高中物理 第八章 气体 第3讲 理想气体的状态方程课件 新人教版选修33.ppt

第3讲理想气体的状态方程 目标定位1 了解理想气体的概念 并知道实际气体在什么情况下可以看成理想气体 2 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 预习导学梳理 识记 点拨 1 定义 在任何温度 任何压强下都严格遵从的气体 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 一 理想气体 气体实验定律 不太大 不太低 理想化 科学抽象 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 但是跟体积的乘积与的比值保持不变 2 理想气体状态方程表达式 或 c 常量 质量 压强 热力学温度 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 课堂讲义理解 深化 探究 一 理想气体状态方程 1 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化模型 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 2 理想气体状态方程与气体实验定律 3 应用状态方程解题的一般步骤 1 明确研究对象 即一定质量的理想气体 2 确定气体在初 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 例1一水银气压计中混进了空气 因而在27 外界大气压为758mmhg时 这个水银气压计的读数为738mmhg 此时管中水银面距管顶80mm 当温度降至 3 时 这个气压计的读数为743mmhg 求此时的实际大气压值为多少mmhg 解析画出该题初 末状态的示意图 分别写出初 末状态的状态参量 p1 758mmhg 738mmhg 20mmhgv1 80mm s s是管的横截面积 t1 273 27 k 300kp2 p 743mmhgv2 738 80 mm s 743 mm s 75 mm st2 273 3 k 270k 将数据代入理想气体状态方程 解得p 762 2mmhg 答案762 2mmhg 针对训练内径均匀的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1所示 温度是87 大气压强为75cmhg 求 图1 1 在图示位置空气柱的压强p1 解析p1 p0 ph 75 58 cmhg 133cmhg 答案133cmhg 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 解析对空气柱 初状态 p1 133cmhg v1 4s t1 273 87 k 360k 末状态 p2 p0 ph 75 57 cmhg 132cmhg v2 3s 答案 5 二 理想气体状态方程与气体图象 1 一定质量的理想气体的各种图象 2 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2是一定质量的某种理想气体的状态变化过程a b c a 图2 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 因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2一定质量的理想气体的p t图象如图3所示 在从状态a变到状态b的过程中 体积 图3 a 一定不变b 一定减小c 一定增大d 不能判定怎样变化 解析由题图可以看出气体从a到b的过程中 压强增大 温度升高 由理想气体状态方程 c知v不确定 若ba的延长线过t轴上 273 15 则恒定 v不变 现在题图中ba的延长线是否通过t轴上 273 15 无法确定 故体积v的变化不确定 答案d 借题发挥分析状态变化的图象问题 要与状态方程结合起来 才能由某两个参量的变化情况确定第三个参量的变化情况 由 恒量知 若气体在状态变化过程中pv之积不变 则温度不变 若比值不变 则v不变 若比值不变 则p不变 否则第三个参量发生变化 针对训练如图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 图4 a ta 2tbb tb 4tac tb 6tad tb 8ta 解析从p v图上可知tb ta 为确定它们之间的定量关系 可以从pv图上的标度值代替压强和体积的大小 代入理想气体状态方程 即 故tb 6ta 答案c 对点练习巩固 应用 反馈 理想气体状态方程的理解 1 对于一定质量的理想气体 下列状态变化中可能实现的是 a 使气体体积增加而同时温度降低b 使气体温度升高 体积不变 压强减小c 使气体温度不变 而压强 体积同时增大d 使气体温度升高 压强减小 体积减小 1 2 3 4 解析由理想气体状态方程 恒量得a项中只要压强减小就有可能 故a项正确 1 2 3 4 而b项中体积不变 温度与压强应同时变大或同时变小 故b项错 c项中温度不变 压强与体积成反比 故不能同时增大 故c项错 d项中温度升高 压强减小 体积减小 导致减小 故d项错误 1 2 3 4 答案a 2 一定质量的理想气体 初始状态为p v t 经过一系列状态变化后 压强仍为p 则下列过程中可以实现的是 a 先等温膨胀 再等容降温b 先等温压缩 再等容降温c 先等容升温 再等温压缩d 先等容降温 再等温压缩 1 2 3 4 解析根据理想气体状态方程 c 若经过等温膨胀 则t不变 v增加 p减小 再等容降温 则v不变 t降低 p减小 最后压强p肯定不是原来值 a错 同理可以确定c也错 正确选项为b d 1 2 3 4 答案bd 理想气体状态变化的图象 3 如图5所示 在p t坐标系中的a b两点 表示一定质量的理想气体的两个状态 设气体在状态a时的体积为va 密度为 a 在状态b时的体积为vb 密度为 b 则 a va vb a bb vavb a b 1 2 3 4 图5 解析过a b两点分别作它们的等容线 由于斜率ka kb 所以va b 故d正确 1 2