理想气体的状态方程.doc

理想气体的状态方程 一、教学目标1、知识目标：（1）理解“理想气体”的概念。（2）掌握运用玻意耳定律和查理定律推导理想气体状态方程的过程，熟记理想气体状态方程的数学表达式，并能正确运用理想气体状态方程解答有关简单问题。2、能力目标：通过推导理想气体状态方程，培养学生严密的逻辑思维能力。二、重点、难点分析1、理想气体的状态方程是本节课的重点，因为它不仅是本节课的核心内容，还是中学阶段解答气体问题所遵循的最重要的规律之一。2、对“理想气体”这一概念的理解是本节课的一个难点，因为这一概念对中学生来讲十分抽象，而且在本节只能从宏观现象对“理想气体”给出初步概念定义，只有到后两节从微观的气体分子动理论方面才能对“理想气体”给予进一步的论述。另外在推导气体状态方程的过程中用状态参量来表示气体状态的变化也很抽象，学生理解上也有一定难度。三、教具投影幻灯机、书写用投影片。四、主要教学过程（一）引入新课玻意耳定律是一定质量的气体在温度不变时，压强与体积变化所遵循的规律，而查理定律是一定质量的气体在体积不变时，压强与温度变化时所遵循的规律，即这两个定律都是一定质量的气体的体积、压强、温度三个状态参量中都有一个参量不变，而另外两个参量变化所遵循的规律，若三个状态参量都发生变化时，应遵循什么样的规律呢？这就是我们今天这节课要学习的主要问题。（二）教学过程设计1、关于“理想气体”概念的教学设问：（1）玻意耳定律和查理定律是如何得出的？即它们是物理理论推导出来的还是由实验总结归纳得出来的？答案是：由实验总结归纳得出的。（2）这两个定律是在什么条件下通过实验得到的？老师引导学生知道是在温度不太低（与常温比较）和压强不太大（与大气压强相比）的条件得出的。老师讲解：在初中我们就学过使常温常压下呈气态的物质（如氧气、氢气等）液化的方法是降低温度和增大压强。这就是说，当温度足够低或压强足够大时，任何气体都被液化了，当然也不遵循反映气体状态变化的玻意耳定律和查理定律了。而且实验事实也证明：在较低温度或较大压强下，气体即使未被液化，它们的实验数据也与玻意耳定律或查理定律计算出的数据有较大的误差。出示投影片（1）：p（ Pa）pV值（ PaL）空气110020050010001。0001。06901。13801。35651。72001。0000。99411。04831。39002。06851。0000。92650。91401。15601。73551。0000。97301。01001。34001。9920说明讲解：投影片（l）所示是在温度为0，压强为 Pa的条件下取1L几种常见实际气体保持温度不变时，在不同压强下用实验测出的pV乘积值。从表中可看出在压强为 Pa至 Pa之间时，实验结果与玻意耳定律计算值，近似相等，当压强为 Pa时，玻意耳定律就完全不适用了。这说明实际气体只有在一定温度和一定压强范围内才能近似地遵循玻意耳定律和查理定律。而且不同的实际气体适用的温度范围和压强范围也是各不相同的。为了研究方便，我们假设这样一种气体，它在任何温度和任何压强下都能严格地遵循玻意耳定律和查理定律。我们把这样的气体叫做“理想气体”。（板书“理想气体”概念意义。）说明：1、理想气体具有以下特点：（1）气体分子是一种没有内部结构，不占有体积的刚性质点。（2）气体分子在运动过程中，除碰撞的瞬间外，分子之间以及分子和器壁之间都无相互作用力。（3）分子之间和分子与器壁之间的碰撞，都是完全弹性碰撞。除碰撞以外，分子的运动是匀速直线运动，各个方向的运动机会均等。2、理想气体是不存在的：（1）在常温常压下，大多数实际气体，尤其是那些不易液化的气体都可以近似地看成理想气体。（2）在温度不低于负几十摄氏度，压强不超过大气压的几倍时，很多气体都可当成理想气体来处理。（3）理想气体的内能仅由温度和分子总数决定 ，与气体的体积无关2、推导理想气体状态方程前面已经学过，对于一定质量的理想气体的状态可用三个状态参量p、V、T来描述，且知道这三个状态参量中只有一个变而另外两个参量保持不变的情况是不会发生的。换句话说：若其中任意两个参量确定之后，第三个参量一定有唯一确定的值。它们共同表征一定质量理想气体的唯一确定的一个状态。根据这一思想，我们假定一定质量的理想气体在开始状态时各状态参量为（ ），经过某变化过程，到末状态时各状态参量变为（），这中间的变化过程可以是各种各样的，现假设有两种过程：第一种：从（ ）先等温并使其体积变为 ，压强随之变为 ，此中间状态为（ ）再等容并使其温度变为 ，则其压强一定变为 ，则末状态（ ）。第二种：从（ ）先等容并使其温度变为 ，则压强随之变为 ，此中间状态为（ ），再等温并使其体积变为 ，则压强也一定变为 ，也到末状态（ ），如投影片所示。出示投影片：1.推证过程： 理想气体的状态可以用图像来表示。 从ABC从ABC将全班同学分为两大组，根据玻意耳定律和查理定律，分别按两种过程，自己推导理想气体状态过程。（即要求找出 与 间的等量关系。）基本方法是：解联立方程或消去中间状态参量可得到： 这就是理想气体状态方程。它说明：一定质量的理想气体的压强、体积的乘积与热力学温度的比值是一个常数。说明：(1)推证理想气体的状态方程的理论依据是什么？ A.气体实验三定律。B.气体状态参量间的变化与过程无关。 (2)恒量C由两个因素决定: A.理想气体的质量。B.理想气体的种类，气体的物质的量决定。2.推论： 对一定质量的理想气体，设密度为，有V=m/，则3、课堂练习例题1. 对于一定质量的理想气体，可能发生的过程是：A气体的压强增大、温度升高，体积增大B气体的压强增大、温度不变，体积增大C气体的压强减小、温度降低，体积不变D气体的压强减小、温度升高，体积减小2一定质量的理想气体，初始状态为p、V、T，经过一系