2016高中物理第8章3节理想气体状态方程课件新人教版选修

成才之路·

物理路漫漫其修远兮吾将上下而求索人教版·

选修3-3第八章气体第八章第三节 理想气体的状态方程学习目标定位1课堂情景切入2知识自主梳理3重点难点突破45

考点题型设计课时作业7易错案例剖析6学习目标定位※了解理想气体模型※掌握理想气体状态方程的内容和表达式，并※能应用方程解决实际问题课堂情景切入燃烧器喷出熊熊烈焰，巨大的气球缓缓膨胀……如果有朝一日你乘坐热气球在蓝天翱翔，那将是一件有趣而刺激的事情，热气球在升空过程中它的状态参量发生了怎样的变化？遵循什么规律？知识自主梳理理想气体1．理想气体在 温度、压强下都严格遵从气体实验定律的气体。2．理想气体与实际气体任何任何理想气体状态方程内容一定质量的某种理想气体在从一个状态

1变化到另一个状态

2

时，尽管

p、V、T

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。表达式p

V

T11

1＝pV或T

＝3．适用条件一定

质量

的理想气体。p2V2T2恒量重点难点突破一、理想气体含义为了研究方便，可以设想一种气体，在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律，我们把这样的气体叫做理想气体。特点严格遵守气体实验定律及理想气体状态方程。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，分子可视为质点。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，理想气体的内能等于所有分子热运动动能之和，一定质量的理想气体内能只与温度有关。特别提醒：理想气体是不存在的，它是实际气体在一定程度的近似，是一种理想化的模型。“理想气体”如同力学中的“质点”、

“弹簧振子”一样，是一种理想的物理模型。二、理想气体的状态方程1．理想气体状态方程与气体实验定律p1V1T1p2V2＝

T2⇒V1＝V2时，T1＝T2时，p1V1＝p2V2(玻意耳定律)1＝p

pT1

T22

(查理定律)1

2p

＝p

时，T1V1

V2T2＝

(盖·吕萨克定律)2．推论根据气体的密度ρ＝V，可得气体的密度公式T1ρ1m

p1

＝

p2T2ρ2。适用条件：温度不太低(与常温比较)、压强不太大(与大气压比较)。3．应用状态方程解题的一般步骤明确研究对象，即一定质量的理想气体；确定气体在始末状态的参量p1、V1、T1

及p2、V2、T2；由状态方程列式求解；

(4)讨论结果的合理性。特别提醒：注意方程中各物理量的单位。T必须是热力学温度，公式两边中p和V单位必须统一，但不一定是国际单位。在涉及到气体的内能、分子势能问题中要特别注意是否为理想气体，在涉及气体的状态参量关系时往往将实际气体当作理想气体处理，但这时往往关注的是是否满足一定质量。某同学用吸管吹出一球形肥皂泡，开始时，气体在口腔中的温度为37℃，压强为1.1标准大气压，吹出后的肥皂泡体积为0.5L，温度为0℃，压强近似等于1标准大气压。求这部分气体在口腔内的体积。答案：0.52L解析：T1＝273＋37K＝310K，T2＝273Kp1V1p2V2由理想气体状态方程

T1

＝

T21V

＝p

V

T2

2

1p1T2＝1×0.5×3101.1×273L＝0.52L三、一定质量的理想气体的各种图象(盐城市2013

～

2014学年高二下学期期末)如图甲所示，一定质量理想气体的状态沿

1→2→3→1的顺序作循环变化，若用V－T或p—V

图象表示这一循环，乙图中表示可能正确的选项是()答案：D解析：在p－T图象中1→2过原点，所以1→2为等容过程，体积不变，而从2→3气体的压强不变，温度降低，3→1为等温过程，D正确。考点题型设计理想气体状态方程的应用一水银气压计中混进了空气，因而在27℃，外界大气压为758mmHg时，这个水银气压计的读数为738mmHg，此时管中水银面距管顶80mm，当温度降至－3℃时，这个气压计的读数为743mmHg，求此时的实际大气压值。解析：(1)封闭气体的压强与水银柱的压强之和等于大气压强。(2)首先应确定初末状态各状态参量，明确哪些量已知，哪些量未知，然后列方程求解。初状态：

p1＝(758－738)mmHg＝20mmHg，V1＝80Smm3(S是管的横截面积)T1＝(273＋27)K＝300K末状态：p2＝p－743mmHgV2＝(738＋80)Smm3－743Smm3＝75Smm3T2＝273K＋(－3)K＝270K根据理想气体的状态方程p1V1

＝

p2V2

得20×80S

＝T1

T2

300(p－743)×75S270解得：p＝762.2mmHg答案：762.2mmHg(山东省实验中学2014～2015学年高三模拟)我国“蛟龙”号深海探测船载人下潜超过七千米，再创载人深潜新纪录。在某次深潜实验中，“蛟龙”号探测到990m深处的海水温度为280K。某同学利用该数据来研究气体状态随海水深度的变化，如图所示，导热良好的汽缸内封闭一定质量的气体，不计活塞的质量和摩擦，汽缸所处海平面的温度T0＝300K，压强p0＝1atm，封闭气体的体积V0＝3m3。如果将该汽缸下潜至990m深处，此过程中封闭气体可视为理想气体。求990m深处封闭气体的体积(1

atm

相当于10m深的海水产生的压强)。答案：2.8×10－2

m3解析：汽缸内的理想气体在深度为990

m

的海水中的压强990为p1＝

10

p0＋p0＝100

atm此处理想气体温度为

T1＝280

K，根据理想气体状态方程可知：p0V0＝p1VT0

T1联立代入数值可得：V＝2.8×10－2

m3图象问题使一定质量的理想气体按图甲中箭头所示的顺序变化，图中BC段是以纵轴和横轴为渐近线的双曲线。已知气体在状态A的温度TA＝300K，求气体在状态B、C和D的温度各是多少？将上述状态变化过程在图乙中画成体积V和温度T表示的图线(图中要标明A、B、C、D四点，并且要画箭头表示变化的方向)。说明每段图线各表示什么过程。解析：p－V

图中直观地看出，气体在A、B、C、D

各状态下压强和体积为VA＝10L，pA＝4atm，pB＝4atm，pC＝2atm，

pD＝2atm，VC＝40L，VD＝20L。(1)根据理想气体状态方程p

V

p

VA

A

C

C＝

＝p

VD

DC，可得

T

＝p

VC

CpAVAA·T

＝2×404×10×300K＝TA

TC

TD600K，DT

＝p

VD

DpAVAA·T

＝2×204×10×300K＝300K，由题意TB＝TC＝600K。(2)由状态B

到状态C

为等温变化，由玻意耳定律有pBVB＝pCVC，得VB＝p

VC

CpB＝2×404L＝20L。在V－T

图上状态变化过程的图线由A、B、C、D

各状态依次连接(如图)，AB

是等压膨胀过程，BC

是等温膨胀过程，CD是等压压缩过程。如图所示，用活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸中，用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢向右移动，由状态①变化到状态②，如果环境保持恒温，分别用p、V、T表示该理想气体的压强、体积、温度。气体从状态①变化到状态②，此过程可用下图中哪几个图象表示()答案：AD解析：由题意知，由状态①到状态②过程中，温度不变，pV体积增大，根据T

＝C

可知压强将减小。对A

图象进行分析，p－V图象是双曲线即等温线，且由①到②体积增大，压强减小，故A正确；对B图象进行分析，p－V图象是直线，温度会发生变化，故B错误；对C图象进行分析，可知温度不变，体积却减小，故C错误；对D图象进行分析，可知温度不变，压强是减小的，故体积增大，D

选项正确。探究·应用如果病人在静脉输液时，不慎将5mL的空气柱输入体内，会造成空气栓塞，致使病人死亡。设空气柱在输入体内前的压强为760mmHg

，温度为27℃

，人的血压为

120/80mmHg，试估算空气柱到达心脏处时，在收缩压和扩张压两种状态下，空气柱的体积分别为多少？解析：空气柱的初状态参量：

p0＝760mmHg，V0＝5mL，T0＝300K。它在体内收缩压时的状态参量：p1＝120mmHg，T1＝310K。由理想气体

p0V0＝p1V1，状态方程：

T0

T11得V

＝p

V

T0

0

1p1T0＝760×5×310300×120mL≈32.7mL。它在体内扩张压时的状态参量：p2＝80mmHg，T2＝310K。由理想气体

p0V0＝p2V2，状态方程：

T0

T22得V

＝p

V

T0

0

2p2T0＝760×5×310300×80mL≈49.1mL。答案：32.7mL49.1mL借助铅笔，把气球塞进一只瓶子里，并拉出气球的吹气口，反扣在瓶口上，如图所示，然后给气球吹气，无论怎么吹，气球不过大了一点，想把气球吹大，非常困难，为什么？答案：由题意“吹气口反扣在瓶口上”可知瓶内封闭着一定质量的空气。当气球稍吹大时，瓶内空气的体积缩小，根据气体压强、体积的关系，空气的压强增大，阻碍了气球的膨胀，因而再要吹大气球是很困难的。易错案例剖析易错点：对理想气体的概念理解不透案例：关于理想气体，下列说法正确的是(A．理想气体能严格遵守气体实验定律)B．实际气体在温度不太高、压强不太大的情况下，可看成理想气体C．实际气体在温度不太低、压强不太