高中物理选修3-383理想气体的状态方程

1、公式：公式： p p1 1V V1 1=p=p2 2V V2 2 或或pV =C12CTp公式：公式：3CTV公式：公式：第八章第八章 气体气体三、理想气体的状态方程三、理想气体的状态方程一一. .理想气体？理想气体？ 假设有这样一种气体，它在假设有这样一种气体，它在和和下都下都气体实验定律气体实验定律, ,我们把这样的气我们把这样的气体叫做体叫做“”。？1 1、理想气体是不存在的，是一种理想模型。、理想气体是不存在的，是一种理想模型。2 2、在温度不太低、在温度不太低, ,压强不太大时实际气体都可看成压强不太大时实际气体都可看成是理想气体。是理想气体。4 4、从能量上说：、从能量上说：理想气

2、体分子除碰撞外，无相互作用的引力理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力，和斥力，故无故无，理想气体的内能只有分子动能。，理想气体的内能只有分子动能。3 3、从微观上说：理想气体分子本身的大小与分子间的距、从微观上说：理想气体分子本身的大小与分子间的距离相比可以忽略不计，视为质点。离相比可以忽略不计，视为质点。，即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间。即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间。如图所示，一定质量的某种理想气体从如图所示，一定质量的某种理想气体从A到到B经经历了一个等温过程，从历了一个等温过程，从B到到C经历了一个等容过经历了一个等容过程。分别用程。分别用pA、VA、TA和

3、和pB、VB、TB以及以及pC、VC、TC表示气体在表示气体在A、B、C三个状态的状态参量，三个状态的状态参量，那么那么A、C状态的状态参量间有何关系呢？状态的状态参量间有何关系呢？0pVTA=TBVB=VC从从AB为等温变化：由玻意耳定律为等温变化：由玻意耳定律pAVA=pBVB从从BC为等容变化：由查理定律为等容变化：由查理定律CBBCppTTCCCAAATVpTVp又又TA=TB VB=VC解得：解得：0pVTA=TB二二. .推导理想气体状态方程（过程推导理想气体状态方程（过程）VB=VC二二. .推导理想气体状态方程（其他过程）推导理想气体状态方程（其他过程）一定质量的某种理想气体在

4、从一个状态变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，尽管化到另一个状态时，尽管p、V、T都可能改变，但是都可能改变，但是压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。1 12212pVp VTT或或pVCT例一：例一： 一定质量的理想气体处于某一初始状态一定质量的理想气体处于某一初始状态,现要使它的温度经过一系列状态变化后现要使它的温度经过一系列状态变化后,回到初回到初 始状态的温度始状态的温度,可能实现的过程是可能实现的过程是（ ） A 先保持压强不变而使体积膨胀先保持压强不变而使体积膨胀 接着保持体积不变而增大压强接着保持体积不变而增

5、大压强 B 先保持压强不变而使体积减小先保持压强不变而使体积减小 接着保持体积不变而减小压强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先保持体积不变而增大压强, 接着保持压强不变而使体积膨胀接着保持压强不变而使体积膨胀 D 先保持体积不变而减小压强先保持体积不变而减小压强, 接着保持压强不变而使体积膨胀接着保持压强不变而使体积膨胀D DpVCT例题二例题二: : 一水银气压计中混进了空气，因而在一水银气压计中混进了空气，因而在27，外，外界大气压为界大气压为758758mmHg时，这个水银气压计的读数为时，这个水银气压计的读数为738738mmHg，此时管中水银面距管顶，此时管中

6、水银面距管顶8080mm，当温度降，当温度降至至-3时，这个气压计的读数为时，这个气压计的读数为743743mmHg，求此时的，求此时的实际大气压值为多少实际大气压值为多少mmHg？引导学生按以下步骤解答此题：引导学生按以下步骤解答此题：（1 1）该题研究对象是什么？）该题研究对象是什么？混入水银气压计中的空气混入水银气压计中的空气（2 2）画出该题两个状态的示意图：）画出该题两个状态的示意图：p1=758-738=20mmHg V1=80Smm3 T1=273+27=300 KT2=273+（-3-3）=270K解得：解得： p=762.2 mmHg=762.2 mmHgp2=p-743mm

7、Hg V2=（738+80）S-743S=75Smm3112212pVp VTT20 80(743)75300270SpS即1理想气体状态方程与气体实验定律理想气体状态方程与气体实验定律 p1V1T1p2V2T2 T1T2时，时，p1V1p2V2 玻意耳定律玻意耳定律 V1V2时，时，p1T1p2T2 查理定律查理定律 p1p2时，时，V1T1V2T2 盖盖吕萨克定律吕萨克定律 2应用状态方程解题的一般步骤应用状态方程解题的一般步骤 (1)明确研究对象，即某一定质量的理想气体；明确研究对象，即某一定质量的理想气体； (2)确定气体在始、末状态的参量确定气体在始、末状态的参量 p1、V1、T1及

8、及 p2、V2、T2； (3)由状态方程列式求解；由状态方程列式求解； (4)讨论结果的合理性讨论结果的合理性 二、理想气体状态方程与气体图象1一定质量的理想气体的各种图象 2.理想气体状态方程与一般状态变化图象基本方法：化“一般”为“特殊”，下图是一定质量的某种理想气体的状态变化过程ABCA.过过A A、B B、C C三点作三条等压线三点作三条等压线p pA AppB BppC C，即，即p pA AppB BppC C。AB;AB;压强增大，温度降低，体积缩小压强增大，温度降低，体积缩小BCBC：温度升高，体积减小，压强增大：温度升高，体积减小，压强增大CACA温度降低，体积增大，压强减小

9、温度降低，体积增大，压强减小例例4：如图所示，一定质量的理想气体，由状态：如图所示，一定质量的理想气体，由状态A沿直线沿直线AB变化到变化到B，在此过程中，气体分子的平，在此过程中，气体分子的平均速率的变化情况是（均速率的变化情况是（ ）V/L1231230p/atmABCA、不断增大、不断增大B、不断减小、不断减小C、先减小后增大、先减小后增大D、先增大后减小、先增大后减小D例5：(2014烟台)一定质量的理想气体的pt图象如图所示，在从状态A变到状态B的过程中，体积()A一定不变 B一定减小C一定增大 D不能判定怎样变化答案(1)133 cmHg(2)5 针对训练内径均匀的L形直角细玻璃管

10、，一端封闭，一端开口竖直向上，用水银柱将一定质量空气封存在封闭端内，空气柱长4 cm，水银柱高58 cm，进入封闭端长2 cm，如图831所示，温度是87 ，大气压强为75 cmHg，求：图831 【例1】如图1所示，内径均匀的U形管中装入水银，两管中水银面与管口的距离均为l10.0 cm，大气压强p075.8 cmHg时，将右侧管口封闭，然后从左侧管口处将一活塞缓慢向下推入管中，直到左右两侧水银面高度差达h6.0 cm为止求活塞在管内移动的距离 图1答案6.4 cm 【例2】氧气瓶的容积是40 L，其中氧气的压强是130 atm，规定瓶内氧气压强降到10 atm时就要重新充氧，有一个车间，每天需要用1 atm的氧气400 L，这瓶氧气能用几天？假定温度不变 解析用如图所示的方框图表示思路 【例4】如图3甲所示，气缸