《理想气体的状态方程》课件

1、理想气体,一.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”。,特点： 严格遵守气体实验定律及理想气体状态方程. 理想气体分子本身的大小与分子间的距离相比忽略不计，分子视为质点. 理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力，故无分子势能的变化，一定质量的理想气体内能的变化只与温度有关.,理想气体是不存在的.理想气体是为了研究问题方便提出的一种理想模型，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，突出问题的主要方面，忽略次要方面，从而认识物理现象的本质，是物理学中常用的方法.,1、在常温常压下,大多数实际气体,尤

2、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.,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。,假定一定质量的理想气体在开始状态时各状态参量为（p1，V1，T1），经过某变化过程，到末状态时各状态参量变为（p2

3、，V2，T2），这中间的变化过程可以是各种各样的.,三.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。,使用条件:,一定质量的某种理想气体.,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.,气体的物质的量决定,不同种类的理想气体,具有相同的状态,同时具有相同的物质的量,这个恒量就相同.,理想气体状态方程与气体实验定律,应用状态方程解题的一般步骤 (1)明确研究对象，即一定质量的理想气体； (2)确定气体在始末状态的参量p1、V1、T1及p2、V2、T2； (3)由状态方程列式求解； (4)讨论结果的合理性.,在涉及到气体的内能、分子势能

4、问题中要特别注意是否为理想气体，在涉及气体的状态参量关系时往往将实际气体当做理想气体处理，但这时往往关注的是气体质量是否一定.,例题一:,例题 二:一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？,（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：,（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=273+27=300 K

5、 p2=p-743mmHg V2=（738+80）S-743S=75Smm3,T2=273+（-3）=270K,解得 p=762.2 mmHg,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297 K，现缓慢加热汽缸内气体，直至399.3 K.求：,例题三:,(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)在图中画出整个过程的p-V图线.,【解题指导】审题时应关注以下两点： (1)活塞刚离开B

6、处时，关键词为“刚离开”隐含已经离开了与限制装置没有力的作用，故此时封闭气体的压强为p0,而刚离开又隐含封闭气体的体积还没有来得及变，体积仍为V0. (2)气体最后的压强，关键词为“最后”被A处装置卡住，气体体积为1.1V0.,【解答】(1)活塞刚离开B处时，体积不变，封闭气体的压强为 p2=p0 由查理定律得: 解得TB=330 K. (2)以封闭气体为研究对象，活塞开始在B处时，p1=0.9p0,V1=V0,T1=297 K;活塞最后在A处时：V3=1.1V0,T3=399.3 K,由理想气体状态方程得 故,(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p2=p0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.,【规律方法】 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