物理选修市公开课获奖课件

1、3 抱负气体状态方程第1页第1页1.理解抱负气体模型，并知道实际气体在什么情况下能够当作抱负气体.2.能够从气体定律推出抱负气体状态方程.3.掌握抱负气体状态方程内容和表示式，并能应用方程处理实际问题. 第2页第2页重点：1.抱负气体成立条件. 2.抱负气体状态方程.难点：用抱负气体状态方程处理实际问题. 第3页第3页一、抱负气体1.定义：在_温度、_压强下都严格遵从气体试验定律气体.2.抱负气体与实际气体任何任何第4页第4页【想一想】在实际生活中抱负气体是否真存在？有何意义？提醒：不存在.是一个抱负化模型，不会真存在，是对实际气体科学抽象.第5页第5页二、抱负气体状态方程1.内容：一定质量某

2、种抱负气体，在从一个状态改变到另一个状态时，压强跟体积_与热力学温度_保持不变.2.公式： = 或 =恒量. _ _ _3.合用条件：一定_抱负气体.比值乘积质量第6页第6页【判一判】（1）一定质量气体体积、压强不变，只有温度升高.（ ）（2）一定质量气体温度不变时，体积、压强都增大.（ ）（3）一定质量气体，体积、压强、温度都能够改变.（ ）提醒：（1）描述气体三个状态参量只有一个改变是不也许，（1）错误.（2）一定质量气体温度不变时，压强与体积成反比，（2）错误.（3）由抱负气体状态方程可知一定质量气体，体积、压强、温度都能够改变，（3）正确.第7页第7页 抱负气体状态方程【探究导引】一定

3、质量抱负气体在外界条件发生改变时，其状态会发生改变，请思考下列几种问题：（1）能够用哪些参量来描述气体状态？（2）气体状态发生改变时这些状态参量遵守什么规律？第8页第8页【要点整合】1.抱负气体特点抱负气体是一个抱负模型，是实际气体一个近似，就像质点、点电荷模型同样，突出问题主要方面，忽略次要方面，是物理学中惯用办法.（1）严格遵守气体试验定律及抱负气体状态方程.（2）抱负气体分子本身大小与分子间距离相比忽略不计，分子视为质点.第9页第9页（3）抱负气体分子除碰撞外，无互相作用引力和斥力，故无分子势能改变，一定质量抱负气体内能改变只与温度相关. 第10页第10页2.抱负气体状态方程与气体试验定

4、律第11页第11页【尤其提醒】（1）在温度不太低，压强不太大时，实际气体能够当成抱负气体来处理.（2）在涉及气体状态参量关系时往往将实际气体当做抱负气体处理，但这时往往关注是气体质量是否一定.第12页第12页【典例1】（泉州高二检测）一水银气压计中混进了空气，因而在27 ，外界大气压为758 mmHg 时，这个水银气压计读数为738 mmHg，此时管中水银面距管顶80 mm，当温度降至-3 时，这个气压计读数为743 mmHg，求此时实际大气压值为多少mmHg？第13页第13页【思绪点拨】解答本题应注意下列三点：要点（1）研究对象是混入水银气压计中空气.（2）拟定被封闭气体始末两个状态气体压强

5、及温度和体积.（3）依据抱负气体状态方程拟定初、末状态各参量关系.第14页第14页【规范解答】初状态：p1=（758-738） mmHg =20 mmHg，V1=80S mm3（S是管横截面积）T1=（273+27） K =300 K末状态：p2=p-743 mmHgV2=（738+80）S mm3-743S mm3=75S mm3T2=273 K+（-3） K=270 K第15页第15页依据抱负气体状态方程 得解得：p=762.2 mmHg答案：762.2 mmHg第16页第16页【总结提升】应用抱负气体状态方程解题普通环节（1）明确研究对象，即一定质量抱负气体.（2）拟定气体在始末状态参量

6、p1、V1、T1及p2、V2、T2.（3）由状态方程列式求解.（4）讨论结果合理性.第17页第17页【变式训练】钢筒内装有3 kg气体，温度是-23 ，压强为4 atm，假如用掉1 kg后温度升高到27 ，求筒内气体压强【解析】以2 kg气体为研究对象，设钢筒容积为V，初状态：p14 atm，V12V/3，T1250 K末状态：V2V，T2300 K由抱负气体状态方程 得筒内压强：答案：3.2 atm第18页第18页【变式备选】房间容积为20 m3,在温度为7 、大气压强为9.8104 Pa时,室内空气质量是25 kg.当温度升高到27 、大气压强变为1.0105 Pa时,室内空气质量是多少?

7、【解析】室内气体温度、压强均发生了改变,原气体体积不一定再是20 m3,也许增大（有气体跑出）,也许减小（有气体流入）,因此仍以原25 kg气体为研究对象,通过计算才干拟定.第19页第19页气体初态:p1=9.8104 Pa,V1=20 m3,T1=280 K气体末态:p2=1.0105 Pa,V2=?,T2=300 K由抱负气体状态方程可得由于V2V1,故有气体从房间内流出.房间内气体质量答案:23.8 kg第20页第20页 抱负气体三种状态改变图象描述【探究导引】一定质量抱负气体经历如图所表示一系列过程ab、bc、cd和da，这四段过程在p-T图上都是直线段，其中ab延长线通过坐标原点，b

8、c垂直于ab，而cd平行于ab，结合图象思考下列问题：（1）ab过程中气体体积如何改变？（2）b、c两状态气体体积哪一个大？第21页第21页【关键点整合】1.一定质量气体不同图象比较名 称图 象特 点其它图象等温线p-Vp-1/VpV=CT（C为常量）即pV之积越大等温线相应温度越高，离原点越远 斜率k=CT即斜率越大，相应温度越高第22页第22页名 称图 象特 点其它图象等容线p-Tp-t图线延长线均过点（-273，0），斜率越大，相应体积越小 斜率即斜率越大，相应体积越小第23页第23页名 称图 象特 点其它图象等压线V-TV-t 斜率即斜率越大，相应压强越小V与t成线性关系，但不成正比，

9、图线延长线均过点（-273，0），斜率越大，相应压强越小 第24页第24页2.普通状态改变图象处理办法，化“普通”为“特殊”，如图是一定质量某种气体状态改变过程ABCA.在V-T图线上，等压线是一簇延长线过原点直线，过A、B、C三点作三条等压线分别表示三个等压过程pApBpC，即pApBpC，因此AB压强增大，温度减少，体积减小，BC温度升高，体积减小，压强增大，CA温度减少，体积增大，压强减小.第25页第25页【尤其提醒】图象问题要利用好几条线，如V-t、p-t延长线及p-1/V、p-T、V-T过原点线，尚有与两个轴平行辅助线.第26页第26页【典例2】如图所表示，水平放置汽缸内壁光滑，活塞

10、厚度不计，在A、B两处设有限制装置，使活塞只能在A、B之间运动，B左面汽缸容积为V0.A、B之间容积为0.1V0，开始时活塞在B处，缸内气体压强为0.9p0（p0为大气压强），温度为297 K，现缓慢加热汽缸内气体，直至399.3 K.求：第27页第27页（1）活塞刚离开B处时温度TB.（2）缸内气体最后压强p3.（3）在图中画出整个过程p-V图线. 【思绪点拨】解答本题应注意下列两点：要点（1）活塞刚离开B处时，此时封闭气体压强为p0,而刚离开时体积仍为V0.（2）最后活塞被A处装置卡住，气体体积为1.1V0. 第28页第28页【规范解答】（1）活塞刚离开B处时，体积不变，封闭气体压强为p2

11、=p0,由查理定律得: 解得TB=330 K.（2）以封闭气体为研究对象，活塞开始在B处时，p1=0.9p0,V1=V0,T1=297 K;活塞最后在A处时：V3=1.1V0,T3=399.3 K,由抱负气体状态方程得 故第29页第29页（3）如图所表示，封闭气体由状态1保持体积不变，温度升高，压强增大到p2=p0达到状态2，再由状态2先做等压改变，温度升高，体积增大，当体积增大到1.1V0后再等容升温，使压强达到1.1p0.答案：（1）330 K （2）1.1p0 （3）见规范解答 第30页第30页【总结提升】理想气体状态方程解题技巧（1）挖掘隐含条件，找出临界点，临界点是两个状态改变过程分

12、界点，正确找出临界点是解题基本前提，本题中活塞刚离开B处和刚抵达A处是两个临界点.（2）找到临界点，确定临界点前后不同改变过程，再利用对应物理规律解题，本题中三个过程先是等容改变，然后是等压改变，最终又是等容改变. 第31页第31页【变式训练】（潍坊高二检测）一定质量抱负气体由状态A变为状态D，其相关数据如图甲所表示，若状态D压强是2104 Pa.第32页第32页（1）求状态A压强（2）请在乙图中画出该状态改变过程p-T图象，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）据抱负气体状态方程：则第33页第33页（2）AB等容改变、BC等温改变、CD等容改变，依据理想气体状态

13、方程可求得各状态参量.p-T图象及A、B、C、D各个状态如图所表示答案：（1）4104 Pa （2）见解析图 第34页第34页【变式备选】如图所表示，一定质量气体从状态A经B、C、D再回到A.问AB、BC、CD、DA分别是什么过程？已知气体在状态A时体积是1 L，求在状态B、C、D时体积各为多少，并把此图改为p-V图. 第35页第35页【解析】AB过程是等容升温升压，BC过程是等压升温增容即等压膨胀，CD过程是等温减压增容即等温膨胀，DA过程是等压降温减容即等压压缩.已知VA=1 L,则VB=1 L（等容过程）.由 （等压过程），得由pDVD=pCVC（等温过程），得第36页第36页p-V图如

14、图所表示.答案：等容 等压膨胀 等温膨胀 等压压缩 1 L 2 L 6 L p-V图见解析第37页第37页【温馨提醒】应用抱负气体状态方程 解答相关联两部分气体问题是重点也是难点，关键是拟定两部分气体相关联物理量关系.第38页第38页考察内容相关联两部分气体【典例】用销钉固定活塞把容器分成A、B两部分，其容积之比VAVB=21,如图所表示，起初A中有温度为127 、压强为1.8105 Pa空气，B中有温度为27 ，压强为1.2105 Pa空气，拔去销钉，使活塞能够无摩擦地移动但不漏气，由于容器壁缓慢导热，最后都变成室温27 ，活塞也停住，求最后A、B中气体压强.第39页第39页【思绪点拨】解答

15、本题应注意下列两点：要点（1）活塞停住时两部分气体压强相等.（2）此两部分气体体积之和不变. 第40页第40页【规范解答】对A气体，初态：pA=1.8105 Pa，TA=（273+127） K=400 K.末态：TA=（273+27） K=300 K，由抱负气体状态方程 得： 对B气体，初态：pB=1.2105 Pa,TB=300 K.末态：TB=（273+27） K=300 K. 第41页第41页由抱负气体状态方程 得： 又VA+VB=VA+VB VAVB=21 pA=pB 由得pA=pB=1.3105 Pa.答案：均为1.3105 Pa 第42页第42页抱负气体状态方程应用应用抱负气体状态

16、方程 时，只需要拟定一定质量抱负气体为研究对象及两个状态状态参量，而不需要拟定气体改变中间过程.拟定粗细均匀U型管中气体压强时，当一侧管中液面下降或上升x时，两侧管中液面高度差为2x.第43页第43页【案例展示】如图所表示，粗细均匀一端封闭一端开口U形玻璃管，当t131 ，大气压强p01 atm，两管水银面相平，这时左管被封闭气柱长l18 cm.求：第44页第44页（1）当温度t2等于_左管气柱长l2为9 cm.（2）当温度达到上问中温度t2时，为使左管气柱长l3为8 cm，则应在右管加入_cm水银柱.【规范解答】（1）将左管中气柱作为研究对象：初状态p176 cmHg，V1l1S8S cm3（设截面积为S），T1t1273 K304 K，又因左管水银面下降1 cm，右管水银面一定上升1 cm，则左右两管水银面高度差为2 cm.末状态：p2（762） cmHg78 cmHg，V29S cm3，由 得t278 第45页第45页（2）在78 情况下，气柱从9 cm减小到8 cm