第2章 4 氣體實驗定律的圖像表示及微觀解釋+5 理想氣體

1、.4氣體實驗定律的圖像表示及微觀解釋5理想氣體學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識 脈 絡(luò)1.理解氣體等溫、等容、等壓變化的圖像的物理意義重點2.會從圖像上描繪氣體的狀態(tài)變化難點3.會用分子動理論和統(tǒng)計觀點解釋氣體實驗定律難點4.知道理想氣體的特點重點氣體實驗定律的圖像表示1氣體等溫變化的圖像即等溫線特點一定質(zhì)量的某種氣體做等溫變化，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)2氣體等容變化的圖像即等容線特點一定質(zhì)量的某種氣體做等容變化；在p ­T圖線中，氣體的體積越小，等容線的斜率越大3氣體等壓變化的圖像即等壓線特點一定質(zhì)量的某種氣體做等壓變化，在V­T圖線中，氣體的

2、壓強(qiáng)越小，等壓線的斜率越大1在p ­V圖像上，等溫線為直線×2p ­T圖像是過原點的直線3在V­T圖像中，圖線的斜率越大，壓強(qiáng)也越大×處理實驗數(shù)據(jù)時，為什么不直接畫p ­V圖像，而是畫p ­圖像？【提示】p ­V圖像是曲線，不易直接斷定氣體的壓強(qiáng)和體積的關(guān)系而p ­圖像是直線，很容易斷定其關(guān)系1p ­V圖像與p ­圖像1一定質(zhì)量的氣體的p­V圖像如圖2­4­1甲所示，圖線為雙曲線的一支，且溫度t1<t2.甲乙圖2­4­12一定質(zhì)量

3、的氣體p ­圖像如圖乙所示，圖線的延長線為過原點的傾斜直線，且溫度t1<t2.2等容過程的p ­T和p ­t的圖像1p ­T圖像：一定質(zhì)量的某種氣體，在等容過程中，氣體的壓強(qiáng)p和熱力學(xué)溫度T的關(guān)系圖線的延長線是過原點的傾斜直線，如圖2­4­2所示，且V1<V2，即體積越大，斜率越小圖2­4­22p ­t圖像：一定質(zhì)量的某種氣體，在等容過程中，壓強(qiáng)p與攝氏溫度t是一次函數(shù)關(guān)系，不是簡單的正比例關(guān)系，如圖2­4­3所示，等容線是一條延長線通過橫軸273.15 的點的傾斜直線，且

4、斜率越大，體積越小圖像縱軸的截距p0是氣體在0 時的壓強(qiáng)圖2­4­33V­T和V­t圖像1V­T圖像：一定質(zhì)量的某種氣體，在等壓過程中，氣體的體積V和熱力學(xué)溫度T圖線的延長線是過原點的傾斜直線，如圖2­4­4甲所示，且p1<p2，即壓強(qiáng)越大，斜率越小甲乙圖2­4­42V­t圖像：一定質(zhì)量的某種氣體，在等壓過程中，體積V與攝氏溫度t是一次線性函數(shù)，不是簡單的正比例關(guān)系，如圖2­4­4乙所示，圖像縱軸的截距V0是氣體在0 時的體積，等壓線是一條延長線通過橫軸上t273.15

5、 的傾斜直線，且斜率越大，壓強(qiáng)越小1如圖2­4­5所示為一定質(zhì)量的氣體在不同溫度下的兩條等溫線，那么以下說法中正確的選項是圖2­4­5A從等溫線可以看出，一定質(zhì)量的氣體在發(fā)生等溫變化時，其壓強(qiáng)與體積成反比B一定質(zhì)量的氣體，在不同溫度下的等溫線是不同的C由圖可知T1>T2D由圖可知T1<T2E由圖可知T1T2【解析】一定質(zhì)量的氣體的等溫線為雙曲線，由等溫線的物理意義可知，壓強(qiáng)與體積成反比，且在不同溫度下等溫線是不同的，所以A、B正確；對于一定質(zhì)量的氣體，溫度越高，等溫線離坐標(biāo)原點的位置就越遠(yuǎn)，故C、E錯誤，D正確【答案】ABD2如圖2­

6、;4­6所示為一定質(zhì)量氣體的等容線，下面說法中正確的選項是【導(dǎo)學(xué)號：74320195】圖2­4­6A直線AB的斜率是B0 時氣體的壓強(qiáng)為p0C溫度在接近0 K時氣體的壓強(qiáng)為零DBA延長線與橫軸交點為273 E壓強(qiáng)p與溫度t成正比【解析】在p ­t圖像上，等容線的延長線與t軸的交點坐標(biāo)為273 ，從圖中可以看出，0 時氣體壓強(qiáng)為p0，因此直線AB的斜率為，A、B、D正確；在接近0 K時，氣體已液化，因此不滿足查理定律，壓強(qiáng)不為零，C錯誤；壓強(qiáng)p與溫度t的關(guān)系是線性關(guān)系而不是成正比，E錯誤【答案】ABD3如圖2­4­7所示，甲、乙為一定質(zhì)

7、量的某種氣體的等容或等壓變化圖像，關(guān)于這兩個圖像的正確說法是甲乙圖2­4­7A甲是等壓線，乙是等容線B乙圖中p ­t線與t軸交點對應(yīng)的溫度是273.15 ，而甲圖中V­t線與t軸的交點不一定是273.15 C由乙圖可知，一定質(zhì)量的氣體，在任何情況下都是p與t成直線關(guān)系D乙圖說明溫度每升高1 ，壓強(qiáng)增加一樣，但甲圖說明隨溫度的升高壓強(qiáng)不變E由甲圖說明溫度每升高1 ，體積的增加一樣，但乙圖說明隨溫度的升高體積不變【解析】由查理定律pCTCt273.15及蓋呂薩克定律VCTCt273.15可知，甲圖是等壓線，乙圖是等容線，故A正確；由“外推法可知兩種圖線的反向

8、延長線與t軸的交點溫度為273.15 ，即熱力學(xué)溫度的0 K，故B錯；查理定律及蓋呂薩克定律是氣體的實驗定律，都是在溫度不太低、壓強(qiáng)不太大的條件下得出的，當(dāng)壓強(qiáng)很大，溫度很低時，這些定律就不成立了，故C錯；由于圖線是直線，故D、E正確【答案】ADEp ­圖像、p ­T圖像、V­T圖像在原點附近都要畫成虛線.氣體實驗定律的微觀解釋1玻意耳定律一定質(zhì)量的理想氣體，溫度保持不變時，分子的平均動能是一定的在這種情況下，體積減小時，單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多，氣體的壓強(qiáng)增大2查理定律一定質(zhì)量的理想氣體，體積保持不變時，單位體積內(nèi)的分子數(shù)保持不變在這種情況下，溫度升高時，分子的平

9、均動能增大，氣體的壓強(qiáng)也增大3蓋呂薩克定律一定質(zhì)量的理想氣體，溫度升高時，分子的平均動能增大只有氣體的體積同時增大，使單位體積內(nèi)的分子數(shù)減少，才可能保持壓強(qiáng)不變1溫度升高時，分子平均動能增大2單位體積內(nèi)分子數(shù)增多，氣體壓強(qiáng)一定增大×3氣體溫度升高時，所有氣體分子的速率都增大×把小皮球拿到火爐上面烘烤一下，它就會變得更硬一些假設(shè)忽略球的體積的變化你有這種體驗嗎？你怎樣解釋這種現(xiàn)象？【提示】小皮球內(nèi)單位體積的氣體分子數(shù)沒發(fā)生變化，把小皮球拿到火上烘烤，意味著球內(nèi)氣體分子的平均動能變大，故氣體的壓強(qiáng)增大，球變得比原來硬一些1玻意耳定律1宏觀表現(xiàn)：一定質(zhì)量的氣體，在溫度保持不變時，

10、體積減小，壓強(qiáng)增大；體積增大，壓強(qiáng)減小2微觀解釋：一定質(zhì)量m的理想氣體，其分子總數(shù)N是一個定值，當(dāng)溫度T保持不變時，那么分子的平均速率v也保持不變當(dāng)其體積V增大為原來的幾倍時，那么單位體積內(nèi)的分子數(shù)n變?yōu)樵瓉淼膸追种?，因此氣體的壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉淼膸追种?；反之，假設(shè)體積減小為原來的幾分之一，那么壓強(qiáng)增大為原來的幾倍，即壓強(qiáng)與體積成反比這就是玻意耳定律2查理定律1宏觀表現(xiàn)：一定質(zhì)量的氣體，在體積保持不變時，溫度升高，壓強(qiáng)增大；溫度降低，壓強(qiáng)減小2微觀解釋：一定質(zhì)量m的氣體的總分子數(shù)N是一定的，體積V保持不變時其單位體積內(nèi)的分子數(shù)n也保持不變當(dāng)溫度T升高時，其分子運(yùn)動的平均速率v增大，那么氣體壓強(qiáng)p

11、增大；反之，當(dāng)溫度T降低時，氣體壓強(qiáng)p減小3蓋呂薩克定律1宏觀表現(xiàn)：一定質(zhì)量的氣體，在壓強(qiáng)不變時，溫度升高，體積增大；溫度降低，體積減小2微觀解釋：一定質(zhì)量m的理想氣體的總分子數(shù)N是一定的，要保持壓強(qiáng)p不變，當(dāng)溫度T升高時，全體分子運(yùn)動的平均速率v會增大，那么單位體積內(nèi)的分子數(shù)n一定要減小否那么壓強(qiáng)不可能不變，因此氣體體積V一定增大；反之當(dāng)溫度降低時，同理可推出氣體體積一定減小4對于一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)它的壓強(qiáng)和體積發(fā)生變化時，以下說法正確的選項是A壓強(qiáng)和體積都增大時，其分子平均動能不可能不變B壓強(qiáng)和體積都增大時，其分子平均動能有可能減小C壓強(qiáng)和體積都增大時，其分子的平均動能一定增大D壓強(qiáng)增大，

12、體積減小時，其分子平均動能一定不變E壓強(qiáng)減小，體積增大時，其分子平均動能可能增大【解析】質(zhì)量一定的氣體，分子總數(shù)不變，體積增大，單位體積內(nèi)的分子數(shù)減??；體積減小，單位體積內(nèi)的分子數(shù)增大，根據(jù)氣體壓強(qiáng)與單位體積內(nèi)分子數(shù)和分子的平均動能這兩個因素的關(guān)系，可判斷A、C、E正確，B、D錯誤【答案】ACE5在一定的溫度下定質(zhì)量的氣體體積減小時，氣體的壓強(qiáng)增大，以下說法不正確的選項是【導(dǎo)學(xué)號：74320196】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都變大D氣體密度增大，單位體積內(nèi)分子重量變大E一定溫度下，氣體

13、分子的平均速率不變【解析】氣體壓強(qiáng)的微觀表現(xiàn)是氣體分子在單位時間內(nèi)對單位面積器壁的碰撞次數(shù)，是由分子的平均動能和單位體積內(nèi)的分子數(shù)共同決定的溫度不變一定說明氣體分子的平均動能不變，氣體體積減小時單位體積內(nèi)分子數(shù)增多，故氣體的壓強(qiáng)增大故A、E正確，選項為B、C、D.【答案】BCD6如圖2­4­8所示，一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A沿平行縱軸的直線變化到狀態(tài)B，那么它的狀態(tài)變化過程的以下說法不正確的選項是圖2­4­8A氣體的溫度不變B氣體的內(nèi)能增加C氣體的分子平均速率減小D氣體分子在單位時間內(nèi)與器壁單位面積上碰撞的次數(shù)不變E氣體分子在單位時間內(nèi)與器壁單位面積上碰

14、撞的次數(shù)增加【解析】從p ­V圖像中的AB圖線看，氣體狀態(tài)由A變到B為等容升壓，根據(jù)查理定律，一定質(zhì)量的氣體當(dāng)體積不變時，壓強(qiáng)跟熱力學(xué)溫度成正比，所以壓強(qiáng)增大，溫度升高，A錯誤一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能僅由溫度決定，所以氣體的溫度升高，內(nèi)能增加，B正確氣體的溫度升高，分子平均速率增大，C錯誤氣體壓強(qiáng)增大，那么氣體分子在單位時間內(nèi)與器壁單位面積上碰撞的次數(shù)增加，D錯誤，E正確【答案】ACD1宏觀量溫度的變化對應(yīng)著微觀量分子動能平均值的變化宏觀量體積的變化對應(yīng)著氣體分子密集程度的變化2壓強(qiáng)的變化可能由兩個因素引起，即分子熱運(yùn)動的平均動能和分子的密集程度，可以根據(jù)氣體變化情況選擇相應(yīng)的實驗定

15、律加以判斷理想氣體1理想氣體在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都遵從氣體實驗定律的氣體2理想氣體與實際氣體在溫度不低于零下幾十?dāng)z氏度、壓強(qiáng)不超過大氣壓的幾倍的條件下，把實際氣體當(dāng)做理想氣體來處理1實際氣體在常溫常壓下可看做理想氣體2能嚴(yán)格遵守氣體實驗定律的氣體是理想氣體3理想氣體在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都遵從氣體實驗定律在消費和生活實際中是否存在理想氣體？研究理想氣體有何意義？【提示】理想氣體是一種理想模型，實際中并不存在理想氣體是對實際氣體的科學(xué)抽象，考慮主要因素，忽略次要因素，使氣體狀態(tài)變化的問題易于分析和計算1理想氣體：理想氣體是對實際氣體的一種科學(xué)抽象，就像質(zhì)點模型一樣，是一種理想模型，實際并不存在

16、2特點1嚴(yán)格遵守氣體實驗定律及理想氣體狀態(tài)方程2理想氣體分子本身的大小與分子間的間隔 相比可忽略不計，分子不占空間，可視為質(zhì)點3理想氣體分子除碰撞外，無互相作用的引力和斥力4理想氣體分子無分子勢能，內(nèi)能等于所有分子熱運(yùn)動的動能之和，只和溫度有關(guān)3理想氣體狀態(tài)方程與氣體實驗定律的關(guān)系7關(guān)于理想氣體，以下說法正確的選項是A理想氣體能嚴(yán)格遵守氣體實驗定律B實際氣體在溫度不太高、壓強(qiáng)不太大的情況下，可看成理想氣體C實際氣體在溫度不太低、壓強(qiáng)不太大的情況下，可看成理想氣體D所有的實際氣體在任何情況下，都可以看成理想氣體E一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能的變化只與溫度有關(guān)【解析】理想氣體是在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都能

17、遵守氣體實驗定律的氣體，A選項正確它是實際氣體在溫度不太低、壓強(qiáng)不太大情況下的抽象，故C正確；理想氣體分子除碰撞外，無互相作用的引力和斥力，故無分子勢能的變化，故E正確【答案】ACE8我國“蛟龍?zhí)柹詈Ｌ綔y船載人下潛超過7 000 m，再創(chuàng)載人深潛新紀(jì)錄在某次深潛實驗中，“蛟龍?zhí)柼綔y到990 m深處的海水溫度為280 K某同學(xué)利用該數(shù)據(jù)來研究氣體狀態(tài)隨海水深度的變化如圖2­4­9所示，導(dǎo)熱良好的汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的氣體，不計活塞的質(zhì)量和摩擦，汽缸所處海平面的溫度T0300 K，壓強(qiáng)p01 atm，封閉氣體的體積V03 m3.假如將該汽缸下潛至990 m深處，此過程中封閉氣體可視為理想氣體求990 m深處封閉氣體的體積1 atm相當(dāng)于10 m深的海水產(chǎn)生的壓強(qiáng)圖2­4­9【解析】當(dāng)汽缸下潛至990 m時，設(shè)封閉氣體的壓強(qiáng)為p，溫度為T，體積為V，由題意可知p100 atm根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程得代入數(shù)據(jù)得V2.8×102 m3.【答案】2.8×102 m31理想氣體是一種