第3節(jié)理想氣體狀態(tài)方程(上課用)

1、江蘇省淮州中學(xué)江蘇省淮州中學(xué) 鄭素軍鄭素軍 2013-5-9高中物理高中物理 選修選修3-3 第第8章章 氣氣 體體【問題【問題1】氣體實驗三定律公式？氣體實驗三定律公式？1.玻意耳定律：玻意耳定律：pV =C12.查理定律：查理定律：2CTp【問題【問題2】這些定律的適用范圍是什么？這些定律的適用范圍是什么？（相對室溫）（相對室溫）（相對大氣壓強）（相對大氣壓強）3.蓋蓋-呂薩克定律：呂薩克定律：3CTV一一. 理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程假定一定質(zhì)量的氣體在初狀態(tài)時各狀態(tài)參量為（假定一定質(zhì)量的氣體在初狀態(tài)時各狀態(tài)參量為（pA VA TA），經(jīng)過某變化過程，到末狀態(tài)時各狀態(tài)參量變?yōu)椋?jīng)

2、過某變化過程，到末狀態(tài)時各狀態(tài)參量變?yōu)椋╬c VC TC），），中間變化過程的狀態(tài)中間變化過程的狀態(tài)參量如何填寫參量如何填寫？A、C狀態(tài)的狀態(tài)參量之間有何關(guān)系呢？狀態(tài)的狀態(tài)參量之間有何關(guān)系呢？pA VA TApC VC TC等溫過程等溫過程等容過程等容過程TAVCpBpAVA=pBVCpB / TA=pC / TCCCCAAATVpTVp 一定質(zhì)量的某種理想氣體在從一個狀態(tài)變化到另一定質(zhì)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，盡管一個狀態(tài)時，盡管p、V、T都可能改變，但是壓強跟都可能改變，但是壓強跟體積的乘積與熱力學(xué)溫度的比值保持不變。體積的乘積與熱力學(xué)溫度的比值保持不變。1 1221

3、2pVp VTT或或pVCT一一.理想氣體的狀態(tài)方程理想氣體的狀態(tài)方程二二.理想氣體理想氣體 為了研究方便，可以設(shè)想一種氣體，在為了研究方便，可以設(shè)想一種氣體，在任何任何溫度溫度、任何壓強任何壓強下都遵從氣體實驗定律，我們把下都遵從氣體實驗定律，我們把這樣的氣體叫做這樣的氣體叫做理想氣體理想氣體。1.理想氣體是理想氣體是理想化的模型理想化的模型，實際上是不存在的。，實際上是不存在的。2.一些不容易液化的氣體，如氫氣、氧氣、氮氣、一些不容易液化的氣體，如氫氣、氧氣、氮氣、氦氣等，在通常溫度和壓強下，可當(dāng)成理想氣體。氦氣等，在通常溫度和壓強下，可當(dāng)成理想氣體。3.在溫度不低于零下幾十?dāng)z氏度、壓強不

4、超過大氣在溫度不低于零下幾十?dāng)z氏度、壓強不超過大氣壓的幾倍時，也可把實際氣體當(dāng)成理想氣體。壓的幾倍時，也可把實際氣體當(dāng)成理想氣體。理理 解：解：三三.理想氣體的特點理想氣體的特點2.從能量上說：從能量上說：理想氣體的微觀本質(zhì)是理想氣體的微觀本質(zhì)是忽略了分子力忽略了分子力，沒有分子勢能沒有分子勢能，理想氣體的內(nèi)能只有分子動能。，理想氣體的內(nèi)能只有分子動能。1.從微觀上說：從微觀上說：分子間以及分子和容器壁間，除碰撞分子間以及分子和容器壁間，除碰撞外無其他作用力。外無其他作用力。3.理想氣體的內(nèi)能僅由理想氣體的內(nèi)能僅由溫度溫度和和分子總數(shù)分子總數(shù)決定決定 ，與氣，與氣體的體的體積無關(guān)體積無關(guān)。 一

5、定質(zhì)量的某種理想氣體由狀態(tài)一定質(zhì)量的某種理想氣體由狀態(tài)A變?yōu)闋顟B(tài)變?yōu)闋顟B(tài)D，其有關(guān)的數(shù)據(jù)如圖所示。若狀態(tài)其有關(guān)的數(shù)據(jù)如圖所示。若狀態(tài)D的壓強是的壓強是104pa，狀，狀態(tài)態(tài)A的壓強是多少？的壓強是多少？四四.理想氣體的狀態(tài)方程的應(yīng)用理想氣體的狀態(tài)方程的應(yīng)用0V/m3 1 2 3 4 5T/102K321pA=？ VA=1m3 TA=200 K代入數(shù)據(jù)解得：代入數(shù)據(jù)解得： pA=1.5 104papD=104pa VD=3m3TD=400K解：解：A狀態(tài)：狀態(tài)：D狀態(tài)：狀態(tài)：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：AADDADp Vp VTTDDAAADp V TpV T有：有：0V/m3

6、1 2 3 4 5T/102K321應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程解題的步驟應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程解題的步驟: （1）確定）確定研究對象研究對象（2）分別寫出）分別寫出兩個狀態(tài)的狀態(tài)參量兩個狀態(tài)的狀態(tài)參量 （3）列列出理想氣體狀態(tài)出理想氣體狀態(tài)方程方程（4）將數(shù)據(jù)代入解出）將數(shù)據(jù)代入解出結(jié)果結(jié)果 111TVp222TVp四四.理想氣體的狀態(tài)方程的應(yīng)用理想氣體的狀態(tài)方程的應(yīng)用 一水銀氣壓計中混進(jìn)了空氣，因而在一水銀氣壓計中混進(jìn)了空氣，因而在27，外界，外界大氣壓為大氣壓為758mmHg時，這個水銀氣壓計的讀數(shù)為時，這個水銀氣壓計的讀數(shù)為738mmHg，此時管中水銀面距管頂，此時管中水銀面距管頂80mm，當(dāng)溫

7、度降，當(dāng)溫度降至至-3時，這個氣壓計的讀數(shù)為時，這個氣壓計的讀數(shù)為743mmHg，求此時的，求此時的實際大氣壓值為多少實際大氣壓值為多少mmHg？解：解：以水銀氣壓計中的空氣為研究對象以水銀氣壓計中的空氣為研究對象初初狀狀態(tài)態(tài)p1=20mmHg 末末狀狀態(tài)態(tài)p2=p-743mmHg V2=75Smm3T2=270KV1=80Smm3 T1=300 Khppp01解：解：以水銀氣壓計中的空氣為研究對象以水銀氣壓計中的空氣為研究對象初初狀狀態(tài)態(tài)p1=20mmHg 末末狀狀態(tài)態(tài)p2=p-743mmHg V2=75Smm3T2=270KV1=80Smm3 T1=300 Khppp01解得：解得： p

8、= 762.2 mmHg根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：112212pVp VTT20 80(743) 75300270SpS代入數(shù)據(jù)有：代入數(shù)據(jù)有：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沿沿直線直線AB變化到變化到B，在此過程中，氣體分子的平均動能，在此過程中，氣體分子的平均動能的變化情況是（的變化情況是（ ） A.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V/L1231230p/atmABCD四四.理想氣體的狀態(tài)方程的應(yīng)用理想氣體的狀態(tài)方程的應(yīng)用D問題與練習(xí)問題與練習(xí)課本課本P251.對一定質(zhì)

9、量的氣體來說，能否做到以下各點？對一定質(zhì)量的氣體來說，能否做到以下各點？（1）保持壓強和體積不變而改變它的溫度。）保持壓強和體積不變而改變它的溫度。（2）保持壓強不變，同時升溫并減小體積。）保持壓強不變，同時升溫并減小體積。（3）保持溫度不變，同時增加體積并減小壓強。）保持溫度不變，同時增加體積并減小壓強。（4）保持體積不變，同時增加壓強并降低溫度。）保持體積不變，同時增加壓強并降低溫度。（1）不可能）不可能（2）不可能）不可能（3）可能）可能（4）不可能）不可能pVCT問題與練習(xí)問題與練習(xí)課本課本P252.某柴油機的汽缸容積為某柴油機的汽缸容積為0.83103m3，壓縮前其中，壓縮前其中空氣的溫度為空氣的溫度為470C、壓強為、壓強為0.8105pa。在壓縮沖程。在壓縮沖程中，活塞把空氣壓縮到原體積的中，活塞把空氣壓縮到原體積的1/17，壓強增大到，壓強增大到40 105pa，求這時空氣的溫度。，求這時空氣的溫度。12800/13.6941K 6680C一一.理想氣體：理想氣體： 在在任何溫度任何溫度和和任何壓強任何壓強下都下都能嚴(yán)格地遵從能嚴(yán)格地遵從氣體氣體實驗定律的氣體。實驗定律