高二物理理想气体的状态方程ppt课件.ppt

3 理想气体的状态方程 一 理想气体1 定义 在任何温度任何下都严格遵从三个的气体 2 理想气体与实际气体 定律 压强 实验 3 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 特别提醒 理想气体是一种理想化的模型 是对实际气体的科学抽象 分子势能 温度 二 理想气体的状态方程1 内容 一定质量的某种理想气体 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 压强 p 温度 T 完全免费 无需注册 天天更新 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 关于理想气体的性质 下列说法中正确的是 A 理想气体是一种假想的物理模型 实际并不存在B 理想气体的存在是一种人为规定 它是一种严格遵守气体实验定律的气体C 一定质量的理想气体 内能增大 其温度一定升高D 氦是液化温度最低的气体 任何情况下均可视为理想气体 解析 答案 ABC 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 理想气体状态方程的推导一定质量的某种理想气体由初态 p1 V1 T1 变化到末态 p2 V2 T2 因气体遵从三个气体实验定律 我们可以从三个定律中任意选取其中两个 通过一个中间状态 建立两个方程 解方程消去中间状态参量便可得到理想气体状态方程 组合方式有6种 如图所示 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 如图所示 温度是87 大气压强为75cmHg 求 1 在图示位置空气柱的压强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 答案 1 133cmHg 2 5 三 一定质量的理想气体不同图象的比较 一定质量的理想气体 由状态A变为状态D 其有关数据如图甲所示 若状态D的压强是2 104Pa 1 求状态A的压强 2 请在图乙中画出该状态变化过程的p T图象 并分别标出A B C D各个状态 不要求写出计算过程 答案 1 4 104Pa 2 如解析图 教材资料分析 思考与讨论 教材P24如图所示 一定质量的某种理想气体从A到B经历了一个等温过程 从B到C经历了一个等容过程 分别用pA VA TA和pB VB TB以及pC VC TC表示气体在A B C三个状态的状态参量 请同学们尝试导出状态A的三个参量pA VA TA和状态C的三个参量pC VC TC之间的关系 推导过程中要注意 1 先要根据玻意耳定律和查理定律分别写出pA VA与pB VB的关系及pB TB与pC TC的关系 2 由于要推导A C两个状态之间的参量的关系 所以最后的式子中不能出现状态B的参量 为此 要在写出的两式中消去pB 同时还要以TA代替TB 因为A B是等温过程 两个状态的温度是相等的 以VC代替VB 因为B C是等容过程 两个状态的体积是相等的 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p V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 如图甲所示 水平放置的汽缸内壁光滑 活塞厚度不计 在A B两处设有限制装置 使活塞只能在A B之间运动 B左面汽缸的容积为V0 A B之间的容积为0 1V0 开始时活塞在B处 缸内气体的压强为0 9p0 p0为大气压强 温度为297K 现缓慢加热汽缸内气体 直至399 3K 求 1 活塞刚离开B处时的温度TB 2 缸内气体最后的压强p 3 在图乙中画出整个过程的p V图线 答案 1 330K 2 1 1p0 3 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 确定研究对象 某一部分气体 明确气体所处系统的力学状态 2 弄清气体状态的变化过程 3 确定气体的初 末状态及其状态参量 并注意单位的统一 4 根据题意 选用适当的气体状态方程求解 若非纯热学问题 还要综合应用力学等有关知识列辅助方程 5 分析讨论所得结果的合理性及其物理意义 跟踪发散 2 1 如图中 圆筒形容器内的弹簧下端挂一个不计重力的活塞 活塞与筒壁间的摩擦不计 活塞上面为真空 当弹簧自然长度时 活塞刚好能触及容器底部 如果在活塞下面充入t1 27 的一定质量某种气体 则活塞下面气体的长度h 30cm 问温度升高到t2 90 时气柱的长度为多少 答案 33cm 用钉子固定的活塞把容器分成A B两部分 其容积之比VA VB 2 1 如图所示 起初A中空气温度为127 压强为1 8 105Pa B中空气温度为27 压强为1 2 105Pa 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27 活塞也停住 求最后A B中气体的压强 思路点拨 答案 1 3 105Pa 答案 500K 1 2010 江苏卷 12A 为了将空气装入气瓶内 现将一定质量的空气等温压缩 空气可视为理想气体 下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积V关系的是 答案 B 2 如图所示 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 答案 C 三星学科 教师助手 学生帮手 家长朋友 3 向固定容器内充气 当气体压强为p 温度为27 时气体的密度为 当温度为327 气体压强1 5p时 气体的密度为 A 0 25 B 0 5 C 0 75 D 答案 C 4 一定质量的理想气体 由初始状态A开始 按图中箭头所示的方向进行了一系列状态变化 最后又回到初始状态A 即A B C A 其中BC与纵轴平行 CA与横轴平行