选修3-3理想气体的状态方程.ppt

1、【问问1】三大气体实验定律内容是什么？三大气体实验定律内容是什么？公式：公式：pV=C12、査理定律：、査理定律：公式：公式：1、玻意耳定律：、玻意耳定律：3、盖、盖-吕萨克定律：吕萨克定律：公式：公式：【问问2 2】这些定律的适用范围是什么？这些定律的适用范围是什么？温度不太温度不太温度不太温度不太低低低低，压强不太，压强不太，压强不太，压强不太大大大大.一一.理想气体理想气体 设想有这样一种气体，它在设想有这样一种气体，它在任何温度任何温度和和任何压任何压强强下都下都能严格地遵从能严格地遵从气体实验定律气体实验定律,我们把这样我们把这样的气体叫做的气体叫做“理想气体理想气体”实际理想气体具

2、有那些特点呢？实际理想气体具有那些特点呢？1 1、理想气体是不存在的，是一种理想模型。、理想气体是不存在的，是一种理想模型。2 2、在温度不太低、在温度不太低,压强不太大时实际气体都压强不太大时实际气体都可看成是理想气体。可看成是理想气体。3 3、不考虑分子大小、不考虑分子力及分子势能、不考虑分子大小、不考虑分子力及分子势能 只考虑分子动能只考虑分子动能一定质量一定质量的理想气体的的理想气体的内能内能仅仅由温度由温度决定决定 与气体的体积无关与气体的体积无关.【问题问题3】如果某种气体的三个状态如果某种气体的三个状态参量（参量（p、V、T）都发生了变化，它）都发生了变化，它们之间又遵从什么规律

3、呢？们之间又遵从什么规律呢？P24页，思考与讨论，你来推导，试试看如图示，一定质量的某种理想气体如图示，一定质量的某种理想气体从从A到到B经历了一个等温过程，经历了一个等温过程，从从B到到C经历了一个等容过程。经历了一个等容过程。分别用分别用pA、VA、TA和和pB、VB、TB以及以及pC、VC、TC表示气体在表示气体在A、B、C三个状态的状态参量，三个状态的状态参量，那么那么A、C状态的状态参量间有何关系呢？状态的状态参量间有何关系呢？0 pVABC TA=TB推导过程推导过程从从AB为等温变化：由玻意耳定律为等温变化：由玻意耳定律p pA AV VA A=p=pB BV VB B从从BC为

4、等容变化：由查理定律为等容变化：由查理定律0pVA AB BC C又又TA=TB VB=VC解得：解得：二、理想气体的状态方程二、理想气体的状态方程1 1、内容：、内容：一定质量一定质量的某种理想气体在从一个状态变的某种理想气体在从一个状态变化到另一个状态时，尽管化到另一个状态时，尽管p、V、T都可能改变，但是都可能改变，但是压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。2、公式：、公式：或或3、使用条件、使用条件:一定质量一定质量的某种的某种理想气体理想气体.4 4、推论：、推论：（1 1）气体密度式）气体密度式（2 2）分压定律（一定质量的气体分成

5、）分压定律（一定质量的气体分成n n份）份）关关于于理理想想气气体体的的性性质质，下下列列说说法法中中正确的是正确的是()A理理想想气气体体是是一一种种假假想想的的物物理理模模型型，实际并不存在实际并不存在B理理想想气气体体的的存存在在是是一一种种人人为为规规定定，它它是一种严格遵守气体实验定律的气体是一种严格遵守气体实验定律的气体C一一定定质质量量的的理理想想气气体体，内内能能增增大大，其温度一定升高其温度一定升高D氦氦是是液液化化温温度度最最低低的的气气体体，任任何何情情况下均可视为理想气体况下均可视为理想气体ABC例题一例题一:注意方程中各物理量的单位注意方程中各物理量的单位T必须是热力

6、学温度，必须是热力学温度，公式两边中公式两边中p和和V单位必须统一，但不一定是国际单位单位必须统一，但不一定是国际单位例题例题2:2:一水银气压计中混进了空气，因而在一水银气压计中混进了空气，因而在27，外界大气压为，外界大气压为758758mmHg时，这个水银气时，这个水银气压计的读数为压计的读数为738738mmHg，此时管中水银面距管，此时管中水银面距管顶顶8080mm，当温度降至，当温度降至-3时，这个气压计的读时，这个气压计的读数为数为743743mmHg，求此时的实际大气压值为多少，求此时的实际大气压值为多少毫米汞柱？毫米汞柱？T1=273+27=300 KT2=270K得：得：p

7、=762.2 mmHg解：以混进水银气压计的空气为研究对象解：以混进水银气压计的空气为研究对象解：以混进水银气压计的空气为研究对象解：以混进水银气压计的空气为研究对象初状态：初状态：初状态：初状态：末状态：末状态：末状态：末状态：由理想气体状态方程得：由理想气体状态方程得：由理想气体状态方程得：由理想气体状态方程得：如图所示，一定质量的理想气体，由状态如图所示，一定质量的理想气体，由状态A沿直线沿直线AB变化到变化到B，在此过程中，气体分，在此过程中，气体分子的平均速率的变化情况是（子的平均速率的变化情况是（）练习：练习：V/L1231230p/atmABCA、不断增大、不断增大B、不断减小、

8、不断减小C、先减小后增大、先减小后增大D、先增大后减小、先增大后减小D【例例3】如如图图1，一一端端封封闭闭、粗粗细细均均匀匀的的U形形玻玻璃璃管管开开口口向向上上竖竖直直放放置置，管管内内用用水水银银将将一一段段气气体体封封闭闭在在管管中中当当温温度度为为280 K时时，被被封封闭闭的的气气柱柱长长L22 cm，两边水银柱高度差，两边水银柱高度差 h16 cm，大气压强，大气压强p076 cmHg.(1)为为使使左左端端水水银银面面下下降降3cm，封封闭闭气气体温度应变为多少？体温度应变为多少？(2)封封闭闭气气体体的的温温度度重重新新回回到到280K后后，为为使使封封闭闭气气柱柱长长度度变

9、变为为20cm，需需向向开口端注入的水银柱长度为多少？开口端注入的水银柱长度为多少？1一定质量的理想气体的各种图象三、理想气体状态方程与气体图象三、理想气体状态方程与气体图象【例例4】(多多选选)一一定定质量量理理想想气气体体的的状状态经历了了如如图所所示示的的ab、bc、cd、da四四个个过程程，其其中中ab与与竖直直轴平平行行，bc的的延延长线通通过原原点点，cd与与水水平平轴平行，平行，da与与bc平行，平行，则()Aab过程中气体温度不程中气体温度不变Bab过程中气体体程中气体体积减少减少Cbc过程中气体体程中气体体积保持不保持不变Dda过程中气体体程中气体体积增大增大答案答案ACD5

10、、一一定定质量量的的理理想想气气体体，由由状状态A沿沿直直线变化化到到状状态C，如如图所所示示，则气气体体在在A、B、C三三个个状状态中的温度之比中的温度之比为（）A.1:1:1 B.1:2:3 C.3:4:3 D.4:3:4C6.一一定定质质量量的的理理想想气气体体，由由初初始始状状态态A开开始始，按按图图中中箭箭头头所所示示的的方方向向进进行行了了一一系系列列状状态态变变化化，最最后后又又回回到到初初始始状状态态A，即即ABCA(其其中中BC与与纵纵轴轴平平行，行，CA与横轴平行与横轴平行)，这一过程称为一个循环，则：，这一过程称为一个循环，则：(1)由由AB，气气体体分分子子的的平平均均

11、动能能_(填填“增增大大”、“减减小小”或或“不不变”)(2)由由BC，气气体体的的内内能能_(填填“增大增大”、“减小减小”或或“不不变”)答案：(1)增大(2)减小【例例7】用用销钉固固定定的的活活塞塞把把容容器器分分成成A、B两两部部分分，其其容容积之之比比VA VB2 1，如如图所所示示，起起初初A中中有有温温度度为127、压强强为1.8105 Pa的的空空气气，B中中有有温温度度为27、压强强为1.2105 Pa的的空空气气，拔拔去去销钉，使使活活塞塞可可以以无无摩摩擦擦地地移移动但但不不漏漏气气，由由于于容容器器壁壁缓慢慢导热，最最后后两两部部分分空空气气都都变成成室室温温27，活

12、活塞塞也也停停住住，求求最最后后A、B中中气气体体的的压强强【例例8】氧氧气气瓶瓶的的容容积积是是40L，其其中中氧氧气气的的压压强强是是130atm，规规定定瓶瓶内内氧氧气气压压强强降降到到10 atm时时就就要要重重新新充充氧氧，有有一一个个车车间间，每每天天需需要要用用1 atm的的氧氧气气400 L，这这瓶瓶氧氧气气能能用用几几天天？假假定定温度不变温度不变答案答案12天天9.如如图甲甲所所示示，一一导热性性能能良良好好、内内壁壁光光滑滑的的汽汽缸缸水水平平放放置置，横横截截面面积为S2103 m2、质量量为m4 kg、厚厚度度不不计的的活活塞塞与与汽汽缸缸底底部部之之间封封闭了了一一

13、部部分分理理想想气气体体，此此时活活塞塞与与汽汽缸缸底底部部之之间的的距距离离为24 cm，在在活活塞塞的的右右侧12 cm处有有一一对与与汽汽缸缸固固定定连接接的的卡卡环，气气体体的的温温度度为300 K，大大气气压强强p01.0105 Pa.现将将汽汽缸缸竖直直放放置置，如如图乙乙所所示示，取取g10 m/s2.求：求：(1)活塞与汽缸底部活塞与汽缸底部之之间的距离；的距离；(2)加加热到到675 K时封封闭气体的气体的压强强10.U形形管管两两臂臂粗粗细不不同同，开开口口向向上上，封封闭的的粗粗管管横横截截面面积是是开开口口的的细管管的的三三倍倍，管管中中装装入入水水银，大大气气压为76

14、 cmHg.开开口口管管中中水水银面面到到管管口口距距离离为11 cm，且且水水银面面比比封封闭管管内内高高4 cm，封封闭管管内内空空气气柱柱长为11 cm，如如图2所所示示现在在开开口口端端用用小小活活塞塞封封住住，并并缓慢慢推推动活活塞塞，使使两两管管液液面面相相平平，推推动过程程中中两两管的气体温度始管的气体温度始终不不变，试求：求：(1)粗管中气体的最终压强；粗管中气体的最终压强；(2)活塞推动的距离活塞推动的距离 小结：小结：一、理想气体：一、理想气体：在在任何温度任何温度任何温度任何温度和和任何压强任何压强任何压强任何压强下都下都能严格地遵从能严格地遵从能严格地遵从能严格地遵从气

15、体实气体实验定律的气体验定律的气体二、理想气体的状态方程二、理想气体的状态方程二、理想气体的状态方程二、理想气体的状态方程或或注：注：注：注：恒量恒量恒量恒量C C由理想气体的由理想气体的由理想气体的由理想气体的质量质量质量质量和和和和种类种类种类种类决定，即由气体决定，即由气体决定，即由气体决定，即由气体的的的的物质的量物质的量物质的量物质的量决定决定决定决定气体密度式：气体密度式：三、三、三、三、克拉珀龙方程克拉珀龙方程克拉珀龙方程克拉珀龙方程或或 摩尔气体常量：摩尔气体常量：摩尔气体常量：摩尔气体常量：P P(atm),V(L):(atm),V(L):R=0.082 R=0.082 atmL/molKatmL/molKP P(Pa),V(m(Pa),V(m3 3):):R=8.31 R=8.31 J/molKJ/molK