理想氣體狀態(tài)方程

1、理想氣體狀態(tài)方程（1）理想氣體狀態(tài)方程（1）理想氣體的狀態(tài)方程一、教學目標1、知識目標：（1）理解“理想氣體”的概念。（2）掌握運用玻意耳定律和查理定律推導理想氣體狀態(tài)方程 的過程，熟記理想氣體狀態(tài)方程的數(shù)學表達式，并能正確運用理 想氣體狀態(tài)方程解答有關簡單問題。（3）熟記蓋呂薩克定律及數(shù)學表達式，并能正確用它來解 答氣體等壓變化的有關問題。2、能力目標通過推導理想氣體狀態(tài)方程及由理想氣體狀態(tài)方程推導 蓋呂薩克定律的過程，培養(yǎng)學生嚴密的邏輯思維能力。3、情感目標通過用實驗驗證蓋呂薩克定律的教學過程，使學生學會用 實驗來驗證成正比關系的物理定律的一種方法，并對學生進行 “實踐是檢驗真理唯一的標準

2、”的教育。二、重點、難點分析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”給予進一步的論述。另外在 推導氣體狀態(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，學生理解上也有一定難度。三、教具1、投影幻燈機、書寫用投影片。2、氣體定律實驗器、燒杯、溫度計等。四、主要教學過程（一）引入新課玻意耳定律是一定質量的氣體

3、在溫度不變時，壓強與體積變 化所遵循的規(guī)律，而查理定律是一定質量的氣體在體積不變時， 壓強與溫度變化時所遵循的規(guī)律，即這兩個定律都是一定質量的 氣體的體積、壓強、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，應遵循什么樣的規(guī)律呢？這就是我們今天這節(jié)課要學習的主 要問題。（二）教學過程設計1、關于“理想氣體”概念的教學設問：（1）玻意耳定律和查理定律是如何得出的？即它們是物理理 論推導出來的還是由實驗總結歸納得出來的？答案是：由實驗總結歸納得出的。（2）這兩個定律是在什么條件下通過實驗得到的？老師引導 學生知道是在溫度不太低（與常溫比較）和壓

4、強不太大（與大氣 壓強相比）的條件得出的。老師講解：在初中我們就學過使常溫常壓下呈氣態(tài)的'物質 （如氧氣、氫氣等）液化的方法是降低溫度和增大壓強。這就是 說，當溫度足夠低或壓強足夠大時，任何氣體都被液化了，當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（1）:P（Pa）pV 值（PaL）空氣120050010001.0001. 06901. 13801. 35651. 72001.0000. 99411. 04831.39002. 068

5、51.0000. 92650.91401. 15601. 73551.0000. 97301.01001. 34001.9920說明講解：投影片（1）所示是在溫度為LC,壓強為Pa的 條件下取1L幾種常見實際氣體保持溫度不變時，在不同壓強下用 實驗測出的pV乘積值。從表中可看出在壓強為Pa至Pa之間 時，實驗結果與玻意耳定律計算值，近似相等，當壓強為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 范圍和壓強范圍也是各不相同的。為了研究方便，我們假設這樣 一種氣體，它在任何溫度和任何壓強下都能嚴格

6、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”。（板書 “理想氣體”概念意義。）2. 推導理想氣體狀態(tài)方程前面已經(jīng)學過，對于一定質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ǎ?這中間的變化過程可以是各種各樣的，現(xiàn)假設有兩種過程：第一種：從（）先等溫并使其體積

7、變?yōu)?，壓強隨之變 為，此中間狀態(tài)為（）再等容并使其溫度變?yōu)?，則其壓強 一定變?yōu)?，則末狀態(tài)（）。第二種：從（）先等容并使其溫度變?yōu)?，則壓強隨之變 為，此中間狀態(tài)為（），再等溫并使其體積變?yōu)?，則壓強 也一定變?yōu)?，也到末狀態(tài)（），如投影片所示。出示投影片（2）:將全班同學分為兩大組，根據(jù)玻意耳定律和查理定律，分別 按兩種過程，自己推導理想氣體狀態(tài)過程。（即要求找出與 間的等量關系。）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：一定質量的理想氣體的 壓強、體積的乘積與熱力學溫度的比值是一個常數(shù)。3. 推導并驗證蓋呂薩克定律設問：（1）若上述理想氣體狀態(tài)方程中，

8、方程形式變化 成怎樣的形式？答案：或（2）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。（即壓強保持不變 的變化）由此可得出結論：當壓強不變時，一定質量的理想氣體的體 積與熱力學溫度成正比。這個結論最初是法國科學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。當今可 以設計多種實驗方法來驗證這一結論。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，此實驗保持壓強不變，只是 利用改變燒杯中的水溫來確定三個溫度狀態(tài)，這可從溫度計上 讀出，再分別換算成熱力學溫度，再利用氣體實驗器上的刻度 值作為達熱平

9、衡時，被封閉氣體的體積值，分別為，填入下 表：出示投影幻燈片（3）:然后讓學生用計算器迅速算出、，只要讀數(shù)精確， 則這幾個值會近似相等，從而證明了蓋呂薩克定律。4. 課堂練習出示投影幻燈片（4）,顯示例題（1）:例題&nbsp； 一水銀氣壓計中混進了空氣，因而在27°C,外界 大氣壓為758毫米汞柱時，這個水銀氣壓計的讀數(shù)為738毫米汞 柱，此時管中水銀面距管頂80毫米，當溫度降至一3匸時，這個 氣壓計的讀數(shù)為743毫米汞柱，求此時的實際大氣壓值為多少毫 米汞柱？教師引導學生按以下步驟解答此題：(1)該題研究對象是什么？答案：混入水銀氣壓計中的空氣。&nbsp；(2)

10、畫出該題兩個狀態(tài)的示意圖：(3) 分別寫出兩個狀態(tài)的狀態(tài)參量：(S是管的橫截面積)。&nbsp；(4) 將數(shù)據(jù)代入理想氣體狀態(tài)方程：得bsp；&nbsp；&nbsp；解 得bsp；&nbsp；&nbsp ；(三)課堂小結1. 在任何溫度和任何壓強下都能嚴格遵循氣體實驗定律的氣 體叫理想氣體。2. 理想氣體狀態(tài)方程為：3. 蓋呂薩克定律是指：一定質量的氣體在壓強不變的條件 下，它的體積與熱力學溫度成正比。五、說明1“理想氣體"如同力學中的“質點"、“彈簧振子''一 樣，是一種理想的物理模型，是一種重要的物理研究方法。對“理想氣體”研究得出的規(guī)律在很大溫度范圍和壓強范圍內(nèi)都能 適用于實際氣體，因此它是有很大實際意義的。2. 本節(jié)課設計的驗證蓋呂薩克定律的實驗用的是溫州師院 教學儀器廠制造的J2261型氣體定律實驗器；實驗中確定的三個 溫度狀態(tài)應相對較穩(wěn)定(即變化不能太快)以便于被研究氣體