2018-2019版高中物理 第二章 氣體 4 氣體實驗定律的圖像表示及微觀解釋學(xué)案 教科版選修3-3.doc
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4 氣體實驗定律的圖像表示及微觀解釋 [學(xué)習(xí)目標(biāo)] 1.理解氣體實驗定律的p-V、p-、V-T、p-T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. 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,也可用圖像表示. 2.一定質(zhì)量的某種氣體做等溫變化時,在p-V圖線中,氣體的溫度越高,等溫線離坐標(biāo)原點越遠(yuǎn). 3.一定質(zhì)量的某種氣體做等容變化時,在p-T圖線中,氣體的體積越大,等容線的斜率越小. 4.一定質(zhì)量的某種氣體做等壓變化時,在V-T圖線中,氣體的壓強越大,等壓線的斜率越?。? 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,分子平均動能也保持不變.當(dāng)氣體體積減小時,單位體積內(nèi)的分子數(shù)將增多,氣體的壓強也增大;當(dāng)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,單位體積內(nèi)的分子數(shù)保持不變.當(dāng)溫度升高時,分子平均動能增大,氣體的壓強也增大;當(dāng)溫度降低時,分子平均動能減小,氣體的壓強也減?。? 3.蓋呂薩克定律 一定質(zhì)量的某種氣體,當(dāng)氣體的溫度升高時,分子平均動能增大,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)需要相應(yīng)減小,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(yīng)增大. [即學(xué)即用] 判斷下列說法的正誤. (1)一定質(zhì)量的氣體等溫變化的p-V圖像是通過原點的傾斜直線.() (2)一定質(zhì)量的氣體的p-T圖像是雙曲線.() (3)V-T圖像的斜率大,說明壓強?。?√) (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.() 一、p-V圖像 [導(dǎo)學(xué)探究] (1)如圖1甲所示為一定質(zhì)量的氣體不同溫度下的p-V圖線,T1和T2哪一個大? (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? 圖1 答案 (1)T1>T2 (2)T1<T2 [知識深化] 1.p-V圖像:一定質(zhì)量的氣體等溫變化的p-V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(yīng)的p、V坐標(biāo)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T2>T1. 圖2 2.p-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(yīng)用虛線表示,該直線的斜率k=pV,故斜率越大,溫度越高,圖中T2>T1. 圖3 特別提醒 (1)p-V圖像與p-圖像都能反映氣體等溫變化的規(guī)律,分析問題時一定要注意區(qū)分兩個圖線的不同形狀. (2)p-圖像是一條直線,分析時比較簡單,p-V圖像是雙曲線的一支,但p和V的關(guān)系更直觀. 例1 如圖4所示是一定質(zhì)量的某種氣體狀態(tài)變化的p-V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( ) 圖4 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 D 解析 由題圖可知,pAVA=pBVB,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(yuǎn)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(yīng)先升高后降低,分子平均速率先增大后減?。? 例2 (多選)如圖5所示,D→A→B→C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( ) 圖5 A.D→A是一個等溫過程 B.A→B是一個等溫過程 C.TA>TB D.B→C過程中,氣體體積增大、壓強減小、溫度不變 答案 AD 解析 D→A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;B→C是一個等溫過程,V增大,p減小,D正確. 由玻意耳定律可知,pV=C(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p-V圖像中,縱坐標(biāo)的數(shù)值與橫坐標(biāo)的數(shù)值的乘積越大,在p-圖像中,斜率k也就越大. 二、p-T圖像與v-T圖像 [導(dǎo)學(xué)探究] (1)如圖6所示為一定質(zhì)量的氣體在不同體積下的p-T圖像,V1、V2哪個大? 圖6 圖7 (2)如圖7所示為一定質(zhì)量的氣體在不同壓強下的V-T圖像,p1、p2哪個大? 答案 (1)V2>V1 (2)p2>p1 [知識深化] 1.p-T圖像,如圖8所示: 圖8 (1)p-T圖中的等容線是一條過原點的傾斜直線. (2)p-t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p-T圖像還是p-t圖像,其斜率都能判斷氣體體積的大小,斜率越大,體積越小. 2.V-T圖像,如圖9所示: 圖9 (1)V-T圖中的等壓線是一條過原點的傾斜直線. (2)V-t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V-T圖像還是V-t圖像,其斜率都能判斷氣體壓強的大小,斜率越大,壓強越小. 3.p-T圖像與V-T圖像的比較 不 同 點 圖像 縱坐標(biāo) 壓強p 體積V 斜率意義 斜率越大,體積越小,V4- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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