【步步高】（新课标）高中物理 8.3 理想气体的状态方程学案 新人教版选修33.doc

8.3 理想气体的状态方程学习目标定位 1.了解理想气体的模型，并知道实际气体看成理想气体的条件.2.掌握理想气体状态方程，知道理想气体状态方程的推导过程.3.能利用理想气体状态方程分析解决实际问题1玻意耳定律：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积v成反比用公式表示：pvc(常量)或p1v1p2v2.2查理定律：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度t成正比用公式表示：pct或.3盖吕萨克定律：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积v与热力学温度t成正比用公式表示：vct或.一、理想气体在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体叫做理想气体二、理想气体状态方程1一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，压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变2公式：或c(式中c是与p、v、t无关的常量).一、理想气体 问题设计玻意耳定律、查理定律、盖吕萨克定律等气体实验定律都是在压强不太大(相对大气压强)、温度不太低(相对室温)的条件下总结出来的那么当压强很大、温度很低时，气体还遵守该实验定律吗？答案在高压、低温状态下，气体状态发生改变时，将不会严格遵守气体实验定律了因为在高压、低温状态下，气体的状态可能已接近或达到液态，故气体实验定律将不再适用要点提炼1理想气体是一种理想化模型，是对实际气体的科学抽象2理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力，故无分子势能的变化，一定质量的理想气体内能的变化只与温度有关3实际气体，特别是那些不容易液化的气体，如氢气、氧气、氮气、氦气等，在压强不太大(不超过大气压强的几倍)、温度不太低(不低于零下几十摄氏度)时，才可以近似地视为理想气体二、理想气体的状态方程图1问题设计如图1所示，一定质量的某种理想气体从状态a到b经历了一个等温过程，又从状态b到c经历了一个等容过程，请推导状态a的三个参量pa、va、ta和状态c的三个参量pc、vc、tc之间的关系答案从ab为等温变化过程，根据玻意耳定律可得pavapbvb从bc为等容变化过程，根据查理定律可得由题意可知：tatbvbvc联立可得.要点提炼1理想气体的状态方程一定质量的某种理想气体，由初状态(p1、v1、t1)变化到末状态(p2、v2、t2)时，各量满足：.2气体的三个实验定律是理想气体状态方程的特例(1)当t1t2时p1v1p2v2(玻意耳定律)(2)当v1v2时(查理定律)(3)当p1p2时(盖吕萨克定律)3应用理想气体状态方程解题的一般思路(1)确定研究对象(某一部分气体)，明确气体所处系统的力学状态(是否具有加速度)(2)弄清气体状态的变化过程(3)确定气体的初、末状态及其状态参量，并注意单位的统一(4)根据题意，选用适当的气体状态方程求解(5)分析讨论所得结果的合理性及其物理意义一、理想气体状态方程的基本应用例1一定质量的理想气体，处于某一状态，经过下列哪个过程后可能会回到原来的温度()a先保持压强不变而使它的体积膨胀，接着保持体积不变而减小压强b先保持压强不变而使它的体积减小，接着保持体积不变而减小压强c先保持体积不变而增大压强，接着保持压强不变而使它的体积膨胀d先保持体积不变而减小压强，接着保持压强不变而使它的体积膨胀解析本题应用理想气体状态方程c即可以判断，也可以利用图象法解答方法一：定性分析法选项a，先p不变v增大，则t升高；再v不变p减小，则t降低，可能实现回到初始温度选项b，先p不变v减小，则t降低；再v不变p减小，则t又降低，不可能实现回到初始温度选项c，先v不变p增大，则t升高；再p不变v增大，则t又升高，不可能实现回到初始温度选项d，先v不变p减小，则t降低；再p不变v增大，则t升高，可能实现回到初始温度综上所述，正确选项为a、d.方法二：图象法由于此题要求经过一系列状态变化后回到初始温度，所以先在pv坐标系中画出等温变化图线，然后在图线上任选中间一点代表初始状态，根据各个选项中的过程画出图线，如图所示从图线的变化趋势来看，有可能与原来的等温线相交说明经过变化后可能回到原来的温度选项a、d正确答案ad例2内燃机汽缸里的混合气体(可看成理想气体)，在吸气冲程结束瞬间，温度为50 ，压强为1.0105 pa，体积为0.93 l在压缩冲程中，把气体的体积压缩为0.155 l时，气体的压强增大到1.2106 pa.这时混合气体的温度升高到多少摄氏度？解析找出汽缸内混合气体初、末状态的状态参量，运用理想气体状态方程即可求解混合气体初状态的状态参量为p11.0105 pa，v10.93 l，t1(50273)k323 k.混合气体末状态的状态参量为p21.2106 pa，v20.155 l，t2为未知量由可求得t2t1.将已知量代入上式，得t2323 k646 k.所以此时混合气体的温度t(646273) 373 .答案373 二、理想气体状态方程的综合应用例3如图2甲所示，一导热性能良好、内壁光滑的汽缸水平放置，横截面积为s2103m2、质量为m4 kg、厚度不计的活塞与汽缸底部之间封闭了一部分理想气体，此时活塞与汽缸底部之间的距离为24 cm，在活塞的右侧12 cm处有一对与汽缸固定连接的卡环，气体的温度为300 k，大气压强p01.0105 pa.现将汽缸竖直放置，如图乙所示，取g10 m/s2.求：图2(1)活塞与汽缸底部之间的距离；(2)加热到675 k时封闭气体的压强解析(1)p1p01105 pat1300 k，v124 cmsp2p01.2105 pat1t2，v2hs由p1v1p2v2解得h20 cm.(2)假设活塞能到达卡环处，则t3675 k，v336 cms由得p31.5105 pap21.2105 pa所以活塞到达卡环处，气体压强为1.5105 pa.答案(1)20 cm(2)1.5105 pa1(理想气体状态方程的基本应用)一定质量的理想气体，在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p1、v1、t1，在另一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p2、v2、t2，下列关系正确的是()ap1p2，v12v2，t1t2bp1p2，v1v2，t12t2cp12p2，v12v2，t12t2dp12p2，v1v2，t12t2答案d解析由理想气体状态方程可判断，只有d项正确2(理想气体状态方程的基本应用)钢筒内装有3 kg气体，温度是23 ，压强为4 atm，如果用掉1