高二物理理想氣體的狀態(tài)方程

1、高中物理新人教版選修- 系列課件8.3理想氣體的狀態(tài)方程第八章第八章氣體教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)與能力知識(shí)與能力1知識(shí)要求： （1）初步理解“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。 （3）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通過用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證蓋呂薩克定律的教學(xué)過程，使學(xué)生學(xué)會(huì)用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證成正比關(guān)系的物理定律的一種方法，并對(duì)學(xué)生進(jìn)行“實(shí)踐是檢驗(yàn)

2、真理唯一的標(biāo)準(zhǔn)”的教育。 重點(diǎn)、難點(diǎn)分析重點(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”這一概念的理解是本節(jié)課的一個(gè)難點(diǎn)，因?yàn)檫@一概念對(duì)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(duì)“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(dòng)理論方面才能對(duì)“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。 教具教具 1氣體定律實(shí)驗(yàn)器、燒杯、溫度計(jì)等。一一. .理想氣體理想氣體 假設(shè)這樣一種氣體，它在任何溫度和任何壓假設(shè)這

3、樣一種氣體，它在任何溫度和任何壓強(qiáng)下都能嚴(yán)格地遵循氣體實(shí)驗(yàn)定律強(qiáng)下都能嚴(yán)格地遵循氣體實(shí)驗(yàn)定律, ,我們把這我們把這樣的氣體叫做樣的氣體叫做“理想氣體理想氣體”。理想氣體具有以下特點(diǎn)理想氣體具有以下特點(diǎn): :1.1.氣體分子是一種沒有內(nèi)部結(jié)構(gòu)氣體分子是一種沒有內(nèi)部結(jié)構(gòu), ,不占有體積的不占有體積的剛性質(zhì)點(diǎn)剛性質(zhì)點(diǎn). .2.2.氣體分子在運(yùn)動(dòng)過程中氣體分子在運(yùn)動(dòng)過程中, ,除碰撞的瞬間外除碰撞的瞬間外, ,分子分子之間以及分子和器壁之間都無相互作用力之間以及分子和器壁之間都無相互作用力. .3.3.分子之間和分子與器壁之間的碰撞分子之間和分子與器壁之間的碰撞, ,都是完全都是完全彈性碰撞彈性碰撞.

4、 .除碰撞以外除碰撞以外, ,分子的運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)分子的運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)動(dòng), ,各個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)機(jī)會(huì)均等各個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)機(jī)會(huì)均等. .理想氣體是不存在的理想氣體是不存在的. .1 1、在常溫常壓下、在常溫常壓下, ,大多數(shù)實(shí)際氣體大多數(shù)實(shí)際氣體, ,尤其是那尤其是那些不易液化的氣體都可以近似地看成理想氣些不易液化的氣體都可以近似地看成理想氣體體. .2 2、在溫度不低于負(fù)幾十?dāng)z氏度、在溫度不低于負(fù)幾十?dāng)z氏度, ,壓強(qiáng)不超過壓強(qiáng)不超過大氣壓的幾倍時(shí)大氣壓的幾倍時(shí), ,很多氣體都可當(dāng)成理想氣體很多氣體都可當(dāng)成理想氣體來處理來處理. .3 3、理想氣體的內(nèi)能僅由溫度和分子總數(shù)決、理想氣體的內(nèi)能僅由溫

5、度和分子總數(shù)決定定 , ,與氣體的體積無關(guān)與氣體的體積無關(guān). .二二. .推導(dǎo)理想氣體狀態(tài)方程推導(dǎo)理想氣體狀態(tài)方程 對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)可用三個(gè)狀對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)可用三個(gè)狀態(tài)參量態(tài)參量p p、V V、T T來描述，且知道這三個(gè)狀態(tài)參來描述，且知道這三個(gè)狀態(tài)參量中只有一個(gè)變而另外兩個(gè)參量保持不變的情量中只有一個(gè)變而另外兩個(gè)參量保持不變的情況是不會(huì)發(fā)生的。換句話說：若其中任意兩個(gè)況是不會(huì)發(fā)生的。換句話說：若其中任意兩個(gè)參量確定之后，第三個(gè)參量一定有唯一確定的參量確定之后，第三個(gè)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值。它們共同表征一定質(zhì)量理想氣體的唯一確定

6、的一個(gè)狀態(tài)。定的一個(gè)狀態(tài)。 假定一定質(zhì)量的理想氣體在開始狀態(tài)時(shí)各狀假定一定質(zhì)量的理想氣體在開始狀態(tài)時(shí)各狀態(tài)參量為（態(tài)參量為（p p1 1，V V1 1，T T1 1），經(jīng)過某變化過程，），經(jīng)過某變化過程，到末狀態(tài)時(shí)各狀態(tài)參量變?yōu)椋ǖ侥顟B(tài)時(shí)各狀態(tài)參量變?yōu)椋╬ p2 2，V V2 2，T T2 2），），這中間的變化過程可以是各種各樣的這中間的變化過程可以是各種各樣的. .假設(shè)有兩種過程：假設(shè)有兩種過程：第一種：從（第一種：從（p p1 1，V V1 1，T T1 1）先等溫并使其體積）先等溫并使其體積變?yōu)樽優(yōu)閂 V2 2，壓強(qiáng)隨之變?yōu)?，壓?qiáng)隨之變?yōu)閜 pc c，此中間狀態(tài)為（，此中間狀態(tài)為（p

7、 pc c，V V2 2，T T1 1）再等容并使其溫度變?yōu)椋┰俚热莶⑹蛊錅囟茸優(yōu)門 T2 2，則其壓強(qiáng)一，則其壓強(qiáng)一定變?yōu)槎ㄗ優(yōu)閜 p2 2，則末狀態(tài)（，則末狀態(tài)（p p2 2，V V2 2，T T2 2）。）。第二種：從（第二種：從（p p1 1；V V1 1，T T1 1）先等容并使其溫度變）先等容并使其溫度變?yōu)闉門 T2 2，則壓強(qiáng)隨之變?yōu)椋瑒t壓強(qiáng)隨之變?yōu)閜pc c，此中間狀態(tài)為，此中間狀態(tài)為（ppc c，V V1 1，T T2 2），再等溫并使其體積變?yōu)椋?，再等溫并使其體積變?yōu)閂 V2 2，則壓強(qiáng)也一定變?yōu)閯t壓強(qiáng)也一定變?yōu)閜 p2 2，也到末狀態(tài)（，也到末狀態(tài)（p p2 2，V V2

8、 2，T T2 2）。）。 根據(jù)玻意耳定律和查理定律，分別按兩種過程，自根據(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。（即要求找出己推導(dǎo)理想氣體狀態(tài)過程。（即要求找出p p1 1、V V1 1、T T1 1與與p p2 2、V V2 2、T T2 2間的等量關(guān)系。）間的等量關(guān)系。）三三. .理想氣體的狀態(tài)方程理想氣體的狀態(tài)方程1 12212PVPVTTPVCT 一定質(zhì)量的理想氣體的壓強(qiáng)、體積的一定質(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(gè)常數(shù)。乘積與熱力學(xué)溫度的比值是一個(gè)常數(shù)。121 122PPTT使用條件使用條件: : 一定質(zhì)量的某種理想氣體一定質(zhì)量的某種

9、理想氣體. .恒量由兩個(gè)因素決定恒量由兩個(gè)因素決定: :1.1.理想氣體的質(zhì)量理想氣體的質(zhì)量. .2.2.理想氣體的種類理想氣體的種類. .氣體的物質(zhì)的量決定氣體的物質(zhì)的量決定 不同種類的理想氣體不同種類的理想氣體, ,具有相同的狀態(tài)具有相同的狀態(tài), ,同時(shí)同時(shí)具有相同的物質(zhì)的量具有相同的物質(zhì)的量, ,這個(gè)恒量就相同這個(gè)恒量就相同. .例題一例題一: :例題例題 二二: :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2727，外界大氣壓為，外界大氣壓為758758毫米汞柱時(shí)，這個(gè)水銀毫米汞柱時(shí)，這個(gè)水銀氣壓計(jì)的讀數(shù)為氣壓計(jì)的讀數(shù)為738738毫米汞柱，此時(shí)管中水銀面毫米汞柱，此時(shí)管中水銀面距管頂距管頂8080毫米，當(dāng)溫度降至毫米，當(dāng)溫度降至-3-3時(shí)，這個(gè)氣壓計(jì)時(shí)，這個(gè)氣壓計(jì)的讀數(shù)為的讀數(shù)為743743毫米汞柱，求此時(shí)的實(shí)際大氣壓值毫米汞柱，求此時(shí)的實(shí)際大氣壓值為多少毫米汞柱？為多少毫米汞柱？引導(dǎo)學(xué)生按以下步驟解答此題：引導(dǎo)學(xué)生按以下步驟解答此題：（1 1）該題研究對(duì)象是什么？）該題研究對(duì)象是什么？混入水銀氣壓計(jì)中的空氣混入水銀氣壓計(jì)中的空氣（2 2）畫出該題兩個(gè)狀態(tài)的示意圖：）畫出該題兩個(gè)狀態(tài)的示意圖：（3 3）分別寫出兩個(gè)狀態(tài)的狀態(tài)參量：）分別寫