物理《学习方略》配套课件理想气体的状态方程人教版选修.ppt

1、3 理想气体的状态方程1.1.了解理想气体的模型，并知道实际气体在什么情况下可以看了解理想气体的模型，并知道实际气体在什么情况下可以看成理想气体成理想气体.2.2.能够从气体定律推出理想气体的状态方程能够从气体定律推出理想气体的状态方程.3.3.掌握理想气体状态方程的内容和表达式，并能应用方程解决掌握理想气体状态方程的内容和表达式，并能应用方程解决实际问题实际问题.重点：重点：1.1.理想气体的成立条件理想气体的成立条件.2.2.理想气体的状态方程理想气体的状态方程.难点：用理想气体的状态方程解决实际问题难点：用理想气体的状态方程解决实际问题.一、理想气体一、理想气体1.1.定义：在定义：在_

2、温度、温度、_压强下都严格遵从气体实验定律压强下都严格遵从气体实验定律的气体的气体.2.2.理想气体与实际气体理想气体与实际气体任何任何任何任何【想一想】【想一想】在实际生活中理想气体是否真的存在？有何意义？在实际生活中理想气体是否真的存在？有何意义？提提示示：不不存存在在.是是一一种种理理想想化化模模型型，不不会会真真的的存存在在，是是对对实实际际气体的科学抽象气体的科学抽象.二、理想气体的状态方程二、理想气体的状态方程1.1.内容：一定质量的某种理想气体，在从一个状态变化到另一内容：一定质量的某种理想气体，在从一个状态变化到另一个状态时，压强跟体积的个状态时，压强跟体积的_与热力学温度的与

3、热力学温度的_保持不变保持不变.2.2.公式：公式：=或或 =恒量恒量._ _ _ _ _ _3.3.适用条件：一定适用条件：一定_的理想气体的理想气体.比值比值乘积乘积质量质量【判一判】【判一判】（1 1）一定质量的气体体积、压强不变，只有温度升高）一定质量的气体体积、压强不变，只有温度升高.（）（2 2）一定质量的气体温度不变时，体积、压强都增大）一定质量的气体温度不变时，体积、压强都增大.（）（3 3）一定质量的气体，体积、压强、温度都可以变化）一定质量的气体，体积、压强、温度都可以变化.（）提示：提示：（1 1）描述气体的三个状态参量只有一个变化是不可能）描述气体的三个状态参量只有一个

4、变化是不可能的，（的，（1 1）错误）错误.（2 2）一定质量的气体温度不变时，压强与体积成反比，（）一定质量的气体温度不变时，压强与体积成反比，（2 2）错误错误.（3 3）由理想气体的状态方程可知一定质量的气体，体积、压）由理想气体的状态方程可知一定质量的气体，体积、压强、温度都可以变化，（强、温度都可以变化，（3 3）正确）正确.理想气体的状态方程理想气体的状态方程【探【探究究导引】导引】一定质量的理想气体在外界条件发生变化时，其状态会发生变一定质量的理想气体在外界条件发生变化时，其状态会发生变化，请思考以下几个问题：化，请思考以下几个问题：（1 1）可以用哪些参量来描述气体的状态？）可

5、以用哪些参量来描述气体的状态？（2 2）气体的状态发生变化时这些状态参量遵守什么规律？）气体的状态发生变化时这些状态参量遵守什么规律？【要点整合】【要点整合】1.1.理想气体的特点理想气体的特点理想气体是一种理想模型，是实际气体的一种近似，就像质点、理想气体是一种理想模型，是实际气体的一种近似，就像质点、点电荷模型一样，突出问题的主要方面，忽略次要方面，是物点电荷模型一样，突出问题的主要方面，忽略次要方面，是物理学中常用的方法理学中常用的方法.（1 1）严格遵守气体实验定律及理想气体状态方程）严格遵守气体实验定律及理想气体状态方程.（2 2）理想气体分子本身的大小与分子间的距离相比忽略不计，）

6、理想气体分子本身的大小与分子间的距离相比忽略不计，分子视为质点分子视为质点.（3 3）理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力，故）理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力，故无分子势能的变化，一定质量的理想气体内能的变化只与温度无分子势能的变化，一定质量的理想气体内能的变化只与温度有关有关.2.2.理想气体状态方程与气体实验定律理想气体状态方程与气体实验定律【特【特别别提醒】提醒】（1 1）在温度不太低，压强不太大时，实际气体）在温度不太低，压强不太大时，实际气体可以当成理想气体来处理可以当成理想气体来处理.（2 2）在涉及气体的状态参量关系时往往将实际气体当做理想）在涉及气体的状态

7、参量关系时往往将实际气体当做理想气体处理，但这时往往关注的是气体质量是否一定气体处理，但这时往往关注的是气体质量是否一定.【典例【典例1 1】（】（20122012泉州高二检测）泉州高二检测）一水银气压计中混进了空气，因而一水银气压计中混进了空气，因而在在27 27，外界大气压为，外界大气压为758 mmHg 758 mmHg 时，这个水银气压计的读数为时，这个水银气压计的读数为738 mmHg738 mmHg，此时管中水银面距管顶，此时管中水银面距管顶80 mm80 mm，当温度降至，当温度降至-3-3 时，这个气压计的读数为时，这个气压计的读数为743 mmHg743 mmHg，求此时的实

8、际大气压值为多少求此时的实际大气压值为多少mmHgmmHg？【思路点拨】【思路点拨】解答本题应注意以下三点：解答本题应注意以下三点：关键点关键点（1 1）研究对象是混入水银气压计中的空气）研究对象是混入水银气压计中的空气.（2 2）确定被封闭气体始末两个状态气体的压强及温度和体积）确定被封闭气体始末两个状态气体的压强及温度和体积.（3 3）根据理想气体状态方程确定初、末状态各参量的关系）根据理想气体状态方程确定初、末状态各参量的关系.【规范解答】【规范解答】初状态：初状态：p p1 1=（758-738758-738）mmHg=20 mmHg mmHg=20 mmHg，V V1 1=80S m

9、m=80S mm3 3（S S是管的横截面积）是管的横截面积）T T1 1=（273+27273+27）K=300 K K=300 K末状态：末状态：p p2 2=p-743 mmHg=p-743 mmHgV V2 2=（738+80738+80）S mmS mm3 3-743S mm-743S mm3 3=75S mm=75S mm3 3T T2 2=273 K+=273 K+（-3-3）K=270 K K=270 K根据理想气体的状态方程根据理想气体的状态方程 得得解得：解得：p=762.2 mmHgp=762.2 mmHg答案：答案：762.2 mmHg762.2 mmHg【总结提升】【

10、总结提升】应用理想气体状态方程解题的一般步骤应用理想气体状态方程解题的一般步骤（1 1）明确研究对象，即一定质量的理想气体）明确研究对象，即一定质量的理想气体.（2 2）确定气体在始末状态的参量）确定气体在始末状态的参量p p1 1、V V1 1、T T1 1及及p p2 2、V V2 2、T T2 2.（3 3）由状态方程列式求解）由状态方程列式求解.（4 4）讨论结果的合理性）讨论结果的合理性.理想气体三种状态变化的图象描述理想气体三种状态变化的图象描述【探究【探究导导引引】一定质量的理想气体经历如图所示的一系列一定质量的理想气体经历如图所示的一系列过程过程abab、bcbc、cdcd和和

11、dada，这四段过程在，这四段过程在p-Tp-T图图上都是直线段，其中上都是直线段，其中abab的延长线通过坐标原的延长线通过坐标原点，点，bcbc垂直于垂直于abab，而，而cdcd平行于平行于abab，结合图象，结合图象思考以下问题：思考以下问题：（1 1）abab过程中气体体积怎样变化？过程中气体体积怎样变化？（2 2）b b、c c两状态的气体体积哪一个大？两状态的气体体积哪一个大？【要点整合】【要点整合】1.1.一定质量的气体不同图象的比较一定质量的气体不同图象的比较名 称图 象特 点其他图象等温线p-Vp-Vp-1/Vp-1/VpV=CTpV=CT（C C为常量）为常量）即即pVp

12、V之积越大的等之积越大的等温线对应的温度越温线对应的温度越高，离原点越远高，离原点越远 斜率斜率k=CTk=CT即斜率越大，对应即斜率越大，对应的温度越高的温度越高名 称图 象特 点其他图象等容线p-Tp-Tp-tp-t图线的延长线均过图线的延长线均过点（点（-273-273，0 0），），斜率越大，对应的斜率越大，对应的体积越小体积越小 斜率斜率即斜率越大，对应即斜率越大，对应的体积越小的体积越小名 称图 象特 点其他图象等压线V V-T TV V-t t 斜率斜率即斜率越大，对应即斜率越大，对应的压强越小的压强越小V V与与t t成线性关系，成线性关系，但不成正比，图线但不成正比，图线延长

13、线均过点延长线均过点（-273-273，0 0），斜），斜率越大，对应的压率越大，对应的压强越小强越小 2.2.一般状态变化图象的处理方法，化一般状态变化图象的处理方法，化“一般一般”为为“特殊特殊”，如，如图是一定质量的某种气体的状态变化过程图是一定质量的某种气体的状态变化过程ABCA.ABCA.在在V-TV-T图图线上，等压线是一簇延长线过原点的直线，过线上，等压线是一簇延长线过原点的直线，过A A、B B、C C三点作三点作三条等压线分别表示三个等压过程三条等压线分别表示三个等压过程p pAAppBBppCC，即，即p pA AppB B p pC C，所以，所以ABAB压强增大，温度降

14、低，体积减小，压强增大，温度降低，体积减小，BCBC温度升高，温度升高，体积减小，压强增大，体积减小，压强增大，CACA温度降低，体积增大，压强减小温度降低，体积增大，压强减小.【特别提醒】【特别提醒】图象问题要利用好几条线，如图象问题要利用好几条线，如V-tV-t、p-tp-t的延长线的延长线及及p-1/Vp-1/V、p-Tp-T、V-TV-T过原点的线，还有与两个轴平行的辅助线过原点的线，还有与两个轴平行的辅助线.【典例【典例2 2】如图所示，水平放置的汽缸内壁光滑，活塞厚度不】如图所示，水平放置的汽缸内壁光滑，活塞厚度不计，在计，在A A、B B两处设有限制装置，使活塞只能在两处设有限制

15、装置，使活塞只能在A A、B B之间运动，之间运动，B B左面汽缸的容积为左面汽缸的容积为V V0 0.A.A、B B之间的容积为之间的容积为0.1V0.1V0 0，开始时活塞，开始时活塞在在B B处，缸内气体的压强为处，缸内气体的压强为0.9p0.9p0 0（p p0 0为大气压强），温度为为大气压强），温度为297 K297 K，现缓慢加热汽缸内气体，直至，现缓慢加热汽缸内气体，直至399.3 K.399.3 K.求：求：（1 1）活塞刚离开）活塞刚离开B B处时的温度处时的温度T TB B.（2 2）缸内气体最后的压强）缸内气体最后的压强p p3 3.（3 3）在图中画出整个过程的）在图

16、中画出整个过程的p-Vp-V图线图线.【思路点拨】【思路点拨】解答本题应注意以下两点：解答本题应注意以下两点：关键点关键点（1 1）活活塞塞刚刚离离开开B B处处时时，此此时时封封闭闭气气体体的的压压强强为为p p0 0,而而刚刚离离开开时体积仍为时体积仍为V V0 0.（2 2）最后活塞被）最后活塞被A A处装置卡住，气体体积为处装置卡住，气体体积为1.1V1.1V0 0.【规范解答】【规范解答】（1 1）活塞刚离开）活塞刚离开B B处时，体积不变，封闭气体的处时，体积不变，封闭气体的压强为压强为p p2 2=p=p0 0,由查理定律得由查理定律得:解得解得T TB B=330 K.=330 K.（2 2）以封闭气体为研究对象，活塞开始在）以封闭气体为研究对象，活塞开始在B B处时，处时，p p1 1=0.9p=0.9p0 0,V V1 1=V=V0 0,T,T1 1=297 K;=297 K;活塞最后在活塞最后在A A处时：处时：V V3 3=1.1V=1.1V0 0,T,T3 3=399.3 K,=399.3 K,由理想气体状态方程得由理想气体状态方程得 故故（3 3）如图所示，