高中物理 8.3 理想气体的状态方程1 新人教版选修3-3

1、第八章 气 体,8.3 理想气体的状态方程,1.了解理想气体的模型，并知道实际气体看成理想气 体的条件. 2.掌握理想气体状态方程，知道理想气体状态方程的 推导过程. 3.能利用理想气体状态方程分析解决实际问题,学习目标定位,学习探究区,一、理想气体,二、理想气体的状态方程,一、理想气体,玻意耳定律、查理定律、盖吕萨克定律等气体实验定律都是在压强不太大(相对大气压强)、温度不太低(相对室温)的条件下总结出来的那么当压强很大、温度很低时，气体还遵守该实验定律吗,问题设计,一、理想气体,答案在高压、低温状态下，气体状态发生改变时，将不会严格遵守气体实验定律了因为在高压、低温状态下，气体的状态可能已

2、接近或达到液态，故气体实验定律将不再适用,一、理想气体,要点提炼,1理想气体是一种 模型，是对实际气体的科学抽象 2理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力，故无 的变化，一定质量的理想气体内能的变化只与 有关,理想化,分子势能,温度,一、理想气体,3实际气体，特别是那些不容易液化的气体，如氢气、氧气、氮气、氦气等，在压强 (不超过大气压强的几倍)、温度 (不低于零下几十摄氏度)时，才可以近似地视为理想气体,不太低,不太大,二、理想气体的状态方程,如图1所示，一定质量的某种理想气体从状态A到B经历了一个等温过程，又从状态B到C经历了一个等容过程，请推导状态A的三个参量pA、VA、TA和状态

3、C的三个参量pC、VC、TC之间的关系,问题设计,图1,二、理想气体的状态方程,答案从AB为等温变化过程，根据玻意耳定律可得 pAVApBVB 从BC为等容变化过程，根据,由题意可知：TATB VBVC,二、理想气体的状态方程,1理想气体的状态方程 一定质量的某种理想气体，由初状态(p1、V1、T1)变化到末状态(p2、V2、T2)时，各量满足,要点提炼,二、理想气体的状态方程,2气体的三个实验定律是理想气体状态方程的特例 (1)当T1T2时 (玻意耳定律,p1V1p2V2,二、理想气体的状态方程,3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

4、状态(是否具有加速度) (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 (5)分析讨论所得结果的合理性及其物理意义,例1】 一定质量的理想气体，处于某一状态，经过下列哪个过程后可能会回到原来的温度() 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,一、理想气体状态方程的基本应用,典例精析,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,一、理想气体状态

5、方程的基本应用,典例精析,解析本题应用理想气体状态方程 C即可以判断，也可以利用图象法解答,一、理想气体状态方程的基本应用,典例精析,方法一：定性分析法,选项A，先p不变V增大，则T升高；再V不变p减小，则T降低，可能实现回到初始温度 选项B，先p不变V减小，则T降低；再V不变p减小，则T又降低，不可能实现回到初始温度,选项C，先V不变p增大，则T升高；再p不变V增大，则T又升高，不可能实现回到初始温度 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，正确选项为A、D,一、理想气体状态方程的基本应用,典例精析,方法二：图象法 由于此题要求经过一系列状

6、态变化后回到初始 温度，所以先在pV坐标系中画出等温变化图 线，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，如图所示从图线的变化趋势来看，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,一、理想气体状态方程的基本应用,典例精析,答案AD,例2】 内燃机汽缸里的混合气体(可看成理想气体)，在吸气冲程结束瞬间，温度为50 ，压强为1.0105 Pa，体积为0.93 L在压缩冲程中，把气体的体积压缩为0.155 L时，气体的压强增大到1.2106 Pa.这时混合气体的温度升高到多少摄氏度,一、理想气体状态方程的基本应用,典例精析,解析找出汽缸内混合气体

7、初、末状态的状态参量，运用理想气体状态方程即可求解 混合气体初状态的状态参量为 p11.0105 Pa，V10.93 L，T1(50273)K323 K. 混合气体末状态的状态参量为 p21.2106 Pa，V20.155 L，T2为未知量,一、理想气体状态方程的基本应用,典例精析,一、理想气体状态方程的基本应用,典例精析,答案373,二、理想气体状态方程的综合应用,典例精析,例3】 如图2甲所示，一导热性能良好、内壁 光滑的汽缸水平放置，横截面积为S2103 m2、质量为m4 kg、厚度不计的活塞与汽缸 底部之间封闭了一部分理想气体，此时活塞与汽缸底部之间的距离为24 cm，在活塞的右侧12

8、 cm处有一对与汽缸固定连接的卡环，气体的温度为300 K，大气压强p01.0105 Pa.现将汽缸竖直放置，如图乙所示，取g10 m/s2,图2,二、理想气体状态方程的综合应用,典例精析,求：(1)活塞与汽缸底部之间的距离,解析p1p01105 Pa T1300 K，V124 cmS p2p0 1.2105 Pa T1T2，V2HS 由p1V1p2V2 解得H20 cm,答案20 cm,二、理想气体状态方程的综合应用,典例精析,2)加热到675 K时封闭气体的压强,解析假设活塞能到达卡环处，则 T3675 K，V336 cmS 由 得p31.5105 Pap21.2105 Pa 所以活塞到达

9、卡环处，气体压强为1.5105 Pa,答案1.5105 Pa,自我检测区,1,2,课堂要点小结,1(理想气体状态方程的基本应用)一定质量的理想气体，在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p1、V1、T1，在另一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p2、V2、T2，下列关系正确的是(,1,2,Ap1p2，V12V2，T1 T2 Bp1p2，V1 V2，T12T2 Cp12p2，V12V2，T12T2 Dp12p2，V1V2，T12T2,答案D,1,2,2(理想气体状态方程的基本应用)钢筒内装有3 kg气体，温度是23 ，压强为4 atm，如果用掉1 kg后温度升高到27 ，求筒内气体压强,1,2,解析将筒内气体看做理想气体，以2 kg气体为研究对象，设钢筒的容积为V， 初状态：p14 atm，V12V/3，T1250 K， 末状态：V2V，T2300 K,答案3.2 atm,1,2,课堂要点小结,理 想 气