理想气体的状态方程PPT学习教案

1、会计学1理想气体的状态方程理想气体的状态方程一一. .理想气体理想气体 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气体实验定律,我们把这样的气体叫做“理想气体”。(1)(1)理解：理解：理想气体是为了方便研究问题提出理想气体是为了方便研究问题提出的的一种理想模型一种理想模型，是实际气体的一种近似，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，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，是物理学中常用而认识物理现象的本质，是物理学中常用的方法的方法第1页/共49页(2)(2)特点特

2、点严格遵守严格遵守气体实验定律及理想气体状态方程气体实验定律及理想气体状态方程理想理想气体分子本身的大小与分子间的距离相比气体分子本身的大小与分子间的距离相比可以忽略不计可以忽略不计，分子可视为质点，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斥力，故无分子势能，理想气体的内能等于所有分子热运动的动能之和，有分子热运动的动能之和，一定质量的理想气一定质量的理想气体的内能只与温度有关体的内能只与温度有关，与气体的体积无关，与气体的体积无关. .第2页/共49页理想气体条件实际气体温度不太温度不太低低压强不太

3、压强不太大大1 1、在常温常压下、在常温常压下, ,大多数实际气体大多数实际气体, ,尤其是尤其是那些不易液化的气体如氢气、氧气、氮气、那些不易液化的气体如氢气、氧气、氮气、氦气等氦气等都可以近似地看成都可以近似地看成理想气体理想气体. . 2 2、在温度、在温度不低于负几十摄氏度不低于负几十摄氏度, ,压强不超过压强不超过大气压的几倍时大气压的几倍时, ,很多气体都可当成理想气很多气体都可当成理想气体来处理体来处理. . 理想气体是不存在的理想气体是不存在的. .第3页/共49页二.推导理想气体状态方程 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

4、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。第4页/共49页思考与讨论思考与讨论教材教材P P2424如图所示，一定质量的某种理想气体从如图所示，一定质量的某种理想气体从A A到到B B经历了一个等温过程，从经历了一个等温过程，从B B到到C C经历了一个等经历了一个等容过程分别用容过程分别用p pA A、V VA A、T TA A和和p pB B、V VB B、T TB B以及以及p pC C、V VC C、T TC C表示气体在表示气体在A A，B B，C C三个状态的

5、状态参三个状态的状态参量，请同学们尝试导出状态量，请同学们尝试导出状态A A的三个参量的三个参量p pA A、V VA A、T TA A和状态和状态C C的三个参量的三个参量p pC C、V VC C、T TC C之间的关之间的关系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，第5页/共49页所以最后的式子中不能出现状态所以最后的式子中不能出现状态B B的参量为此，的参量为此，要在写出的两式中消去要在写出的两式中消去p pB B，同时还要以，同时还要以T TA A代替代替T T

6、B B( (因为因为ABAB是等温过程，两个状态的温度是相是等温过程，两个状态的温度是相等的等的) )，以，以V VC C代替代替V VB B( (因为因为BCBC是等容过程，两是等容过程，两个状态的体积是相等的个状态的体积是相等的) )第6页/共49页一定质量的某种理想气体由初态一定质量的某种理想气体由初态(p(p1 1、V V1 1、T T1 1) )变变化到末态化到末态(p(p2 2、V V2 2、T T2 2) )，因气体遵从三个气体实验定，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

7、程消去中间过一个中间状态，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状态参量便可得到理想气体状态方程组合方式有6 6种，如图所示种，如图所示第7页/共49页三三. .理想气体的状态方程理想气体的状态方程 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。112212P VP VTTP VCT或或第8页/共49页使用条件使用条件: :一定质量的某种理想气体一定质量的某种理想气体. .气体的物质的量决定气体的物质的量决定不同种类的理想气体不同种类的理想气体, ,具有相同的状态具有相同的状态, ,同时同时具有相同的物质的量具有相同的物质的量, ,这个恒量就

8、相同这个恒量就相同. .恒量由两个因素决定:1.理想气体的质量.2.理想气体的种类.第9页/共49页第10页/共49页第11页/共49页一水银气压计中混进了空气，因而在27，外界大气压为758毫米汞柱时，这个水银气压计的读数为738毫米汞柱，此时管中水银面距管顶80毫米，当温度降至-3时，这个气压计的读数为743毫米汞柱，求此时的实际大气压值为多少毫米汞柱？引导学生按以下步骤解答此题：（1）该题研究对象是什么？混入水银气压计中的空气（2）画出该题两个状态的示意图：第12页/共49页（3）分别写出两个状态的状态参量：p1=758-738=20mmHg V1=80Smm3（S是管的横截面积）T1=

9、273+27=300 Kp2=p-743mmHg V2=（738+80）S-743S=75Smm3T2=273+（-3）=270K解得 p=762.2 mmHg第13页/共49页第14页/共49页选项选项个性分析个性分析A、B正正确确理想气体是在研究气体性质的过程中建立的一种理想理想气体是在研究气体性质的过程中建立的一种理想化模型，现实中并不存在，其具备的特性均是人为规化模型，现实中并不存在，其具备的特性均是人为规定的定的C正确正确对于理想气体，分子间的相互作用力可忽略不计，也对于理想气体，分子间的相互作用力可忽略不计，也就没有分子势能，其内能的变化即为分子动能的变化，就没有分子势能，其内能的

10、变化即为分子动能的变化，宏观上表现为温度的变化宏观上表现为温度的变化D错误错误实际的不易液化的气体，只有在温度不太低、压强不实际的不易液化的气体，只有在温度不太低、压强不太大的条件下才可当成理想气体，在压强很大和温度太大的条件下才可当成理想气体，在压强很大和温度很低的情况下，分子的大小和分子间的相互作用力不很低的情况下，分子的大小和分子间的相互作用力不能忽略能忽略第15页/共49页变为变为3 cm，温度必须降低到多少度？，温度必须降低到多少度？第16页/共49页第17页/共49页第18页/共49页第19页/共49页第20页/共49页 答案：(1)4104 Pa(2)如解析图第21页/共49页第22页/共49页第23页/共49页第24页/共49页第25页/共49页第26页/共49页第27页/共49页第28页/共49页第29页/共49页第30页/共49页第31页/共49页第32页/共49页第33页/共49页第34页/共49页