《人教版高中物理选修（33）8.3《理想气体的状态方程》ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版高中物理选修（33）8.3《理想气体的状态方程》ppt课件（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、3 理想气体的状态方程 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 成理想气体 2 能够应用气体实验定律推出理想气体的状态方程 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 实际问题 4 通过由气体的实验定律推出理想气体的状态方程 培养学生 的推理能力和抽象思维能力 重点 理想气体的状态方程及应用 难点 1 理想气体 这一概念的理解 2 理想气体状态方程的推导 一 理想气体 1 理想气体 在 下都遵从气体实验定律 的气体 2 理想气体是一种经科学抽象而建立的 实际气 体在温度不低于零下 压强不超过 时 都可以当成理想气体来处理 任何温度任何压强 理想化模型 几十摄氏度
2、大气压的几倍 二 理想气体的状态方程 1 内容 一定质量的某种理想气体 在从状态1变化到状态2 时 尽管其p V T都可能改变 但是 的乘积与 的比值 2 理想气体状态方程表达式 或 恒量 3 成立条件 一定质量的 压强跟体积 热力学温度保持不变 理想气体 4 理想气体状态方程与实验定律的关系 1 当一定质量理想气体 不变时 由理想气体状态方程得 pV C 即 2 当一定质量理想气体 不变时 由理想气体状态方程得 p T C 即 3 当一定质量理想气体 不变时 由理想气体状态方程得 V T C 即 温度 玻意耳定律 体积 查理定律 压强 盖 吕萨克定律 判一判 1 实际气体在常温常压下都可看做
3、理想气体 2 当一定质量理想气体的温度升高时 气体的内能一定增大 3 一定质量的理想气体从状态1变化到状态2 经历的过程不同 状态参量的变化不同 4 中的C是一个与气体p V T有关的常量 5 一定质量的理想气体状态变化时 不可能只有一个状态参量 发生变化 提示 1 实际气体在常温常压下都遵从气体实验定律 因此 实际气体在常温常压下都可看做理想气体 所以 1 正确 2 对于理想气体的内能只考虑分子动能而不考虑分子势能 当 温度升高时 分子平均动能增大 内能增大 所以 2 正确 3 一定质量的理想气体从状态1变化到状态2时状态参量之间 的关系 只跟这两个状态有关 与中间过程无关 所以 3 错误
4、4 C是一个与气体质量和种类有关而与气体的p V T无关的 常量 所以 4 错误 5 根据理想气体状态方程 可知 当一定质量的理想气 体状态变化时 不可能只有一个状态参量发生变化 所以 5 正 确 理想气体 1 玻意耳定律 查理定律和盖 吕萨克定律是实验定律 三个 定律成立的共同条件是什么 提示 都是在压强不太大 和大气压强相比 温度不太低 和 室温相比 的条件下成立的 2 实际气体严格遵守气体实验定律吗 提示 当气体的压强很大 温度很低 时 由气体实验定律得出的结果和实 际测量的结果有很大的差别 所以实 际气体并不严格遵守气体实验定律 3 实际气体在什么条件下可以当成理想气体来处理 提示 在
5、温度不低于零下几十摄氏度 压强不超过大气压的几 倍时 把实际气体当成理想气体来处理 误差很小 可是计算起 来却简便多了 点拨 理想气体和质 点 点电荷一样都是 物理学中的 理想模 型 知识点拨 1 理想气体的特点 1 宏观上 理想气体是严格遵从气体实验定律的气体 它是一种理想化模 型 2 微观上 理想气体分子本身的大小可以忽略不计 分子可视为质点 理想气体分子除碰撞外 分子间的相互作用力忽略不计 2 理想气体的内能 理想气体的内能只有分子动能 即一定质量的理想气体的内能 完全由温度决定 探究归纳 1 理想气体是一种经科学抽象而建立的理想化模型 2 实际气体在常温常压下都可看做理想气体 典例1
6、关于理想气体的特点 下列说法中正确的是 A 理想气体是一种理想化的物理模型 实际并不存在 B 所有的实际气体在任何情况下 都可以看成理想气体 C 一定质量的理想气体 如果内能增大 其温度一定升高 D 氦气是液化温度最低的气体 所以氦气在任何情况下均可 视为理想气体 思路点拨 解答本题要把握以下三点 1 理想气体的概念 2 实际气体看做理想气体的条件 3 理想气体内能的特点 解析 选A C 理想气体是为了研究气体的方便而建立的一 种理想化模型 实际并不存在 A正确 任何实际气体在温度太 低 压强太大时就不能不考虑分子的大小和分子间的作用力了 这时气体实验定律不再成立 气体也不再是理想气体 所以B
7、和D 错误 一定质量的理想气体的内能只取决于气体的温度 内能增 大 温度一定升高 C正确 变式训练 表中列举了几种常见气体在0 和不同压强下 压强和体积的乘积pV的实验值 实验所取的气体在0 1 013 105 Pa时的体积为1 L pV 1 013 105 Pa L H2N2O2空气 1p1 000 0 1 000 01 000 01 000 0 100p1 069 00 994 10 926 50 973 0 200p1 138 01 138 00 914 01 010 0 500p1 356 51 356 51 156 01 340 0 1 000p1 720 01 720 01 735
8、 51 992 0 p p 1 013 105 Pa 请你从表格所列数据中 分析气体在等温情况下与实验定律 玻 意耳定律 的符合程度 解析 从表中数据可以看出 在气体压强为1 013 105 Pa 到1 013 107 Pa之间时 实验结果与玻意耳定律相差不大 压强超过1 013 107 Pa时 实验值与理论值之间已有显著偏 离 当压强达到1 013 108 Pa时 气体实验定律已完全不能 适用了 答案 见解析 探究理想气体的状态方程 1 推导 理想气体状态方程 可以按照气体先等温变化 后等 容变化两个过程进行 能否按照先等容 后等压的变化过程推 导出理想气体状态方程 如果能 列出推导过程 思
9、路分析 一定质量的某种理想气体由初态 p1 V1 T1 变 化到末态 p2 V2 T2 因气体遵从三个气体实验定律 我们 可以从三个定律中任意选取其中两个 通过一个中间状态 建 立两个方程 解方程消去中间状态参量便可得到理想气体状态 方程 提示 1 能推导出理想气体状态方程 2 先进行等容变 化 由查理定律 再经过等压变化 由盖 吕萨克定律 两公式消去TB 得 即得到理想气体状态方 程 2 理想气体状态方程的推导过程有几种组合方式 说明什么问 题 提示 理想气体状态方程的推导过程有六种组合方式 即 说明从初态到末态各两个状态参量之间的关系 只跟这两个状 态有关 与中间过程无关 误区警示 理想气
10、体状态方程的推导引入了中间状态 学生 很容易错认为初末两个状态参量之间的关系和中间过程有关 这里教师要向学生明确初末两个状态参量之间的关系 只跟这 两个状态有关 与中间过程无关 引入中间过程只是为了方便 研究初末两个状态参量之间存在关系的一种手段而已 3 请根据一定质量的理想气体的状态方程推导出含有密度的表 达式 提示 一定质量的理想气体的状态方程为 等式两 边分别除以被研究气体的质量m 可以得到方程 这 就是一定质量的理想气体的状态方程含有密度的表达式 知识点拨 与恒量C有关的因素 理想气体的状态方程 与恒量C有关的因素有两个 1 理想气体的质量 2 理想气体的种类 也就是说 相同种类的质量
11、相同的理想气体 常量C就相同 规律方法 气体状态方程口诀 研究气体定质量 确定状态找参量 绝对温度用大T 体积就是容积量 压强分析封闭气 牛顿定律帮你忙 状态参量要找准 pV比T是恒量 探究归纳 1 理想气体的状态参量只与初 末状态有关 与中间过程无关 2 一定质量的理想气体状态方程的密度的表达式 典例2 一活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内 初始 时气体体积为3 0 10 3 m3 用DIS实验系统测得此时气体的温 度和压强分别为300 K和1 0 105 Pa 推动活塞压缩气体 稳 定后测得气体的温度和压强分别为320 K和1 6 105 Pa 1 求此时气体的体积 2 保持温度不变 缓
12、慢改变作用在活塞上的力 使气体压强 变为8 0 104 Pa 求此时气体的体积 解析 1 对缸内封闭气体 初态 p1 1 0 105 Pa V1 3 0 10 3 m3 T1 300 K 末态 p2 1 6 105 Pa V2 T2 320 K 由理想气体状态方程可知 所以 2 0 10 3 m3 即末态时气体体积为2 0 10 3m3 2 当气体保持T2不变 变到状态3时为等温变化 最后状态 p3 0 8 105Pa V3由玻意耳定律p2V2 p3V3 得 答案 1 2 0 10 3 m3 2 4 0 10 3 m3 规律方法 应用理想气体状态方程解题的基本步骤 1 根据题意确定一定质量的气
13、体为研究对象 2 确定初末状态 分别找出初 末状态的状态参量 其中 对压强的分析是解题的关键 若研究对象是相互关联的两部分 气体 应注意找出它们压强或体积之间的关系 3 根据状态的变化选用相应的定律建立方程 4 统一各量单位 然后将数值代入方程式求解 用公式 解题时 要求公式两边p V T的单位分别一致即可 不一定采用国际单位 变式训练 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
14、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 解析 选A D 本题应用理想气体状态方程 即可以判 断 选项A 先p不变V增大 则T升高 再V不变p减小 则T降低 可能回到初始温度 A正确 对选项B 先p不变V减小 则T降低 再V不变p减小 则T又降低 不可能回到初始温度 B错误 对 选项C 先V不变p增大 则T升高 再p不变V增大 则T又升高 不可能回到初始温度 C错误 对选项D 先V不变p减小 则T降低 再p不变V增大 则T升高 可能回到初始温度 D正确 温馨提示 对于一定质量的理想气体 可以方便的应用实验 定律或理想气体状态方程解决 但我们也经常遇到两部分气体
15、关联的问题 这时我们要抓住两部分气体之间的联系 正确选 取研究对象 应用状态方程即可解决 典例 2012 杭州高二检测 用钉子固定的活塞把容器分成 A B两部分 其容积之比VA VB 2 1 如图所示 起初A中空气 温度为127 压强1 8 105 Pa B中空气温度为27 压强 为1 2 105 Pa 拔去钉子 使活塞可以无摩擦地移动但不漏气 由于容器壁缓慢导热 最后都 变成室温27 活塞也停住 求最后 A B中气体的压强 考查查内容 用状态态方程解决两部分气体关联问题联问题 思路点拨 解答本题要把握以下四点 1 要正确选择研究对象 2 确定研究对象的始末状态参量 应用气体状态方程解答 3 平衡时 A和B的压强相等 4 A和B的体积和不变 解析 设A B两容器的总体积为3V 对A部分气体 初态 pA 1 8 105Pa VA 2V TA 400K 末态 300 K 由状态方程得 即 对B部分气体 初态 pB 1 2 105 Pa VB V TB 300 K 末态 300 K 由状态方程得 即 又对A B两部分气体 3V 由 联立得 1 3 105 Pa 答案 1 3 105 Pa
