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1、第第三三节节【问题问题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 2、査理定律：、査理定律：、査理定律：、査理定律：公式：公式：1 1、玻意耳定律：、玻意耳定律：、玻意耳定律：、玻意耳定律：3 3、盖、盖、盖、盖- -吕萨克定律：吕萨克定律：吕萨克定律：吕萨克定律：公式：公式：【问题问题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？温度不太低，温度不太低，温度不太低，温度不太低，压强不太大压强不太大压强不太大压强不太大. . . .【问题问题问题问题3 3 3 3】如果某种气体的三个状态参量（如果某种气体的三个状态参量（如果某种气体的三
2、个状态参量（如果某种气体的三个状态参量（p p p p、V V V V、T T T T）都发生了变化，它们之间又遵从什么规律呢？）都发生了变化，它们之间又遵从什么规律呢？）都发生了变化，它们之间又遵从什么规律呢？）都发生了变化，它们之间又遵从什么规律呢？一一. .理想气体理想气体假设有这样一种气体，它在假设有这样一种气体，它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体实验定律气体实验定律, ,我们把这样的气体叫做我们把这样的气体叫做“理想气体理想气体理想气体理想气体”。理想气体具有那些特点呢？理想气体具有那些
3、特点呢？理想气体具有那些特点呢？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可看成压强不太大时实际气体都可看成是理想气体。是理想气体。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由温度温度决定决定 , ,与气体的体积无关与气体的体积无关. .4 4、从能量上说：理想气体的微观本质是、从能量上说：理想气体的微观本质是忽略了分子力忽略了分子力忽略了分子力忽略了分子力，没有分子势能没有分子势能没有分子势能没有分子势能，理想气体的内能只有分子动能。，理想气体的内能只有分
4、子动能。3 3、从微观上说：分子间以及分子和器壁间，除碰撞外无、从微观上说：分子间以及分子和器壁间，除碰撞外无其他作用力，其他作用力，分子本身没有体积分子本身没有体积分子本身没有体积分子本身没有体积，即它所占据的空间认，即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间。为都是可以被压缩的空间。1 1、关于理想气体的性质，下列说法中正确的是、关于理想气体的性质，下列说法中正确的是( ( ) )A A理想气体是一种假想的物理模型，实际并不存在理想气体是一种假想的物理模型，实际并不存在B 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严格格遵遵守守气体实验定律的气体气体实验定
5、律的气体C C一定质量的理想气体，内能增大，其温度一定升高一定质量的理想气体，内能增大，其温度一定升高D 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视为为理理想想气体气体随堂练习随堂练习ABC如图所示，一定质量的某种理想气体从如图所示，一定质量的某种理想气体从A A到到B B经历了一经历了一个等温过程，从个等温过程，从B B到到C C经历了一个等容过程。分别用经历了一个等容过程。分别用p pA A、V VA A、T TA A和和p pB B、V VB B、T TB B以及以及p pC C、V VC C、T TC C表示气体在表示气体在A A、B B、C C三
6、个三个状态的状态参量，那么状态的状态参量，那么A A、C C状态的状态参量间有何关状态的状态参量间有何关系呢？系呢？0pVA AB BC CTA=TB推导过程推导过程推导过程推导过程从从A AB B为等温变化：由玻意耳定律为等温变化：由玻意耳定律pAVA=pBVB从从B BC C为等容变化：由查理定律为等容变化：由查理定律0pVA AB BC C又又TA=TBVB=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 1 1、内容：、内容：、内容：、内容：一定质量的一定质量的某种某种理想气体在从一个状态变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 p、V
7、 V、T 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 2 2 2、公式：、公式：、公式：、公式：或或3 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. .注：注：恒量恒量C C由理想气体的由理想气体的质量质量和和种类种类决定，即由理决定，即由理想气体的想气体的物质的量物质的量决定决定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(1)(1)明确研究对象，即一定质量的理想体；明确研究对象，即一定质量的理想体；(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
8、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. .应用状态方程解题的一般步骤应用状态方程解题的一般步骤【例例题题】内内径径均均匀匀的的L L形形直直角角细细玻玻璃璃管管，一一端端封封闭闭，一一端端开开口口竖竖直直向向上上，用用水水银银柱柱将将一一定定质质量量空空气气封封存存在在封封闭闭端端内内，空空气气柱柱长长4 4 cmcm，水水银银柱柱高高58 58 cmcm，进进入入封封闭闭端端长长2 2 cmcm，如如图图所所示示，温温度是度是87 87 ，大气压强为，
9、大气压强为75 cmHg75 cmHg，求：，求：(1)(1)在图示位置空气柱的压强在图示位置空气柱的压强p p1 1. .(2)(2)在图示位置，要使空气柱的在图示位置，要使空气柱的长度变为长度变为3 cm3 cm，温度必须降低到，温度必须降低到多少度？多少度？解析：解析：(1)p(1)p1 1p p0 0p ph h(75(7558) cmHg58) cmHg133 cmHg.133 cmHg.(2)(2)对空气柱：对空气柱：初态：初态：p p1 1133 cmHg133 cmHg，V V1 14S4S， T T1 1(273(27387) K87) K360 K.360 K.末态：末态：
10、p p2 2p p0 0p ph h(75(7557) cmHg57) cmHg132 cmHg132 cmHg， V V2 23S. 3S. T2？由由 代入数值，代入数值，解得：解得：T T2 2268K268K5.5.练习练习: : 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2727，外界，外界大气压为大气压为758mmHg758mmHg时，这个水银气压计的读数为时，这个水银气压计的读数为738mmHg738mmHg，此时管中水银面距管顶，此时管中水银面距管顶80mm80mm，当温度降至，当温度降至-3-3时，这时，这个气压计的读数为个气压计的读数为743mmHg7
11、43mmHg，求此时的实际大气压值为多，求此时的实际大气压值为多少少mmHgmmHg？p1=758-738=20mmHgV1=80Smm3T1=273+27=300KT2=273+（-3-3）=270K解得：解得： p=762.2 mmHg=762.2 mmHgp2=p-743mmHgV2=（738+80）S-743S=75Smm3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：一定质量的理想气体不同图象的比较一定质量的
12、理想气体不同图象的比较【例题例题】一定质量的理想气体，由状态一定质量的理想气体，由状态A A变为状变为状态态D D，其有关数据如图甲所示，若状态，其有关数据如图甲所示，若状态D D的压强的压强是是2 210104 4 Pa. Pa.(1)(1)求状态求状态A A的压强的压强(2)(2)请在图乙中画出该状态变化过程的请在图乙中画出该状态变化过程的p pT T图象，图象，并分别标出并分别标出A A、B B、C C、D D各个状态，不要求写出各个状态，不要求写出计算过程计算过程如图所示，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 A沿直线沿直线ABAB变化到变化到B B，在此过
13、程中，气体分子的平均速率的，在此过程中，气体分子的平均速率的变化情况是（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、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D1 1、一一定定质质量量的的理理想想气气体体，处处在在某某一一状状态态，经经下下列列哪哪个个过过程程后后会会回到原来的温度回到原来的温度( ( ) )A A先先保保持持压压强强不不变变而而使使它它的的体体积积膨膨胀胀，接接着着保保持持体体积积不不变变而而减减小压强小压强B B先先保保持持压压强强不不变变而而使使它它的的体体积积减减小小，接接着着保保持持体体
14、积积不不变变而而减减小压强小压强C C先先保保持持体体积积不不变变而而增增大大压压强强，接接着着保保持持压压强强不不变变而而使使它它的的体体积膨胀积膨胀D D先先保保持持体体积积不不变变而而减减小小压压强强，接接着着保保持持压压强强不不变变而而使使它它的的体体积膨胀积膨胀课后练习课后练习ADBC3 3、不密闭房间的容积为、不密闭房间的容积为20 m20 m3 3, ,在温度为在温度为7 7 、大气压强为、大气压强为9.89.810104 4 PaPa时时, ,室内空气质量是室内空气质量是25 kg.25 kg.当温度升高到当温度升高到27 27 ，大气，大气压强变压强变1.01.010105
15、5 Pa Pa时时, ,室内空气的质量是多少室内空气的质量是多少? ?【解析解析】室内气体的温度、压强均发生了变化室内气体的温度、压强均发生了变化, ,原气体的体积不一定再是原气体的体积不一定再是20 m20 m3 3, ,可能增大可能增大( (有气体跑出有气体跑出),),可能减小可能减小( (有气体流入有气体流入),),因此仍以原因此仍以原25 kg25 kg气体为研究对象气体为研究对象, ,通过计算才能确定通过计算才能确定. .气体初态气体初态:p:p1 1=9.8=9.810104 4 Pa,V Pa,V1 1=20 m=20 m3 3,T,T1 1=280 K=280 K气体末态气体末
16、态:p:p2 2=1.0=1.010105 5 Pa,V Pa,V2 2=?,T=?,T2 2=300 K=300 K由理想气体状态方程由理想气体状态方程: :所以所以因因V V2 2VV1 1, ,故有气体从房间内流出故有气体从房间内流出. .房间内气体质量房间内气体质量答案答案:23.8 kg:23.8 kg4 4、钢筒内装有、钢筒内装有3 kg3 kg气体气体, ,当温度为当温度为-23-23时时, ,压强为压强为4 4 atm,atm,如果用掉如果用掉1 kg1 kg气体后温度升高到气体后温度升高到27,27,求筒内气体求筒内气体压强压强. .【解析解析】以钢筒内剩下的以钢筒内剩下的2
17、 kg2 kg气体为研究对象气体为研究对象. .设钢筒容积为设钢筒容积为V,V,则该部分气体在初状态占有的体积为则该部分气体在初状态占有的体积为 末状态时恰好充末状态时恰好充满整个钢筒满整个钢筒. .气体初态气体初态:p1=4atm,V1=,T1=250K气体末态气体末态:p2=？V2=V,T2=300K由理想气体的状态方程得：由理想气体的状态方程得：5 5、如图甲所示，水平放置的汽缸内壁光滑，活塞厚度不计，在、如图甲所示，水平放置的汽缸内壁光滑，活塞厚度不计，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左面汽缸的左面汽缸
18、的容积为容积为V V0 0，A A、B B之间的容积为之间的容积为0.1V0.1V0 0. .开始时活塞在开始时活塞在B B处，缸内气体处，缸内气体的压强为的压强为0.9p0.9p0 0(p(p0 0为大气压强为大气压强) )，温度为，温度为297K297K，现缓慢加热汽缸内，现缓慢加热汽缸内气体，直至气体，直至399.3 K399.3 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 p；(3)(3)在图乙中画出整个过程的在图乙中画出整个过程的p pV V图线图线(2)(2)以封闭气体为研究对象以封闭气体为研
19、究对象活塞开始在活塞开始在B B处时：处时：p p1 1=0.9p=0.9p0 0, V, V1 1=V=V0, 0, T T1 1=297K=297K; ;活塞最后在活塞最后在A A处时：处时：P P3 3=? =? V V3 3=1.1V=1.1V0 0,T,T3 3=399.3K=399.3K, ,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，封闭气体由状态如图所示，封闭气体由状态1 1保持体积不变，温度升保持体积不变，温度升高，压强增大到高，压强增大到p p2 2=p=p0 0达到状态达到状态2 2，再由状态，再由状态2 2先做等压变先做等压变化，温度升高，体积增大
20、，当体积增大到化，温度升高，体积增大，当体积增大到1.1V1.1V0 0后再等容后再等容升温，使压强达到升温，使压强达到1.1p1.1p0 0. . 6 6、用钉子固定的活塞把容器分成、用钉子固定的活塞把容器分成A A、B B两部分，容积之两部分，容积之比比V VA AV VB B2121，如图所示，起初，如图所示，起初A A中空气温度为中空气温度为127 127 、压强为、压强为1.81.810105 5 Pa Pa，B B中空气温度为中空气温度为27 27 ，压强，压强为为1.21.210105 5 Pa. Pa.拔去钉子，使活塞可以无摩擦地移动拔去钉子，使活塞可以无摩擦地移动但不漏气，由于容器壁缓慢导热，最后都变成室温但不漏气，由于容器壁缓慢导热，最后都变成室温27 27 ，活塞也停住，求最后，活塞也停住，求最后A A、B B中气体的压强中气体的压强 答案：1.3105 Pa答案：500 K
