2019物理同步新突破人教選修3-3：第八章-氣體理想氣體的狀態(tài)方程(學)

1、3理想氣體的狀態(tài)方程（學）學習目標1.了解理想氣體的模型，并知道實際氣體在什么情況下可以看成理想氣體(重點) 2.能夠從氣體定律推出理想氣體的狀態(tài)方程. (重點)3.掌握理想氣體狀態(tài)方程的內容和表達式，會應用方程解決實際問題(難點)知識點一 理想氣體1理想氣體在任何溫度、任何壓強下都遵從氣體實驗定律的氣體2理想氣體與實際氣體在溫度不低于零下幾十攝氏度、壓強不超過大氣壓的幾倍的條件下，把實際氣體當做理想氣體來處理思考如圖831所示的儲氣罐中存有高壓氣體，在其狀態(tài)發(fā)生變化時，還遵守氣體實驗定律嗎？低溫狀態(tài)氣體還遵守實驗定律嗎？為什么？【提示】在高壓、低溫狀態(tài)下，氣體狀態(tài)發(fā)生改變時，將不會嚴格遵守氣

2、體實驗定律，因為在高壓、低溫狀態(tài)下，氣體的狀態(tài)可能已接近或已達到液態(tài)，故氣體實驗定律將不再適用判斷1能嚴格遵守氣體實驗定律的氣體是理想氣體( )2實際氣體在通常溫度和壓強下，一般不符合氣體實驗定律( )3理想氣體在任何溫度、任何壓強下都遵從氣體實驗定律( )知識點二 理想氣體的狀態(tài)方1內容一定質量的某種理想氣體，在從一個狀態(tài)變化到另一個狀態(tài)時，壓強跟體積的乘積與熱力學溫度的比值保持不變2公式或C.3適用條件一定質量的理想氣體思考對于不同的理想氣體，其狀態(tài)方程C(恒量)中的恒量C相同嗎？【提示】不一定相同C是一個與理想氣體種類和質量有關的物理量，氣體種類不同，C值不一定相同判斷1一定質量的理想氣

3、體，使氣體溫度升高，體積不變，則壓強減小( )2一定質量的理想氣體，使氣體的體積變大，壓強增大，則溫度降低( )3一定質量的氣體，體積、壓強、溫度都可以變化( )考點一理想氣體及其狀態(tài)方程(深化理解)1理想氣體的特點理想氣體是一種理想模型，是實際氣體的一種近似，就像質點、點電荷模型一樣，突出問題的主要方面，忽略次要方面，它是物理學中常用的方法(1)嚴格遵守氣體實驗定律及理想氣體狀態(tài)方程(2)理想氣體分子本身的大小與分子間的距離相比可以忽略不計，分子視為質點(3)理想氣體分子除碰撞外，無相互作用的引力和斥力，故無分子勢能的變化，一定質量的理想氣體內能的變化只與溫度有關2 理想氣體狀態(tài)方程與氣體實

4、驗定律【例題1】(2015泰安一中檢測)如圖832所示，粗細均勻、一端封閉一端開口的U形玻璃管，當t131 、大氣壓強p076 cmHg時，兩管水銀面相平，這時左管被封閉的氣柱長L18 cm，求：(1)當溫度t2是多少時，左管氣柱L2為9 cm；(2)當溫度達到上問中的溫度t2時，為使左管氣柱長L為8 cm，應在右管中加入多長的水銀柱【規(guī)律總結】應用理想氣體狀態(tài)方程解題的一般步驟1明確研究對象，即一定質量的理想氣體2確定氣體在初、末狀態(tài)的參量p1、V1、T1及p2、V2、T2.3由狀態(tài)方程列式求解4討論結果的合理性【及時訓練】1(多選)(2014江蘇高考)下列對理想氣體的理解，正確的有()A理

5、想氣體實際上并不存在，只是一種理想模型B只要氣體壓強不是很高就可視為理想氣體C一定質量的某種理想氣體的內能與溫度、體積都有關D在任何溫度、任何壓強下，理想氣體都遵循氣體實驗定律2內燃機汽缸里的混合氣體，在吸氣沖程末，溫度為50，壓強為1105 Pa，體積為0.93 L在壓縮沖程中，把氣體的體積壓縮為0.155 L時，氣體的壓強增大到1.2106 Pa，這時溫度升高到多少？考點二理想氣體狀態(tài)變化的圖象的應用(深化理解)1一定質量的氣體不同圖象的比較名稱圖象特點其他圖象等溫線pVpVCT(C為常量)即pV之積越大的等溫線對應的溫度越高，離原點越遠pp，斜率kCT即斜率越大，對應的溫度越高等容線pT

6、pT，斜率k，即斜率越大，對應的體積越小pt圖線的延長線均過點(273,0)，斜率越大，對應的體積越小等壓線VTVT，斜率k，即斜率越大，對應的壓強越小VtV與t成線性關系，但不成正比，圖線延長線均過點(273,0)，斜率越大，對應的壓強越小2.一般狀態(tài)變化圖象的處理方法基本方法，化“一般”為“特殊”，如圖833是一定質量的某種氣體的狀態(tài)變化過程ABCA.在VT圖線上，等壓線是一簇延長線過原點的直線，過A、B、C三點作三條等壓線分別表示三個等壓過程pApBpC，即pApBpC，所以AB壓強增大，溫度降低，體積縮小，BC溫度升高，體積減小，壓強增大，CA溫度降低，體積增大，壓強減小【例題2】一定

7、質量的理想氣體由狀態(tài)A變?yōu)闋顟B(tài)D，其有關數(shù)據(jù)如圖834甲所示，若狀態(tài)D的壓強是2104 Pa.(1)求狀態(tài)A的壓強(2)請在乙圖中畫出該狀態(tài)變化過程的pT圖象，并分別標出A、B、C、D各個狀態(tài)，不要求寫出計算過程【規(guī)律總結】圖象問題的解題要點用圖象表示氣體狀態(tài)變化的過程及變化規(guī)律具有形象、直觀、物理意義明朗等優(yōu)點圖象上的一個點表示一定質量的氣體的一個平衡狀態(tài)，它對應著三個狀態(tài)參量，圖象上的某一條直線或曲線表示氣體狀態(tài)變化的一個過程【及時訓練】1某同學利用DIS實驗系統(tǒng)研究一定質量理想氣體的狀態(tài)變化，實驗后計算機屏幕顯示如圖所示的pt圖象已知在狀態(tài)B時氣體的體積為VB3 L，問：(1)氣體由AB

8、、BC各作什么變化？(2)氣體在狀態(tài)C的體積是多少？2如圖836所示，一定質量的氣體從狀態(tài)A經狀態(tài)B、C、D再回到狀態(tài)A.問AB、BC、CD、DA是什么過程？已知氣體在狀態(tài)A時的體積是1 L，則在狀態(tài)B、C、D時的體積各為多少？并把此圖改為pV圖【學法指導】用理想氣體狀態(tài)方程處理變質量問題對于變質量問題，直接應用氣體實驗定律或理想氣體狀態(tài)方程顯然不合適，關鍵是如何靈活選擇研究對象，將變質量問題轉化為一定質量問題，可取原有氣體為研究對象，也可以選擇剩余氣體為研究對象，始末狀態(tài)參量必須對同一部分氣體可想象“放出”或“漏掉”的氣體與剩余氣體的狀態(tài)相同，將變質量問題轉化為定質量問題，然后利用理想氣體的

9、狀態(tài)方程，就可以確定剩余氣體與“放出”或“漏掉”氣體的體積、質量關系，從而確定剩余氣體和原有氣體間的狀態(tài)變化關系【例題3】房間的容積為20 m3，在溫度為7 、大氣壓強為9.8104 Pa時，室內空氣質量是25 kg.當溫度升高到27 ，大氣壓強變?yōu)?.0105 Pa時，室內空氣的質量是多少？【規(guī)律總結】本題是變質量問題，如果我們通過恰當?shù)剡x取研究對象，可以使變質量問題轉化為定質量問題，運用理想氣體狀態(tài)方程求解【及時訓練】貯氣筒內壓縮氣體的溫度為27 ，壓強是20 atm，從筒內放出一半質量的氣體后，并使筒內剩余氣體的溫度降低到12，求剩余氣體的壓強為多大【課后作業(yè)】基礎練1(多選)關于理想氣

10、體，下列說法正確的是()A理想氣體能嚴格遵守氣體實驗定律B實際氣體在溫度不太高、壓強不太大的情況下，可看成理想氣體C實際氣體在溫度不太低、壓強不太大的情況下，可看成理想氣體D所有的實際氣體在任何情況下，都可以看成理想氣體2(多選)一定質量的理想氣體，初始狀態(tài)為p、V、T，經過一系列狀態(tài)變化后，壓強仍為p，則下列過程中可以實現(xiàn)的是()A先等溫膨脹，再等容降溫B先等溫壓縮，再等容降溫C先等容升溫，再等溫壓縮D先等容降溫，再等溫壓縮3(多選)一定質量的理想氣體經過如圖所示的一系列過程，下列說法中正確的是()Aab過程中，氣體體積增大，壓強減小Bbc過程中，氣體壓強不變，體積增大Cca過程中，氣體壓強

11、增大，體積變小Dca過程中，氣體內能增大，體積不變4關于理想氣體的狀態(tài)變化，下列說法中正確的是 ()A一定質量的理想氣體，當壓強不變而溫度由100 上升到200 時，其體積增大為原來的2倍B氣體由狀態(tài)1變化到狀態(tài)2時，一定滿足方程C一定質量的理想氣體體積增大到原來的4倍，可能是壓強減半，熱力學溫度加倍D一定質量的理想氣體壓強增大到原來的4倍，可能是體積加倍，熱力學溫度減半5如圖為一定質量的理想氣體兩次不同體積下的等容變化圖線，有關說法正確的是()Aa點對應的氣體分子密集程度大于b點對應的氣體分子密集程度Ba點對應的氣體狀態(tài)其體積等于b點對應的氣體體積C由狀態(tài)a沿直線ab到狀態(tài)b，氣體經歷的是等

12、容過程D氣體在狀態(tài)a時的值大于氣體在狀態(tài)b時的值6(2013上海高考)已知湖水深度為20 m，湖底水溫為4，水面溫度為17，大氣壓強為1.0105 Pa.當一氣泡從湖底緩慢升到水面時，其體積約為原來的(取g10 m/s2，水1.0103 kg/m3)()A12.8倍B8.5倍C3.1倍 D2.1倍7(2013山東高考)我國“蛟龍”號深海探測船載人下潛超過7000 m，再創(chuàng)載人深潛新紀錄在某次深潛實驗中，“蛟龍”號探測到990 m深處的海水溫度為280 K某同學利用該數(shù)據(jù)來研究氣體狀態(tài)隨海水深度的變化如圖3所示，導熱良好的汽缸內封閉一定質量的氣體，不計活塞的質量和摩擦，汽缸所處海平面的溫度T03

13、00 K，壓強p01 atm，封閉氣體的體積V03 m3，如果將該汽缸下潛至990 m深處，此過程中封閉氣體可視為理想氣體求990 m深處封閉氣體的體積(1 atm相當于10 m深的海水產生的壓強)8貯氣筒的容積為100 L，貯有溫度為27 、壓強為30 atm的氫氣，使用后溫度降為20 ，壓強降為20 atm，求用掉的氫氣占原有氣體的百分比提升練9一定質量的理想氣體，經歷了如圖所示的變化，ABC，這三個狀態(tài)下的溫度之比TATBTC為()A135 B321C563 D36510如圖8311所示，玻璃管內封閉了一段氣體，氣柱長度為l，管內外水銀面高度差為h.若溫度保持不變，把玻璃管稍向上提起一段距離，則()Ah、l均變大Bh、l均變小Ch變大，l變小Dh變小，l變大11用銷釘固定的活塞把容器分成A、B兩部分，其容積之比VAVB21，如圖8312所示起初A中空氣溫度為127 ，壓強為1.8105Pa，B中空氣溫度為27 ，壓強為1.2105Pa.拔去銷釘，使活塞可以無摩擦地移動(不漏氣)，由于容器緩慢導熱，最后都變成室溫27