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1、2.4 理想气体的状态方程应用 理想气体的状态图像分析一、对“理想气体”的理解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，是对实际气体的科学抽象2微观上(1)理想气体分子本身的大小可以忽略不计，分子可视为质点(2)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动能之和，一定质量的理想气体内能只与温度有关【特别提醒】(1)一些不易液化的气体，如氢气、氧气、氮气、氦气、空气等，在通常温度、压强下，它们的性质很近似于理想气体，把它们看作理想气体处理(2)对一定质量的理想气体来说，当温度升高时，其内能增大关关于于理理想想气气体体的的性
2、性质质，下下列列说说法法中中正正确确的的是是()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，实实际际并并不不存在存在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，它它是是一一种种严格遵守气体实验定律的气体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，其其温温度度一一定升高定升高D氦氦是是液液化化温温度度最最低低的的气气体体，任任何何情情况况下下均均可可视为理想气体视为理想气体解析：答案：ABC选项选项个性分析个性分析A、B正正确确理想气体是在研究气体性质的过程中建立的一种理理想气体是在研究气体性质的过程中建立的一种理想化模型，
3、现实中并不存在，其具备的特性均是人想化模型，现实中并不存在，其具备的特性均是人为规定的为规定的C正确正确对于理想气体，分子间的相互作用力可忽略不计，对于理想气体，分子间的相互作用力可忽略不计，也就没有分子势能，其内能的变化即为分子动能的也就没有分子势能，其内能的变化即为分子动能的变化，宏观上表现为温度的变化变化，宏观上表现为温度的变化D错误错误实际的不易液化的气体，只有在温度不太低、压强实际的不易液化的气体，只有在温度不太低、压强不太大的条件下才可当成理想气体，在压强很大和不太大的条件下才可当成理想气体，在压强很大和温度很低的情况下，分子的大小和分子间的相互作温度很低的情况下，分子的大小和分子
4、间的相互作用力不能忽略用力不能忽略【反思总结】对物理模型的认识，既要弄清其理想化条件的规定，又要抓住实际问题的本质特征，忽略次要因素，运用理想化模型知识规律，分析解决问题二、一定质量的理想气体不同图象的比较二、一定质量的理想气体不同图象的比较 一一定定质质量量的的理理想想气气体体，由由状状态态A变变为为状状态态D，其其有有关关数数据据如如图图甲甲所所示示，若若状状态态D的的压压强强是是2104 Pa.(1)求状态求状态A的压强的压强(2)请请在在图图乙乙中中画画出出该该状状态态变变化化过过程程的的pT图图象象，并并分分别别标标出出A、B、C、D各各个个状状态态，不不要要求求写写出出计算过程计算
5、过程 答案：答案：(1)4104 Pa(2)如解析图如解析图 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；可能实现回到初始温度综上所述，正确的选项为A、D.解法二：由于此题要经过一系列状态变化后回到初始温度，所以先在pV坐标中画出等温变化图线如图，然后在图线上任选中间一点代
6、表初始状态，根据各个选项中的过程画出图线，如图所示，从图线的发展趋势来看，有可能与原来的等温线相交说明经过变化后可能回到原来的温度选项A、D正确 答案：AD 答案：BC 如如图图甲甲所所示示，水水平平放放置置的的汽汽缸缸内内壁壁光光滑滑，活活塞塞厚厚度度不不计计，在在A、B两两处处设设有有限限制制装装置置，使使活活塞塞只只能能在在A、B之之间间运运动动，B左左面面汽汽缸缸的的容容积积为为V0，A、B之之间间的的容容积积为为0.1V0.开开始始时时活活塞塞在在B处处，缸缸内内气气体体的的压压强强为为0.9p0(p0为为大大气气压压强强)，温温度度为为297 K，现缓慢加热汽缸内气体，直至，现缓慢
7、加热汽缸内气体，直至399.3 K求：求：(1)活塞刚离开活塞刚离开B处时的温度处时的温度TB；(2)缸内气体最后的压强缸内气体最后的压强p；(3)在图乙中画出整个过程的在图乙中画出整个过程的pV图线图线(1)活塞刚离开活塞刚离开B处时的温度处时的温度TB；(2)缸内气体最后的压强缸内气体最后的压强p；(3)在图乙中画出整个过程的在图乙中画出整个过程的pV图线图线答案：答案：(1)330 K(2)1.1p0 (3)如图所示如图所示 【反思总结】应用理想气体状态方程解题的一般思路(1)(1)确确定定研研究究对对象象( (某某一一部部分分气气体体) )，明明确确气气体体所所处系统的力学状态处系统的
8、力学状态(2)(2)弄清气体状态的变化过程弄清气体状态的变化过程(3)(3)确确定定气气体体的的初初、末末状状态态及及其其状状态态参参量量，并并注注意单位的统一意单位的统一(4)(4)根根据据题题意意，选选用用适适当当的的气气体体状状态态方方程程求求解解若若非非纯纯热热学学问问题题，还还要要综综合合应应用用力力学学等等有有关关知知识列辅助方程识列辅助方程(5)(5)分析讨论所得结果的合理性及其物理意义分析讨论所得结果的合理性及其物理意义【跟踪发散】如如图图中中，圆圆筒筒形形容容器器内内的的弹弹簧簧下下端端挂挂一一个个不不计计重重力力的的活活塞塞，活活塞塞与与筒筒壁壁间间的的摩摩擦擦不不计计，活
9、活塞塞上上面面为为真真空空，当当弹弹簧簧自自然然长长度度时时，活活塞塞刚刚好好能能触触及及容容器器底底部部，如如果果在在活活塞塞下下面面充充入入t127 的的一一定定质质量量某某种种气气体体，则则活活塞塞下下面面气气体体的的长长度度h30 cm，问问温温度度升升高高到到t290 时气柱的长度为多少？时气柱的长度为多少？ 答案：33 cm 用用钉钉子子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,其其容容积积之之比比VAVB=21，如如图图所所示示,起起初初A中中空空气气温温度度为为127 压压强强为为1.8105 Pa，B中中空空气气温温度度为为27 ，压压强强为为1.2105
10、Pa.拔拔去去钉钉子子，使使活活塞塞可可以以无无摩摩擦擦地地移移动动但但不不漏漏气气，由由于于容容器器壁壁缓缓慢慢导导热热，最最后后都都变变成成室室温温27 ，活塞也停住，求最后，活塞也停住，求最后A、B中气体的压强中气体的压强思路点拨： 答案：1.3105 Pa答案：500 K 1(2012江苏卷，12A)为为了了将将空空气气装装入入气气瓶瓶内内，现现将将一一定定质质量量的的空空气气等等温温压压缩缩，空空气气可可视视为为理理想想气气体体下下列列图图象象能能正正确确表表示示该该过过程程中中空空气气的的压压强强p p和体积和体积V V关系的是关系的是_2 2如如图图所所示示，A A、B B两两点
11、点代代表表一一定定质质量量理理想想气气体体的的两两个个不不同同的的状状态态，状状态态A A的的温温度度为为T TA A，状状态态B B的的温温度为度为T TB B. .由图可知由图可知( () )ATA2TB BTB4TACTB6TA DTB8TA 答案：C3 3向向固固定定容容器器内内充充气气，当当气气体体压压强强为为p p、温温度度为为27 27 时时气气体体的的密密度度为为，当当温温度度为为327 327 、气体压强气体压强1.51.5p p时，气体的密度为时，气体的密度为( () )A A0.250.25 B B0.50.5C C0.750.75 D D 答案：答案：C4.4.一一定定
12、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 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 A，即即A AB BC CA A( (其其中中BCBC与与纵纵轴轴平平行行，CACA与与横横轴轴平平行行) )，这这一一过过程程称称为为一个循环，则：一个循环，则：(1)(1)由由A AB B，气体分子，气体分子的平均动能的平均动能_( (填填“增大增大”、“减小减小”或或“不变不变”) )(2)(2)由由B BC C，气气体体的的内内能能_(_(填填“增增大大”、“减小减小”或或“不变不变”) )答案：答案：(1)1.65105 Pa(2)1.1105 Pa
