理想氣體狀態(tài)方程教案

1、 理想氣體狀態(tài)方程一、教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能：（1）理解“理想氣體”的概念。（2）掌握運(yùn)用玻意耳定律和查理定律推導(dǎo)理想氣體狀態(tài)方程的過(guò)程，熟記理想氣體狀態(tài)方程的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并能正確運(yùn)用理想氣體狀態(tài)方程解答有關(guān)簡(jiǎn)單問(wèn)題。2、過(guò)程與方法通過(guò)推導(dǎo)理想氣體狀態(tài)方程，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)密的邏輯思維能力。3、情感態(tài)度價(jià)值觀： 培養(yǎng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力及綜合的所學(xué)知識(shí)面解決實(shí)際問(wèn)題的能力。二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析1、理想氣體的狀態(tài)方程是本節(jié)課的重點(diǎn)，因?yàn)樗粌H是本節(jié)課的核心內(nèi)容，還是中學(xué)階段解答氣體問(wèn)題所遵循的最重要的規(guī)律之一。2、對(duì)“理想氣體”這一概念的理解也是本節(jié)課的一個(gè)難點(diǎn)，如何理解壓強(qiáng)不太高、溫度不太低時(shí)。另

2、外在推導(dǎo)氣體狀態(tài)方程的過(guò)程中用狀態(tài)參量來(lái)表示氣體狀態(tài)的變化也很抽象，學(xué)生理解上也有一定難度。三、導(dǎo)學(xué)流程前置復(fù)習(xí)：復(fù)述三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律的內(nèi)容。并在作出它們?cè)趐-v、p-t、v-t中的圖象。Pt0PV0Vt0(一)理想所體1.閱讀教材，寫(xiě)出理想氣體的定義。 理想氣體： 2.說(shuō)明：理想氣體是嚴(yán)格遵守所體實(shí)驗(yàn)定律的氣體，是理想化模型，是對(duì)實(shí)際氣體的科學(xué)抽象。實(shí)際氣體特別是那些不易液化的氣體，如氫、氧氣、氮?dú)狻⒑獾?，?的情況下可看作理想氣體。微觀模型：.體分子本身大小與分子間的距離相比可以忽略不計(jì)；.分子限、除碰撞外沒(méi)有其它作用力，即不存在相互的引力和斥力；.以理想氣體的分子勢(shì)能為零，理想氣體的內(nèi)能等

3、于分子的總動(dòng)能，即由氣體的物質(zhì)的量和溫度來(lái)決定。（二）理想氣體的狀態(tài)方程1.問(wèn)題探究：理想氣體的狀態(tài)方程提出問(wèn)題：前面的三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律都是對(duì)一定質(zhì)量的氣體在某一個(gè)量不變的情況下研究另外兩個(gè)量的的變化，那么這三個(gè)量都變化時(shí)三個(gè)量之間滿足什么樣的關(guān)系呢？問(wèn)題的表述：一定質(zhì)量的氣體由狀態(tài)1（P1,V1,t1）變化到狀態(tài)2（P2,V2,t2）,那么與之間遵從的數(shù)學(xué)關(guān)系式如何?解決方案(學(xué)生間相互討論提出自己的辦法并推導(dǎo))推導(dǎo)過(guò)程:思路點(diǎn)撥(同學(xué)思考后再參考)【思路1】:“二步法”。即設(shè)想一定質(zhì)量的氣體，先由狀態(tài)1（P1,V1,t1）變化到狀態(tài)C（Pc,Vc,tc）（控制某一個(gè)量不變），再變化到狀態(tài)2（P

4、2,V2,t2）。然后再消去C的狀態(tài)量?！舅悸?】:前面已經(jīng)由實(shí)驗(yàn)得到，一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)溫度一定時(shí)，壓強(qiáng)（玻義耳定律），當(dāng)體積一定時(shí)，（查理定律）所以，一般情況下 , 改成等式 , 亦即 就是說(shuō)，一定質(zhì)量的氣體的的值為定值。若從狀態(tài)1變到狀態(tài)2，則應(yīng)滿足。這是方便常用的形式。結(jié)論：理想氣體的狀態(tài)方程的表達(dá)式：2.討論：理想氣體狀態(tài)方程與實(shí)驗(yàn)定律.由狀態(tài)方程知，當(dāng)P一定時(shí)可得 這就是 定律。.由狀態(tài)方程知，當(dāng)V一定時(shí)可得 這就是 定律。.由狀態(tài)方程知，當(dāng)T一定時(shí)可得 這就是 定律。（三）實(shí)踐應(yīng)用：例題1、一水銀氣壓計(jì)中混進(jìn)了空氣，因而在27，外界大氣壓為758毫米汞柱時(shí)，這個(gè)水銀氣壓計(jì)的讀數(shù)為

5、738毫米汞柱，此時(shí)管中水銀面距管頂80毫米，當(dāng)溫度降至3時(shí)，這個(gè)氣壓計(jì)的讀數(shù)為743毫米汞柱，求此時(shí)的實(shí)際大氣壓值為多少毫米汞柱？此題同學(xué)們先自己分析.若想不到思路，再按以下提示的步驟解答此題：（1）該題研究對(duì)象是什么？答：（2）畫(huà)出該題兩個(gè)狀態(tài)的示意圖：（3）分別寫(xiě)出兩個(gè)狀態(tài)的狀態(tài)參量： （4）將數(shù)據(jù)代入理想氣體狀態(tài)方程解出結(jié)果 本題小結(jié)：（自己總結(jié)應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程解題的步驟）例題2、如圖所示，粗細(xì)均勻一端封閉一端開(kāi)口的U形玻璃管，當(dāng)t1=31時(shí)，大氣壓強(qiáng)P0=76cmHg時(shí)，兩管水銀面相平，這時(shí)左管被封閉的氣柱長(zhǎng)L1=8cm，則（1）當(dāng)溫度t2等于多少時(shí)，左管氣柱L2為9cm? （2

6、）當(dāng)溫度達(dá)到上問(wèn)中的溫度t2時(shí)，為使左管氣柱長(zhǎng)L為8cm，應(yīng)在右管中加入多長(zhǎng)的水銀柱。例題3、如圖是一這量的理想氣體在不同何種時(shí)的兩條等容線。a、b、c表示四個(gè)不同的狀態(tài)，則A.氣體由狀態(tài)a變到狀態(tài)c，其內(nèi)能減少，一定向外放出了熱量B.氣體由狀態(tài)a變到狀態(tài)d，其內(nèi)能增加，一定向外吸收了熱量C.氣體由狀態(tài)b變到狀態(tài)d，其內(nèi)能增加，一定向外吸收了熱量D.氣體由狀態(tài)b變到狀態(tài)a，其內(nèi)能減少，一定向外放出了熱量【點(diǎn)撥】：理想氣體的內(nèi)能與什么有關(guān)系？氣體是否對(duì)外做功看哪個(gè)量的變化？如何分析氣體是否吸收了熱量？（四）當(dāng)堂練習(xí)基礎(chǔ)練習(xí)1.教材P29例題 2.教材P30 1-4題能力提高練習(xí)1對(duì)于一定質(zhì)量的理

7、想氣體，可能發(fā)生的過(guò)程是A氣體的壓強(qiáng)增大、溫度升高，氣體對(duì)外界做功B氣體的壓強(qiáng)增大、溫度不變，氣體對(duì)外界放熱C氣體的壓強(qiáng)減小、溫度降低，氣體從外界吸熱D氣體的壓強(qiáng)減小、溫度升高，外界對(duì)氣體做功2如圖2-2-7所示，一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)a沿直線ab變化到狀態(tài)b在此過(guò)程中 A氣體的溫度保持不變B氣體分子平均速率先減小后增大C氣體的密度不斷減小D氣體必然從外界吸熱3.圖2-2-5中A、B兩點(diǎn)表示一定質(zhì)量的某種理想氣體的兩個(gè)狀態(tài)當(dāng)氣體自狀態(tài)A變化到狀態(tài)B時(shí)A體積必然增大B有可能經(jīng)歷體積減小的過(guò)程C外界必然對(duì)氣體做正功D氣體必然從外界吸熱4.一圓柱形氣缸直立在地面上，內(nèi)有一個(gè)具有質(zhì)量、無(wú)摩擦的絕熱

8、活塞，把氣缸分成容積相同的A、B兩部分，如圖2-2-1所示兩部分氣體的溫度相同，均為T(mén)0=27，A部分氣體的壓強(qiáng)pA0=1.0105Pa，B部分氣體的壓強(qiáng)pB0=2.0105pa現(xiàn)對(duì)B部分氣體加熱，使活塞上升，保持A部分氣體的溫度不變，使A部分氣體的體積減小為原來(lái)的2/3求此時(shí)：（1）A部分氣體的壓強(qiáng)PA（2）B部分氣體的溫度TB5.有一種測(cè)溫儀其結(jié)構(gòu)原理如圖2-2-10所示粗細(xì)均勻的兩端封閉的豎直玻璃管內(nèi)有一段長(zhǎng)為10cm的水銀將管內(nèi)氣體分隔成上下兩部分，上部分氣柱長(zhǎng)20cm，下部分氣柱長(zhǎng)5cm，已知上部分氣體的壓強(qiáng)為50cmHg，今將下部分氣體插入待測(cè)液體中（上部分仍在原環(huán)境中），這時(shí)水銀

9、柱向上移動(dòng)了2cm，問(wèn)這液體的溫度是環(huán)境溫度的幾倍？自學(xué)拓展熱力學(xué)第一定律在理想氣體等值變化過(guò)程中的應(yīng)用1理想氣體的內(nèi)能理想氣體的分子間作用力為零，分子勢(shì)能為零，所以理想氣體的內(nèi)能等于分子動(dòng)能那么決定一定質(zhì)量的某種理想氣體的內(nèi)能的宏觀標(biāo)志是什么？溫度T2幾個(gè)等值變化過(guò)程（1）絕熱過(guò)程絕熱一般指封閉氣體的材料絕熱或過(guò)程完成得迅速，此過(guò)程的特點(diǎn)是熱量Q=0，那么同學(xué)們可以討論當(dāng)一個(gè)絕熱氣缸內(nèi)的氣體向外膨脹的過(guò)程中，氣體的內(nèi)能如何變化？氣體的溫度如何變化？當(dāng)一個(gè)絕熱氣缸內(nèi)的氣體向外膨脹的過(guò)程中，氣體的體積變大，氣體對(duì)外做功，又因?yàn)槭墙^熱過(guò)程，氣體既不吸熱也不向外界放熱，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，其內(nèi)能減小，氣體的溫度降低（2）等溫過(guò)程等溫過(guò)程中氣體的溫度保持不變，所以其內(nèi)能不變那么當(dāng)一定質(zhì)量的理想氣體的壓強(qiáng)增大，系統(tǒng)是吸熱還是放熱？因?yàn)槭堑葴剡^(guò)程，所以系統(tǒng)的內(nèi)能不變；根據(jù)玻-馬定律，當(dāng)氣體壓強(qiáng)增大時(shí)，氣體的體積變小，外界對(duì)氣體做功；根據(jù)熱力學(xué)第一定律，系統(tǒng)向外界放熱（3）等容過(guò)程等容過(guò)程的特點(diǎn)是什么？那么當(dāng)一定質(zhì)量的理想氣體的壓強(qiáng)增大，系統(tǒng)是吸熱還是放熱