選修3-3理想氣體的狀態(tài)方程

1、公式：公式： pV =C12CTp 公式：公式：3C TV 公式：公式：一一. .理想氣體理想氣體 設(shè)想有這樣一種氣體，它在設(shè)想有這樣一種氣體，它在任何溫度任何溫度和和任何壓任何壓強(qiáng)強(qiáng)下都下都能嚴(yán)格地遵從能嚴(yán)格地遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律氣體實(shí)驗(yàn)定律, ,我們把這樣我們把這樣的氣體叫做的氣體叫做“理想氣體理想氣體”1 1、理想氣體是不存在的，是一種理想模型。、理想氣體是不存在的，是一種理想模型。2 2、在溫度不太低、在溫度不太低, ,壓強(qiáng)不太大時(shí)實(shí)際氣體都?jí)簭?qiáng)不太大時(shí)實(shí)際氣體都可看成是理想氣體?？煽闯墒抢硐霘怏w。3 3、不考慮分子大小、不考慮分子力及分子勢(shì)能、不考慮分子大小、不考慮分子力及分子勢(shì)能 只考

2、慮分子動(dòng)能只考慮分子動(dòng)能4、從能量上說：理想氣體的微觀本質(zhì)是、從能量上說：理想氣體的微觀本質(zhì)是忽略了忽略了分子力分子力，沒有分子力做功，沒有分子力做功，沒有分子勢(shì)能沒有分子勢(shì)能，于于是是理想氣體的內(nèi)能只有分子動(dòng)能。理想氣體的內(nèi)能只有分子動(dòng)能。3 3、從微觀上說：分子間以及分子和器壁間，除、從微觀上說：分子間以及分子和器壁間，除碰撞外無其他作用力，碰撞外無其他作用力，即它，即它所占據(jù)的空間認(rèn)為都是可以被壓縮的空間。所占據(jù)的空間認(rèn)為都是可以被壓縮的空間。P24頁，思考與討論，你來推導(dǎo)，試試看如圖示，一定質(zhì)量的某種理想氣體如圖示，一定質(zhì)量的某種理想氣體從從A到到B經(jīng)歷了一個(gè)等溫過程，經(jīng)歷了一個(gè)等溫過

3、程，從從B到到C經(jīng)歷了一個(gè)等容過程。經(jīng)歷了一個(gè)等容過程。分別用分別用pA、VA、TA和和pB、VB、TB以及以及pC、VC、TC表示氣體在表示氣體在A、B、C三個(gè)狀態(tài)的狀態(tài)參量，三個(gè)狀態(tài)的狀態(tài)參量，那么那么A、C狀態(tài)的狀態(tài)參量間有何關(guān)系呢？狀態(tài)的狀態(tài)參量間有何關(guān)系呢？0 pV TA=TB從從AB為等溫變化：由玻意耳定律為等溫變化：由玻意耳定律p pA AV VA A=p=pB BV VB B從從BC為等容變化：由查理定律為等容變化：由查理定律0pVBCBCpp=TTCCCAAATVpTVp 又又TA=TB VB=VC解得：解得：二、理想氣體的狀態(tài)方程二、理想氣體的狀態(tài)方程1 1、內(nèi)容：、內(nèi)容：

4、一定質(zhì)量一定質(zhì)量的某種理想氣體在從一個(gè)狀態(tài)變的某種理想氣體在從一個(gè)狀態(tài)變化到另一個(gè)狀態(tài)時(shí)，盡管化到另一個(gè)狀態(tài)時(shí)，盡管p、V、T都可能改變，但是都可能改變，但是壓強(qiáng)跟體積的乘積與熱力學(xué)溫度的比值保持不變。壓強(qiáng)跟體積的乘積與熱力學(xué)溫度的比值保持不變。2、公式：、公式：112212pVp V=TT或或pVCT3、使用條件、使用條件: :4 4、推論：、推論：121 122ppTT（1 1）氣體密度式）氣體密度式（2 2）分壓定律（一定質(zhì)量的氣體分成）分壓定律（一定質(zhì)量的氣體分成n n份）份）001 122nn012VVVV nppppTTTT 關(guān)于理想氣體的性質(zhì)，下列說法中關(guān)于理想氣體的性質(zhì)，下列說

5、法中正確的是正確的是( )A理想氣體是一種假想的物理模型，理想氣體是一種假想的物理模型，實(shí)際并不存在實(shí)際并不存在B理想氣體的存在是一種人為規(guī)定，理想氣體的存在是一種人為規(guī)定，它是一種嚴(yán)格遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣它是一種嚴(yán)格遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體體C一定質(zhì)量的理想氣體，內(nèi)能增大，一定質(zhì)量的理想氣體，內(nèi)能增大，其溫度一定升高其溫度一定升高D氦是液化溫度最低的氣體，任何情氦是液化溫度最低的氣體，任何情況下均可視為理想氣體況下均可視為理想氣體ABC例題一例題一: :注意方程中各物理量的單位注意方程中各物理量的單位T必須是熱力學(xué)溫度，必須是熱力學(xué)溫度，公式兩邊中公式兩邊中p和和V單位必須統(tǒng)一，但不一定是國(guó)際

6、單單位必須統(tǒng)一，但不一定是國(guó)際單位位 一水銀氣壓計(jì)中混進(jìn)了空氣，因而在一水銀氣壓計(jì)中混進(jìn)了空氣，因而在27，外界大氣壓為，外界大氣壓為758758mmHg時(shí)，這個(gè)水銀氣時(shí)，這個(gè)水銀氣壓計(jì)的讀數(shù)為壓計(jì)的讀數(shù)為738738mmHg，此時(shí)管中水銀面距管，此時(shí)管中水銀面距管頂頂8080mm，當(dāng)溫度降至，當(dāng)溫度降至-3時(shí)，這個(gè)氣壓計(jì)的讀時(shí)，這個(gè)氣壓計(jì)的讀數(shù)為數(shù)為743743mmHg，求此時(shí)的實(shí)際大氣壓值為多少，求此時(shí)的實(shí)際大氣壓值為多少毫米汞柱？毫米汞柱？T1=273+27=300 KT2=270K得：得： p=762.2 mmHg112212pVp VTT20 80(743)75300270SpS即1

7、011120, 80PPghmmHgVl SS22222(743), 75PPgh hmmHgVl SS如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)A沿直線沿直線AB變化到變化到B，在此過程中，氣體分，在此過程中，氣體分子的平均速率的變化情況是（子的平均速率的變化情況是（ ）練習(xí)：練習(xí)：V/L1231230p/atmABCA、不斷增大、不斷增大B、不斷減小、不斷減小C、先減小后增大、先減小后增大D、先增大后減小、先增大后減小D【例例3】如圖如圖1，一端封閉、粗細(xì)均勻，一端封閉、粗細(xì)均勻的的U形玻璃管開口向上豎直放置，管形玻璃管開口向上豎直放置，管內(nèi) 用 水 銀 將

8、一 段 氣 體 封 閉 在 管內(nèi) 用 水 銀 將 一 段 氣 體 封 閉 在 管中當(dāng)溫度為中當(dāng)溫度為280 K時(shí)，被封閉的氣時(shí)，被封閉的氣柱長(zhǎng)柱長(zhǎng)L22 cm，兩邊水銀柱高度差，兩邊水銀柱高度差 h16 cm，大氣壓強(qiáng)，大氣壓強(qiáng)p076 cmHg.(1)為使左端水銀面下降為使左端水銀面下降3cm，封閉，封閉氣體溫度應(yīng)變?yōu)槎嗌?？氣體溫度應(yīng)變?yōu)槎嗌伲?(2)封閉氣體的溫度重新回到封閉氣體的溫度重新回到280K后，后，為使封閉氣柱長(zhǎng)度變?yōu)闉槭狗忾]氣柱長(zhǎng)度變?yōu)?0cm，需向，需向開口端注入的水銀柱長(zhǎng)度為多少？開口端注入的水銀柱長(zhǎng)度為多少？ 1一定質(zhì)量的理想氣體的各種圖象三、理想氣體狀態(tài)方程與氣體圖象三

9、、理想氣體狀態(tài)方程與氣體圖象【例例4】(多選多選)一定質(zhì)量理想氣體的狀態(tài)經(jīng)歷一定質(zhì)量理想氣體的狀態(tài)經(jīng)歷了如圖所示的了如圖所示的ab、bc、cd、da四個(gè)過程，其中四個(gè)過程，其中ab與豎直軸平行，與豎直軸平行，bc的延長(zhǎng)線通過原點(diǎn)，的延長(zhǎng)線通過原點(diǎn)，cd與與水平軸平行，水平軸平行，da與與bc平行，則平行，則()Aab過程中氣體溫度不變過程中氣體溫度不變Bab過程中氣體體積減少過程中氣體體積減少Cbc過程中氣體體積保持不變過程中氣體體積保持不變Dda過程中氣體體積增大過程中氣體體積增大答案答案ACD5、一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)、一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)A沿直線變化到沿直線變化到狀態(tài)狀態(tài)C，如

10、圖所示，則氣體在，如圖所示，則氣體在A、B、C三個(gè)狀態(tài)三個(gè)狀態(tài)中的溫度之比為（中的溫度之比為（ ） A. 1:1:1 B. 1:2:3 C. 3:4:3 D. 4:3:4C6.一定質(zhì)量的理想氣體，由初始狀態(tài)一定質(zhì)量的理想氣體，由初始狀態(tài)A開始，按圖開始，按圖中箭頭所示的方向進(jìn)行了一系列狀態(tài)變化，最后中箭頭所示的方向進(jìn)行了一系列狀態(tài)變化，最后又回到初始狀態(tài)又回到初始狀態(tài)A，即，即ABCA(其中其中BC與縱與縱軸平行，軸平行，CA與橫軸平行與橫軸平行)，這一過程稱為一個(gè)循環(huán)，這一過程稱為一個(gè)循環(huán)，則：則：(1)由由AB，氣體分子的平均動(dòng)能，氣體分子的平均動(dòng)能_(填填“增大增大”、“減小減小”或或“

11、不變不變”)( 2 ) 由由 B C ， 氣 體 的 內(nèi) 能， 氣 體 的 內(nèi) 能_(填填“增大增大”、“減小減小”或或“不變不變”)答案：(1)增大(2)減小【例例7】用銷釘固定的活塞把容器分成用銷釘固定的活塞把容器分成A、B兩部?jī)刹糠?，其容積之比分，其容積之比VA VB2 1，如圖所示，起，如圖所示，起初初A中有溫度為中有溫度為127 、壓強(qiáng)為、壓強(qiáng)為1.8105 Pa的空的空氣，氣，B中有溫度為中有溫度為27 、壓強(qiáng)為、壓強(qiáng)為1.2105 Pa的空的空氣，拔去銷釘，使活塞可以無摩擦地移動(dòng)但不漏氣，拔去銷釘，使活塞可以無摩擦地移動(dòng)但不漏氣，由于容器壁緩慢導(dǎo)熱，最后兩部分空氣都變氣，由于容器

12、壁緩慢導(dǎo)熱，最后兩部分空氣都變成室溫成室溫27 ，活塞也停住，求最后，活塞也停住，求最后A、B中氣體中氣體的壓強(qiáng)的壓強(qiáng)【例例8】氧氣瓶的容積是氧氣瓶的容積是40L，其中氧氣的壓，其中氧氣的壓強(qiáng)是強(qiáng)是130atm，規(guī)定瓶?jī)?nèi)氧氣壓強(qiáng)降到，規(guī)定瓶?jī)?nèi)氧氣壓強(qiáng)降到10 atm時(shí)就要重新充氧，有一個(gè)車間，每天需要用時(shí)就要重新充氧，有一個(gè)車間，每天需要用1 atm的氧氣的氧氣400 L，這瓶氧氣能用幾天？假，這瓶氧氣能用幾天？假定溫度不變定溫度不變答案答案12天天9.如圖甲所示，一導(dǎo)熱性能良好、內(nèi)壁光滑的汽如圖甲所示，一導(dǎo)熱性能良好、內(nèi)壁光滑的汽缸水平放置，橫截面積為缸水平放置，橫截面積為S2103 m2、

13、質(zhì)量為、質(zhì)量為m4 kg、厚度不計(jì)的活塞與汽缸底部之間封閉了、厚度不計(jì)的活塞與汽缸底部之間封閉了一部分理想氣體，此時(shí)活塞與汽缸底部之間的距一部分理想氣體，此時(shí)活塞與汽缸底部之間的距離為離為24 cm，在活塞的右側(cè)，在活塞的右側(cè)12 cm處有一對(duì)與汽缸處有一對(duì)與汽缸固定連接的卡環(huán)，氣體的溫度為固定連接的卡環(huán)，氣體的溫度為300 K，大氣壓強(qiáng)，大氣壓強(qiáng)p01.0105 Pa.現(xiàn)將汽缸豎直放置，如圖乙所示，現(xiàn)將汽缸豎直放置，如圖乙所示，取取g10 m/s2.求：求：(1)活塞與汽缸底部活塞與汽缸底部之間的距離；之間的距離；(2)加熱到加熱到675 K時(shí)封時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng)閉氣體的壓強(qiáng)10.U形管兩臂粗細(xì)不同，開口向上，封閉的粗管形管兩臂粗細(xì)不同，開口向上，封閉的粗管橫截面積是開口的細(xì)管的三倍，管中裝入水銀，橫截面積是開口的細(xì)管的三倍，管中裝入水銀，大氣壓為大氣壓為76 cmHg.開口管中水銀面到管口距離為開口管中水銀面到管口距離為11 cm，且水銀面比封閉管內(nèi)高，且水銀面比封閉管內(nèi)高4 cm，封閉管內(nèi)空，封閉管內(nèi)空氣柱長(zhǎng)為氣柱長(zhǎng)為11 cm，如圖，如圖2所示現(xiàn)在開口端用小活所示現(xiàn)在