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1、8.3 理想气体的状态方程,气体实验定律,玻意耳定律,查理定律,盖.吕萨克定律,问题1.气体实验定律成立条件?,一定质量的某种气体在压强不太大,温度不太低时遵守,问题2.压强很大、温度很低时,一.理想气体,为了研究方便,假设这样一种气体,它在任何温度和任何压强下都能严格地遵循气体实验定律,我们把这样的气体叫做“理想气体”.,(1)理解:理想气体是为了方便研究问题提出的一种理想模型,是实际气体的一种近似,就像力学中质点、电学中点电荷模型一样,突出矛盾的主要方面,忽略次要方面,从而认识物理现象的本质,是物理学中常用的方法,(2)特点 严格遵守气体实验定律及理想气体状态方程 理想气体每个分子可看成弹
2、性小球,分子本身的大小与分子间的距离相比可以忽略不计,分子可视为质点 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,理想气体的内能等于所有分子热运动的动能之和,一定质量的理想气体的内能只与温度有关,与气体的体积无关.,1、在常温常压下,大多数实际气体,尤其是那些不易液化的气体如氢气、氧气、氮气、氦气等都可以近似地看成理想气体. 2、在温度不低于负几十摄氏度,压强不超过大气压的几倍时,很多气体都可当成理想气体来处理.,理想气体是不存在的.,如图所示,一定质量的某种理想气体从A到B经历了一个等温过程,从B到C经历了一个等容过程。分别用pA、VA、TA和pB、VB、TB以及pC、VC、
3、TC表示气体在A、B、C三个状态的状态参量,那么A、C状态的状态参量间有何关系呢?,思考与讨论,推导过程,从AB为等温变化:由玻意耳定律,pAVA=pBVB,从BC为等容变化:由查理定律,又TA=TB VB=VC,解得:,二.理想气体的状态方程,一定质量的理想气体的压强、体积的乘积与热力学温度的比值是一个常数。C与P、V、T无关。,或,关于理想气体的性质,下列说法中正确的是( ) A理想气体是一种假想的物理模型,实际并不存在 B理想气体的存在是一种人为规定,它是一种严格遵守气体实验定律的气体 C一定质量的理想气体,内能增大,其温度一定升高 D氦是液化温度最低的气体,任何情况下均可视为理想气体,
4、ABC,内径均匀的L形直角细玻璃管,一端封闭,一端开口竖直向上,用水银柱将一定质量空气封存在封闭端内,空气柱长4 cm,水银柱高58 cm,进入封闭端长2 cm,如图所示,温度是87 ,大气压强为75 cmHg,求: (1)在图示位置空气柱的压强 p1. (2)在图示位置,要使空气柱的长度变为3 cm,温度必须降低到多少度?,答案: (1)133 cmHg (2)5 ,三.一定质量的理想气体不同图象的比较,2019/9/27,2.一般状态变化图象的处理方法 基本方法,化“一般”为“特殊”, 如图831是一定质量的某种 气体的状态变化过程ABCA.,图831,在VT图线上,等压线是一簇延长线过原
5、点的直线,过A、B、C三点作三条等压线分别表示三个等压过程pApBpC,即pApBpC,所以AB压强增大,温度降低,体积缩小,BC温度升高,体积减小,压强增大,CA温度降低,体积增大,压强减小,一定质量的理想气体,由状态A变为状态D,其有关数据如图甲所示,若状态D的压强是2104 Pa. (1)求状态A的压强 (2)请在图乙中画出该状态变化过程的pT图象,并分别标出A、B、C、D各个状态,不要求写出计算过程,例、一水银气压计中混进了空气,因而在27,外界大气压为758毫米汞柱时,这个水银气压计的读数为738毫米汞柱,此时管中水银面距管顶80毫米,当温度降至-3时,这个气压计的读数为743毫米汞
6、柱,求此时的实际大气压值为多少毫米汞柱?,代入 有:,分析与解: T1=27+273=300K p1=758-738=20mmHg V1=80mmS,T2=273-3=270K p2=p0-743mmHg V2=80-(743-738)mmS,一定质量的理想气体,处在某一状态,经下列哪个过程后会回到原来的温度( ) A先保持压强不变而使它的体积膨胀,接着保持体积不变而减小压强 B先保持压强不变而使它的体积减小,接着保持体积不变而减小压强 C先保持体积不变而增大压强,接着保持压强不变而使它的体积膨胀 D先保持体积不变而减小压强,接着保持压强不变而使它的体积膨胀,AD,选项D,先V不变p减小,则T
7、降低;再p不变V增大,则T升高;可能实现回到初始温度 综上所述,正确的选项为A、D.,BC,1、一定质量的理想气体,由状态A沿直线变化到状态C,如图所示,则气体在A、B、C三个状态中的温度之比为( ) A. 1:1:1 B. 1:2:3 C. 3:4:3 D. 4:3:4,C,2如图所示,A、B两点代表一定质量理想气体的两个不同的状态,状态A的温度为TA,状态B的温度为TB.由图可知( ) ATA2TB BTB4TA CTB6TA DTB8TA,C,3、如图,一定量的理想气体从状态a沿直线变化到状态b,在此过程中,其压强( ) A逐渐增大 B逐渐减小 C始终不变 D先增大后减小,A,4.一定质
8、量的理想气体,由初始状态A开始,按图中箭头所示的方向进行了一系列状态变化,最后又回到初始状态A,即ABCA(其中BC与纵轴平行,CA与横轴平行),这一过程称为一个循环,则:,(1)由AB,气体分子的平均动能_(填“增大”、“减小”或“不变”) (2)由BC,气体的内能_(填“增大”、“减小”或“不变”),答案: (1)增大 (2)减小,例、如图所示,绝热容器内装有某种理想气体,一无摩擦透热活塞将其分为两部分。初始状态TA=127,TB=207,VB=2VA,经过足够长的时间后,两边温度相等时,两部分气体的体积之比为多少?,3:5,补充:两个重要推论:,推论1:理想气体密度方程,推论2:理想气体状态方程分态式,如果一部分气体(p、V、T)被分成了几部分,状态分别为(p1、V1、T1) (p2、V2、T2)则有:,2、任意质量的理想气体状态方程:PV/TnR (1)n为物质的量,R8.31J/mol.k 摩尔气体常量 (2)该式是任意质量的理想气体状态方程,又叫克拉帕龙方程。,例、已知高山上某处的气压为0.4atm,气温为零下30,则该处每1cm3大气中含有的分子数为多少?(阿伏加德罗常数为6.01023mol-1,标准状态下1mol气体的体积为22.4L),压强:p=1atm,温度:t=0 ,T=273K,