图象叫做等压线．

图像特点：

①一定质量气体的等压线的V－T图象，是一条反向延长线经过坐标原点的直线，其斜率反映压强大小。

②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强与该条线上的压强一定不同。

③通过控制变量法做垂直于横轴的等温线，如图所示，根据等温规律对质量相同的同种气体体积大的压强小可得p2

等压线的斜率表示压强的倒数。

（4）成立条件及适用范围：

成立条件：

质量不变，压强不变

适用范围：

压强不太大，温度不太低

（5）注意事项：

①盖·吕萨克定律是实验定律，由法国科学家盖·吕萨克通过实验发现的．

②在V/Ｔ=C中的C与气体的种类、质量、压强有关．

③一定质量的气体发生等压变化时，升高（或降低）相同的温度，增加（或减小）的体积是相同的.

④温度单位必须转化成热力学温度的单位；解题时前后两状态的体积单位要统一．

（6）盖·吕萨克定律也同样有摄氏温标描述．

①文字：

一定质量的气体，在压强不变的情况下，温度每升高（或降低）1℃，增加（或减少）的体积等于它0℃时体积的1/273．

3、盖-吕萨克定律的微观解释

一定质量（m）的理想气体的总分子数（N）是一定的，要保持压强（p）不变，当温度（T）升高时，全体分子运动的平均速率V会增加，那么单位体积内的分子数（n）一定要减小（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，同理可推出气体体积一定减小。