第3节理想气体状态方程 (上课用)

1、江苏省淮州中学江苏省淮州中学 郑素军郑素军 2013-5-9高中物理高中物理 选修选修3-3 第第8章章 气气 体体【问题【问题1】气体实验三定律公式？气体实验三定律公式？1.玻意耳定律：玻意耳定律：pV =C12.查理定律：查理定律：2CTp【问题【问题2】这些定律的适用范围是什么？这些定律的适用范围是什么？（相对室温）（相对室温）（相对大气压强）（相对大气压强）3.盖盖-吕萨克定律：吕萨克定律：3CTV一一. 理想气体状态方程理想气体状态方程假定一定质量的气体在初状态时各状态参量为（假定一定质量的气体在初状态时各状态参量为（pA VA TA），经过某变化过程，到末状态时各状态参量变为），经

2、过某变化过程，到末状态时各状态参量变为（pc VC TC），），中间变化过程的状态中间变化过程的状态参量如何填写参量如何填写？A、C状态的状态参量之间有何关系呢？状态的状态参量之间有何关系呢？pA VA TApC VC TC等温过程等温过程等容过程等容过程TAVCpBpAVA=pBVCpB / TA=pC / TCCCCAAATVpTVp 一定质量的某种理想气体在从一个状态变化到另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，尽管一个状态时，尽管p、V、T都可能改变，但是压强跟都可能改变，但是压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。1 1221

3、2pVp VTT或或pVCT一一.理想气体的状态方程理想气体的状态方程二二.理想气体理想气体 为了研究方便，可以设想一种气体，在为了研究方便，可以设想一种气体，在任何任何温度温度、任何压强任何压强下都遵从气体实验定律，我们把下都遵从气体实验定律，我们把这样的气体叫做这样的气体叫做理想气体理想气体。1.理想气体是理想气体是理想化的模型理想化的模型，实际上是不存在的。，实际上是不存在的。2.一些不容易液化的气体，如氢气、氧气、氮气、一些不容易液化的气体，如氢气、氧气、氮气、氦气等，在通常温度和压强下，可当成理想气体。氦气等，在通常温度和压强下，可当成理想气体。3.在温度不低于零下几十摄氏度、压强不

4、超过大气在温度不低于零下几十摄氏度、压强不超过大气压的几倍时，也可把实际气体当成理想气体。压的几倍时，也可把实际气体当成理想气体。理理 解：解：三三.理想气体的特点理想气体的特点2.从能量上说：从能量上说：理想气体的微观本质是理想气体的微观本质是忽略了分子力忽略了分子力，没有分子势能没有分子势能，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。1.从微观上说：从微观上说：分子间以及分子和容器壁间，除碰撞分子间以及分子和容器壁间，除碰撞外无其他作用力。外无其他作用力。3.理想气体的内能仅由理想气体的内能仅由温度温度和和分子总数分子总数决定决定 ，与气，与气体的体的体积无关体积无关。 一

5、定质量的某种理想气体由状态一定质量的某种理想气体由状态A变为状态变为状态D，其有关的数据如图所示。若状态其有关的数据如图所示。若状态D的压强是的压强是104pa，状，状态态A的压强是多少？的压强是多少？四四.理想气体的状态方程的应用理想气体的状态方程的应用0V/m3 1 2 3 4 5T/102K321pA=？ VA=1m3 TA=200 K代入数据解得：代入数据解得： pA=1.5 104papD=104pa VD=3m3TD=400K解：解：A状态：状态：D状态：状态：根据理想气体状态方程：根据理想气体状态方程：AADDADp Vp VTTDDAAADp V TpV T有：有：0V/m3

6、1 2 3 4 5T/102K321应用理想气体状态方程解题的步骤应用理想气体状态方程解题的步骤: （1）确定）确定研究对象研究对象（2）分别写出）分别写出两个状态的状态参量两个状态的状态参量 （3）列列出理想气体状态出理想气体状态方程方程（4）将数据代入解出）将数据代入解出结果结果 111TVp222TVp四四.理想气体的状态方程的应用理想气体的状态方程的应用 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，外界，外界大气压为大气压为758mmHg时，这个水银气压计的读数为时，这个水银气压计的读数为738mmHg，此时管中水银面距管顶，此时管中水银面距管顶80mm，当温

7、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743mmHg，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？解：解：以水银气压计中的空气为研究对象以水银气压计中的空气为研究对象初初状状态态p1=20mmHg 末末状状态态p2=p-743mmHg V2=75Smm3T2=270KV1=80Smm3 T1=300 Khppp01解：解：以水银气压计中的空气为研究对象以水银气压计中的空气为研究对象初初状状态态p1=20mmHg 末末状状态态p2=p-743mmHg V2=75Smm3T2=270KV1=80Smm3 T1=300 Khppp01解得：解得： p

8、= 762.2 mmHg根据理想气体状态方程：根据理想气体状态方程：112212pVp VTT20 80(743) 75300270SpS代入数据有：代入数据有：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沿沿直线直线AB变化到变化到B，在此过程中，气体分子的平均动能，在此过程中，气体分子的平均动能的变化情况是（的变化情况是（ ） A.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V/L1231230p/atmABCD四四.理想气体的状态方程的应用理想气体的状态方程的应用D问题与练习问题与练习课本课本P251.对一定质

9、量的气体来说，能否做到以下各点？对一定质量的气体来说，能否做到以下各点？（1）保持压强和体积不变而改变它的温度。）保持压强和体积不变而改变它的温度。（2）保持压强不变，同时升温并减小体积。）保持压强不变，同时升温并减小体积。（3）保持温度不变，同时增加体积并减小压强。）保持温度不变，同时增加体积并减小压强。（4）保持体积不变，同时增加压强并降低温度。）保持体积不变，同时增加压强并降低温度。（1）不可能）不可能（2）不可能）不可能（3）可能）可能（4）不可能）不可能pVCT问题与练习问题与练习课本课本P252.某柴油机的汽缸容积为某柴油机的汽缸容积为0.83103m3，压缩前其中，压缩前其中空气的温度为空气的温度为470C、压强为、压强为0.8105pa。在压缩冲程。在压缩冲程中，活塞把空气压缩到原体积的中，活塞把空气压缩到原体积的1/17，压强增大到，压强增大到40 105pa，求这时空气的温度。，求这时空气的温度。12800/13.6941K 6680C一一.理想气体：理想气体： 在在任何温度任何温度和和任何压强任何压强下都下都能严格地遵从能严格地遵从气体气体实验定律的气体。实验定律