8.3、8.4理想气体的状态方程ppt课件

理想气体的状态方程,第八章气体,1,知识回顾,【问题1】三大气体实验定律内容是什么？,公式：pV=C,2、査理定律：,公式：,1、玻意耳定律：,3、盖-吕萨克定律：,公式,2,【问题2】这些定律的适用范围是什么？,温度不太低，压强不太大.,【问题3】如果某种气体的三个状态参量（p、V、T）都发生了变化，它们之间又遵从什么规律呢？,3,一.理想气体,假设有这样一种气体，它在任何温度和任何压强下都能严格地遵从气体实验定律,我们把这样的气体叫做“理想气体”。,理想气体具有那些特点呢？,1、理想气体是不存在的，是一种理想模型。,2、在温度不太低,压强不太大时实际气体都可看成是理想气体。,3、理想气体不考虑气体分子的大小和分子间作用力，也就是说气体分子的内能是由温度决定的。,4,思考与讨论,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，那么A、C状态的状态参量间有何关系呢？,5,推导过程,从AB为等温变化：由玻意耳定律,pAVA=pBVB,从BC为等容变化：由查理定律,又TA=TBVB=VC,解得：,6,二、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变化到另一个状态时，尽管p、V、T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。,2、公式：,或,3、使用条件:,一定质量的某种理想气体.,注：恒量C由理想气体的质量和种类决定，即由理想气体的物质的量决定,4、气体密度式：,7,例题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毫米汞柱？,8,p1=758-738=20mmHgV1=80Smm3T1=273+27=300K,T2=273+（-3）=270K,解得：p=762.2mmHg,p2=p-743mmHgV2=（738+80）S-743S=75Smm3,解：以混进水银气压计的空气为研究对象,初状态：,末状态：,由理想气体状态方程得：,9,如图所示，一定质量的理想气体，由状态A沿直线AB变化到B，在此过程中，气体分子的平均速率的变化情况是（）,练习：,A、不断增大,B、不断减小,C、先减小后增大,D、先增大后减小,D,10,小结,一、理想气体：,在任何温度和任何压强下都能严格地遵从气体实验定律的气体,二、理想气体的状态方程,或,注：恒量C由理想气体的质量和种类决定，即由气体的物质的量决定,气体密度式：,11,8.4气体热现象的微观意义,第八章气体,12,甲：我很怕坐飞机，我问过专家，每架飞机上有炸弹的概率是万分之一万分之一虽然很小，但还没小到可以忽略不计的程度，所以我以前从来不坐飞机。,乙：可是你今天为什么来坐飞机了？,甲：我又问过专家，每架飞机上有一颗炸弹的概率是万分之一，但每架飞机上同时有两颗炸弹的概率只有亿分之一这已经小到可以忽略不计了。,乙：但两颗炸弹与你坐不坐飞机有什么关系？,甲：当然有关系啦不是说同时有两颗炸弹的概率很小吗，我现在自带了一颗炸弹，飞机上再有一颗几乎是不可能的，所以我才放心地来坐飞机！,乙：#￥%&我和你想的一样，我也带了一颗！,笑话,13,一、随机性与统计规律,1、在一定条件下，若某事件必然出现，这个事件叫做必然事件,2、若某件事不可能出现，这个事件叫做不可能事件,3、若在一定条件下某事件可能出现，也可能不出现，这个事件叫做随机事件,14,课本的实验给我们什么启示?,1、个别随机事件的出现具有偶然性,2、大量随机事件的整体会表现出一定的规律性。,这种规律就是统计规律,15,二、气体分子运动的特点,气体分子距离比较大，分子间作用力很弱，分子除了相互碰撞或跟器壁碰撞外不受力而做匀速直线运动，因而会充满它能达到的整个空间气体分子数量巨大，之间频繁地碰撞，分子速度大小和方向频繁改变，运动杂乱无章，任何一个方向运动的气体分子都有，各个方向运动的分子数目基本相等,16,三、气体热现象的微观意义,气体温度的微观意义,17,图象观察与思考,1、图中氧气分子速率分布是否存在统计规律？,2、0和100氧气分子速率分布有什么相同的统计规律？,3、对比0和100氧气分子速率分布图象，有什么不同？,存在统计规律,都呈中间多两头少的分布规律,温度越高，分子平均速率越大,18,通过定量分析得出：理想气体的热力学温度T与分子的平均动能成正比.,温度是分子平均动能的标志,为比例常数,19,气体压强的微观意义,从微观角度看、气体对容器的压强是如何产生的？,、压强的大小可能和什么因素有关？,答：是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的,20,“豆粒模拟实验”气体压强的微观解释,在某高度，将豆粒连续倒在秤盘上，观察示数,在更高的位置，将豆粒连续倒在秤盘上，观察示数,实验现象：,【实验一】,位置越高，台秤的示数越大,类比：气体分子平均动能越大，气体压强越大,结论：豆粒的动能越大，对秤盘压强越大,温度,21,在相同高度，将豆粒更密集倒在秤盘上，观察示数,【实验二】,实验现象：,倒在秤盘上的大米越密集，示数越大,类比：气体分子越密集，气体压强越大,体积,22,气体压强的大小跟两个因素有关：,（体积）,（温度）,结论,气体分子的密集程度,气体分子的平均动能,23,对气体实验定律的微观解释,玻意耳定律一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强p与体积成反比,玻意耳定律的微观解释,24,请自己解释查理定律和盖吕萨克定律,查理定律一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成正比,盖吕萨克定律一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积V与热力学温度T成正比,25,理想气体状态变化的图象1一定质量的理想气体的各种图象,一般状态变化图象的处理方法基本方法，化“一般”为“特殊”，如图是一定质量的某种气体的状态变化过程ABCA.,在VT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pApBpC，即pApBpC，所以AB压强增大，温度降低，体积缩小BC温度升高，体积减小，压强增大，CA温度降低，体积增大，压强减小.,理想气体状态方程的应用如图所示为粗细均匀、一端封闭一端开口的U形玻璃管当t131，大气压强为p076cmHg时，两管水银面相平，这时左管被封闭气柱长l18cm.求：,(1)当温度t2等于多少摄氏度时，左管气柱l2为9cm?(2)当温度达到上问中的温度t2时，为使左管气柱仍为8cm，则应在右管加入多长的水银柱？,【答案】见解析,【方法总结】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,用销钉固定的活塞把容器分成A、B两部分，其容积之比VAVB21，如图所示，起初A中有温度为127、压强为1.8105Pa的空气，B中有温度为27，压强为1.2105Pa的空气，拔去销钉，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,答案：1.3105Pa,用理想气体状态方程解决变质量问题房间的容积为20m3，在温度为7、大气压强为9.8104Pa时，室内空气质量是25kg.当温度升高到27，大气压强变为1.0105Pa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，通过计算才能确定气体初态：p19.8104Pa，V120m3，T1280K.末态：p21.0105Pa，体积V2，T2300K.,【答案】23.8kg,【方法总结】在处理气体质量变化的问题时，可想像“放出”或“漏掉”的气体与剩余的气体状态相同，利用理想气体状态方程就可以确定剩余气体与“放出”或“漏掉”气体的体积、质量关系，从而确定剩余气体与原有气体间的状态变化关系,贮存筒内压缩气体的温度是27，压强是20atm，从筒内放出一半质量的气体后，并使筒内剩余气体的温度降低到12，求剩余气体的压强为多大？,答案：9.5atm,气体状态变化的图象问题如图所示，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p3.(3)在图中画出整个过程的pV图线,(3)如图所示，封闭气体由状态1保持体积不变，温度升高，压强增大到p2p0达到状态2，再由状态2先做等压变化，温度升高，体积增大，当体积增大到1.1V0后再等容升温，使压强达到1.1p0.【答案】(1)330K(2)1.1p0(3)见解析,【方法总结】理想气体状态方程的解题技巧(1)挖掘隐含条件，找出临界点，临界点是两个状态变化过程的分界点，正确找出临界点是解题的基本前提，本题中活塞刚离开B处和刚到达A处是两个临界点(2)找到临界点，确定临界点前后的不同变化过程，再利用相应的物理规律解题，本题中的三个过程先是等容变化，然后是等压变化，最后又是等容变化,使一定质量的理想气体按图中箭头的顺序变化，图线BC是一段双曲线(1)已知气体在状态A的温度TA300K，求气体在状态B、C和D的温度各是多少？(2)将上述状态变化过程改画成VT图，并标明A、B、C、D四点，并且要画箭头表示变化方向说明每段图线各表示什么过程,(2)在VT图中将A、B、C、D四点的V、T值分别描绘在图上，则其VT图如下图所示AB过程是等压膨胀过程，BC是等温膨胀过程，CD是等压压缩过程答案：见解析,1.对于理想气体下列哪些说法是不正确的()A理想气体是严格遵守气体实验定律的气体模型B理想气体的分子间没有分子力C理想气体是一种理想模型，没有实际意义D实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下，可当成理想气体,解析：根据理想气体的定义可知A项正确；根据理想气体微观模型可以判定B对；实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下，可当成理想气体，D对理想气体是对实际气体的科学抽象，可以使研究问题简便，C错答案：C,2(2013泉州高二检测)民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病，方法是将点燃的纸片放入一个小罐内，当纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地被“吸”在皮肤上，其原因是，当火罐内的气体()A温度不变时，体积减小，压强增大B体积不变时，温度降低，压强减小C压强不变时，温度降低，体积减小D质量不变时，压强增大，体积减小,解析：纸片燃烧时，罐内气体的温度升高，将罐压在皮肤上后，封闭气体的体积不再改变，温度降低时，由C知封闭气体压强减小，罐紧紧“吸”在皮肤上，B正确答案：B,3一定质量的理想气体，由状态A(1,3)沿直线AB变化到C(3,1)，如图所示，气体在A、B、C三个状态中的温度之比是()A111B