2018_2019学年高中物理第八章气体第3节理想气体状态方程课件新人教版选修.pptx

第三节 理想气体状态方程,学习目标 1知道什么是理想气体，明确在什么情况下可以将实际气体当成理想气体。 2理解一定质量理想气体状态方程的内容和表达式，知道理想气体状态方程的适用条件。 3能应用理想气体状态方程分析解决一些实际问题。,一、理想气体 1定义：在任何温度、任何压强下都遵从_的气体叫作理想气体。 2实验气体可视为理想气体的条件：实际气体在温度不太 _(不低于零下几十摄氏度)、压强不太 _(不超过大气压的几倍)时，可以当成理想气体。,气体实验定律,低,大,自主思考判一判 1(1)理想气体是为了研究问题的方便提出的一种理想模型。( ) (2)任何气体都可看作理想气体。( ) (3)实际气体在压强不太大，温度不太低的条件下可视为理想气体。( ),二、理想气体的状态方程 1内容：一定质量的某种理想气体，在从一个状态变化到另一个状态时，压强与体积的乘积与热力学温度的比值_。,3适用条件：一定_的_气体。,保持不变,质量,理想,自主思考判一判 2(1)一定质量的理想气体，温度不变，体积不变，压强增大。( ) (2)一定质量的理想气体，温度、压强、体积可以同时变化。( ) (3)一定质量的理想气体，三个状态参量中可以只有两个变化。( ),烧开水时，水烧开了一般不会溢出，而熬粥时很容易溢出，你能解释原因吗？ 提示 水烧开时，水蒸气泡升到水面，就立即爆破，不会积聚起来，水面的高度不会升高太多，水就不会溢泻出来。 粥烧开时，由于米粒的淀粉和水混合变成糊状，增大了粥的粘性，导致水蒸气泡不易爆破，一直积聚在面上，愈堆愈高，就从煲盖溢泻出来，把煲盖掀开，用筷子撑着使盖与煲离开一段距离，利用空气冷缩气泡，就可以减轻溢出的程度。,考点一 理想气体状态方程 1理想气体状态方程与气体实验定律,由此可见，三个气体实验定律是理想气体状态方程的特例。,2理想气体状态方程的应用要点 (1)选对象：根据题意，选出所研究的某一部分气体，这部分气体在状态变化过程中，其质量必须保持一定。 (2)找参量：找出作为研究对象的这部分气体发生状态变化前后的一组p、V、T数值或表达式，压强的确定往往是个关键，常需结合力学知识(如力的平衡条件或牛顿运动定律)才能写出表达式。,(3)认过程：过程表示两个状态之间的一种变化式，除题中条件已直接指明外，在许多情况下，往往需要通过对研究对象跟周围环境的相互关系的分析中才能确定，认清变化过程是正确选用物理规律的前提。 (4)列方程：根据研究对象状态变化的具体方式，选用理想气体状态方程或某一实验定律，代入具体数值，T必须用热力学温度，p、V的单位要统一，最后分析讨论所得结果的合理性及其物理意义。,例1 如图831，绝热汽缸A与导热汽缸B横截面积相同，均固定于地面，由刚性杆连接的绝热活塞与两汽缸间均无摩擦。两汽缸内都装有处于平衡状态的理想气体，开始时体积均为V0、温度均为T0，缓慢加热A中气体，停止加热达到稳定后，A中气体压强变为原来的1.2倍，设环境温度始终保持不变，求汽缸A中气体的体积VA和温度TA。,图831,审题指导 B气体作等温变化。 A、B气体的体积之和不变。 【解析】 设初态压强为p0，膨胀后A、B压强相等，均为1.2p0。 B中气体始末状态温度相等，则有p0V01.2p0(2V0VA),1一个半径为0.1 cm的气泡，从18 m深的湖底上升。如果湖底水的温度是8 ，湖面的温度是24 ，湖面的大气压强相当于76 cm高水银柱产生的压强，即101 kPa，那么气泡升至湖面时体积是多少？(水1.0 g/cm3，g取9.8 m/s2),答案 0.012 cm3,2如图832所示，一汽缸竖直放在水平地面上，缸体质量M10 kg，活塞质量m4 kg，活塞横截面积S2103m2，活塞上面的汽缸内封闭了一定质量的理想气体，下面有气孔O与外界相通，大气压强p01.0105 Pa。活塞下面与劲度系数k2103 N/m的轻弹簧相连。当汽缸内气体温度为127 时弹簧为自然长度， 此时缸内气柱长度L120 cm，g取10 m/s2，活塞不漏气且与缸壁无摩擦。求：当缸内气柱长度L224 cm时，缸内气体温度为多少K?,图832,答案 720 K,考点二 理想气体状态变化的图像 1一定质量的理想气体不同状态变化图像的比较,2.一定质量的理想气体一般状态图像的处理方法 基本方法，化“一般”为“特殊”，如图833是一定质量的某种气体的状态变化过程ABCA。,图833,在VT图线上，等压线是一簇延长线过原点的直线，过A、B、C三点作三条等压线分别表示三个等压状态，由图可知pApBpC，即pApBpC，所以AB压强增大，温度降低，体积缩小，BC温度升高，体积减小，压强增大，CA温度降低，体积增大，压强减小。,例2 内壁光滑的导热汽缸竖直浸放在盛有冰水混合物的水槽中，用不计质量的活塞封闭压强为1.0105Pa、体积为2.0103 m3的理想气体。现在活塞上方缓缓倒上沙子，使封闭气体的体积变为原来的一半，然后将汽缸移出水槽，缓慢加热，使气体温度变为127 。(大气压强为1.0105Pa) (1)求汽缸内气体的最终体积(保留三位有效数字)； (2)在如图834所示的pV图上画出整个过程中汽缸内气体的状态变化。,审题指导 在活塞上方缓缓倒沙子的过程是一个等温变化过程，缓慢加热的过程是一个等压变化过程。 在pV图中，等压过程的图线为平行于V轴的直线，等容过程的图线为平行于p轴的直线，等温过程的图线为双曲线的一支。,图834,(2)如图所示,【答案】 (1)1.5103 m3 (2)见解析,名师点拨 理想气体状态变化时注意转折点的确定 转折点是两个状态变化过程的分界点，挖掘隐含条件，找出转折点是应用理想气体状态方程解决气体状态变化问题的关键。,3(多选)一定质量气体的状态变化过程的pV图线如图835所示，其中A是初始态，B、C是中间状态。AB为双曲线的一部分，BC与纵轴平行，CA与横轴平行。如将上述变化过程改用pT图线和VT图线表示，则在下列的各图中正确的是,图835,解析 气体由AB是等温过程，且压强减小，气体体积增大；由BC是等容过程，且压强增大，气体温度升高；由CA是等压过程，且体积减小，温度降低。由此可判断在pT图中A错误、B正确，在VT图中C错误、D正确。 答案 BD,4一定质量的理想气体由状态A变为状态D，其有关数据如图836甲所示，若状态D的压强是2104 Pa。,图836,(1)求状态A的压强。 (2)请在乙图中画出该状态变化过程的p T图像，并分别标出A、B、C、D各个状态，不要求写出计算过程。 解析 (1)据理想气体状态方程：,(2)AB等容变化、BC等温变化、CD等容变化，根据理想气体状态方程可求得各状态的参量。pT图像及A、B、C、D各个状态如下图所示。,答案 (1)4104 Pa (2)见解析图,对于变质量问题，直接应用气体实验定律或理想气体状态方程显然不合适，关键是如何灵活选择研究对象，将变质量问题转化为一定质量问题，可取原有气体为研究对象，也可以选择剩余气体为研究对象，始末状态参量必须对同一部分气体，可想象“放出”或“漏掉”的气体与剩余气体的状态相同，将变质量问题转化为定质量问题，然后利用气体实验定律或理想气体的状态方程，就可以确定剩余气体与“放出”或“漏掉”气体的体积、质量关系，从而确定剩余气体和原有气体间的状态变化关系。,变质量问题的处理方法,例题贮气筒的容积为100 L，贮有温度为27 、压强为30