理想氣體狀態(tài)方程（1）范文

1、理想氣體狀態(tài)方程（1） 理想氣體的狀態(tài)方程 一、教學(xué)目標(biāo) 1、知識目標(biāo)： 理解“理想氣體”的概念。 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)簡單問題。 熟記蓋呂薩克定律及數(shù)學(xué)表達(dá)式，并能正確用它來解答氣體等壓變化的有關(guān)問題。 2、能力目標(biāo) 通過推導(dǎo)理想氣體狀態(tài)方程及由理想氣體狀態(tài)方程推導(dǎo)蓋呂薩克定律的過程，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)密的邏輯思維能力。 3、情感目標(biāo) 通過用實驗驗證蓋呂薩克定律的教學(xué)過程，使學(xué)生學(xué)會用實驗來驗證成正比關(guān)系的物理定律的一種方法，并對學(xué)生進(jìn)行“實踐是檢驗真理唯一的標(biāo)準(zhǔn)”的教育。 二、重點、難點分析

2、1、理想氣體的狀態(tài)方程是本節(jié)課的重點，因為它不僅是本節(jié)課的核心內(nèi)容，還是中學(xué)階段解答氣體問題所遵循的最重要的規(guī)律之一。 2、對“理想氣體”這一概念的理解是本節(jié)課的一個難點，因為這一概念對中學(xué)生來講十分抽象，而且在本節(jié)只能從宏觀現(xiàn)象對“理想氣體”給出初步概念定義，只有到后兩節(jié)從微觀的氣體分子動理論方面才能對“理想氣體”給予進(jìn)一步的論述。另外在推導(dǎo)氣體狀態(tài)方程的過程中用狀態(tài)參量來表示氣體狀態(tài)的變化也很抽象，學(xué)生理解上也有一定難度。 三、教具 1、投影幻燈機(jī)、書寫用投影片。 2、氣體定律實驗器、燒杯、溫度計等。 四、主要教學(xué)過程 引入新課 玻意耳定律是一定質(zhì)量的氣體在溫度不變時，壓強(qiáng)與體積變化所遵循

3、的規(guī)律，而查理定律是一定質(zhì)量的氣體在體積不變時，壓強(qiáng)與溫度變化時所遵循的規(guī)律，即這兩個定律都是一定質(zhì)量的氣體的體積、壓強(qiáng)、溫度三個狀態(tài)參量中都有一個參量不變，而另外兩個參量變化所遵循的規(guī)律，若三個狀態(tài)參量都發(fā)生變化時，應(yīng)遵循什么樣的規(guī)律呢？這就是我們今天這節(jié)課要學(xué)習(xí)的主要問題。 教學(xué)過程設(shè)計 1、關(guān)于“理想氣體”概念的教學(xué) 設(shè)問： 玻意耳定律和查理定律是如何得出的？即它們是物理理論推導(dǎo)出來的還是由 實驗總結(jié)歸納得出來的？答案是：由實驗總結(jié)歸納得出的。 這兩個定律是在什么條件下通過實驗得到的？老師引導(dǎo)學(xué)生知道是在溫度不太低和壓強(qiáng)不太大的條件得出的。 老師講解：在初中我們就學(xué)過使常溫常壓下呈氣態(tài)的

4、物質(zhì)液化的方法是降低溫度和增大壓強(qiáng)。這就是說，當(dāng)溫度足夠低或壓強(qiáng)足夠大時，任何氣體都被液化了， 當(dāng)然也不遵循反映氣體狀態(tài)變化的玻意耳定律和查理定律了。而且實驗事實也證明：在較低溫度或較大壓強(qiáng)下，氣體即使未被液化，它們的實驗數(shù)據(jù)也與玻意耳定律或查理定律計算出的數(shù)據(jù)有較大的誤差。 出示投影片： ppv值 空氣110020050010001.0001.06901.13801.35651.72001.0000.99411.04831.39002.06851.0000.92650.91401.15601.73551.0000.97301.01001.34001.9920 說明講解：投影片所示是在溫度為0

5、，壓強(qiáng)為 pa的條件下取1l幾種常見實際氣體保持溫度不變時，在不同壓強(qiáng)下用實驗測出的pv乘積值。從表中可看出在壓強(qiáng)為 pa至 pa之間時，實驗結(jié)果與玻意耳定律計算值，近似相等，當(dāng)壓強(qiáng)為 pa時，玻意耳定律就完全不適用了。 這說明實際氣體只有在一定溫度和一定壓強(qiáng)范圍內(nèi)才能近似地遵循玻意耳定律和查理定律。而且不同的實際氣體適用的溫度范圍和壓強(qiáng)范圍也是各不相同的。為了研究方便，我們假設(shè)這樣一種氣體，它在任何溫度和任何壓強(qiáng)下都能嚴(yán)格地遵循玻意耳定律和查理定律。我們把這樣的氣體叫做“理想氣體”。 2推導(dǎo)理想氣體狀態(tài)方程 前面已經(jīng)學(xué)過，對于一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)可用三個狀態(tài)參量p、v、t來描述，且知道這

6、三個狀態(tài)參量中只有一個變而另外兩個參量保持不變的情況是不會發(fā)生的。換句話說：若其中任意兩個參量確定之后，第三個參量一定有唯一確定的值。它們共同表征一定質(zhì)量理想氣體的唯一確定的一個狀態(tài)。根據(jù)這一思想，我們假定一定質(zhì)量的理想氣體在開始狀態(tài)時各狀態(tài)參量為，經(jīng)過某變化過程，到末狀態(tài)時各狀態(tài)參量變?yōu)椋@中間的變化過程可以是各種各樣的，現(xiàn)假設(shè)有兩種過程： 第一種：從先等溫并使其體積變?yōu)?，壓強(qiáng)隨之變?yōu)?，此中間狀態(tài)為再等容并使其溫度變?yōu)?，則其壓強(qiáng)一定變?yōu)?，則末狀態(tài)。 第二種：從先等容并使其溫度變?yōu)?，則壓強(qiáng)隨之變?yōu)?，此中間狀態(tài)為，再等溫并使其體積變?yōu)?，則壓強(qiáng)也一定變?yōu)?，也到末狀態(tài)，如投影片所示。

7、 出示投影片： 將全班同學(xué)分為兩大組，根據(jù)玻意耳定律和查理定律，分別按兩種過程，自己推導(dǎo)理想氣體狀態(tài)過程。 基本方法是：解聯(lián)立方程 或 消去中間狀態(tài)參量或均可得到： 這就是理想氣體狀態(tài)方程。它說明：一定質(zhì)量的理想氣體的壓強(qiáng)、體積的乘積與熱力學(xué)溫度的比值是一個常數(shù)。 3推導(dǎo)并驗證蓋呂薩克定律 設(shè)問：若上述理想氣體狀態(tài)方程中， ，方程形式變化成怎樣的形式？ 答案： 或 本身說明氣體狀態(tài)變化有什么特點？ 答案：說明等效地看作氣體做等壓變化。 由此可得出結(jié)論：當(dāng)壓強(qiáng)不變時，一定質(zhì)量的理想氣體的體積與熱力學(xué)溫度成正比。 這個結(jié)論最初是法國科學(xué)家蓋呂薩克在研究氣體膨脹的實驗中得到的，也叫蓋呂薩克定律。它也屬于實驗定律。當(dāng)今可以設(shè)計多種實驗方法來驗證這一結(jié)論。今天我們利用在驗證玻意耳定律中用過的氣體定律實驗器來驗證這一定律。 演示實驗：實驗裝置如圖所示，此實驗保持壓強(qiáng)不變，只是利用改變燒杯中的