高中物理 8.3 理想气体的状态方程课件 新人教版选修33.ppt

3理想气体的状态方程 1 了解理想气体的概念及其分子模型 2 掌握理想气体状态方程 并能应用方程解决实际问题 3 掌握理想气体状态方程的几个推论 一 理想气体1 定义 在任何温度任何压强下都严格遵从三个的气体 2 实际气体在压强 相对大气压 温度 相对室温 时可当成理想气体处理 3 理想气体是一种的模型 是对实际气体的 4 理想气体的分子模型 1 分子本身的大小和它们之间的距离相比较可忽略不计 2 理想气体分子除碰撞外 无相互作用的引力和斥力 故无 一定质量的理想气体内能只与有关 实验定律 不太大 不太低 理想化 科学抽象 分子势能 温度 二 理想气体的状态方程1 内容 一定的某种理想气体 在从一个状态 p1 v1 t1 变化到另一个状态 p2 v2 t2 时 尽管p v t都可能改变 但是跟体积 v 的乘积与的比值保持不变 质量 温度 t 压强 p 3 推导方法 1 控制变量法 2 选定状态变化法 4 成立条件 质量一定的理想气体 温馨提示在温度不太低 压强不太大 各种气体质量一定时 状态变化能较好地符合上述关系 但不满足此条件时上式与实际偏差较大 一 理想气体状态方程 理想气体 1 理解 理想气体是为了研究问题方便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动能之和 一定质量的理想气体内能只与温度有关 应用状态方程解题的一般步骤 1 明确研究对象 即某一定质量的理想气体 2 确定气体在始末状态的参量p1 v1 t1及p2 v2 t2 3 由状态方程列式求解 4 讨论结果的合理性 特别提醒在涉及到气体的内能 分子势能问题中要特别注意是否为理想气体 在涉及气体的状态参量关系时往往将实际气体当作理想气体处理 但这时往往关注的是是否满足一定质量 二 理想气体状态方程与气体图象 一定质量的理想气体的各种图象 理想气体状态方程与一般状态变化图象基本方法 化 一般 为 特殊 如图8 3 1是一定质量的某种气体的状态变化过程a b c a 图8 3 1 在v t图线上 等压线是一簇延长线过原点的直线 过a b c三点作三条等压线分别表示三个等压过程pa pb pc 即pa pb pc 所以a b压强增大 温度降低 体积缩小 b c温度升高 体积减小 压强增大 c a温度降低 体积增大 压强减小 例1 房间的容积为20m3 在温度为7 大气压强为9 8 104pa时 室内空气质量是25kg 当温度升高到27 大气压强变为1 0 105pa时 室内空气的质量是多少 解析室内气体的温度 压强均发生了变化 原气体的体积不一定再是20m3 可能增大有气体跑出 可能减小有气体流入 因此仍以原25kg气体为研究对象 通过计算才能确定 理想气体状态方程及其应用 借题发挥对于变质量问题 直接应用气体定律或理想气体状态方程显然不合适 关键是如何灵活选择研究对象 将变质量转化为一定质量 可取原有气体为研究对象 也可以选择剩余气体为研究对象 始末状态参量必须对同一部分气体 变式1 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4cm 水银柱高58cm 进入封闭端长2cm 如图8 3 2所示 温度是87 大气压强为75cmhg 求 1 在图示位置空气柱a的压强p1 2 在图示位置 要使空气柱的长度变为3cm 温度必须降低到多少度 图8 3 2 例2 2013 烟台 一定质量的理想气体的p t图象如图8 3 3所示 在从状态a变到状态b的过程中 体积 a 一定不变b 一定减小c 一定增大d 不能判定怎样变化 理想气体状态变化的图象 图8 3 3 变式2 如图8 3 4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 a ta 2tbb tb 4tac tb 6tad tb 8ta 图8 3 4 例3 如图8 3 5所示 一太阳能空气集热器 底面及侧面为隔热材料 顶面为透明玻璃板 集热器容积为v0 开始时内部封闭气体的压强为p0 经过太阳曝晒 气体温度由t0 300k升至t1 350k 1 求此时气体的压强 2 保持t1 350k不变 缓慢抽出部分气体 使气体压强再变