第3节　第2课时　理想气体状态方程和气体实验定律的微观解释 教学课件

物理第二章气体、固体和液体第3节气体的等压变化和等容变化第2课时理想气体状态方程和气体实验定律的微观解释01必备知识素养奠基02关键能力素养形成03分层演练素养达标知识点1理想气体1．理想气体：在______温度、____压强下都遵从气体实验定律的气体。2．理想气体与实际气体实际气体在温度不低于_____________________、压强不超过__________________时，可以当成理想气体来处理。任何任何零下几十摄氏度大气压的几倍[判一判]1．(1)实际气体在常温常压下可看作理想气体。(

)(2)理想气体是为了研究问题的方便提出的一种理想化模型。(

)√√知识点2理想气体的状态方程1．内容：一定______的某种理想气体，在从一个状态(p1、V1、T1)变化到另一个状态(p2、V2、T2)时，压强p跟体积V的乘积与________________的比值保持不变。2．表达式：_______。3．成立条件：一定______的理想气体。质量热力学温度T质量[判一判]2．(1)对于不同的理想气体，其状态方程＝C中的常量C相同。(

)(2)一定质量的理想气体，温度和体积均增大到原来的2倍时，压强增大到原来的4倍。(

)××知识点3气体实验定律的微观解释1．玻意耳定律的微观解释一定质量的某种理想气体,温度保持不变时，分子的平均动能是一定的。体积减小时，分子的数密度______，单位时间内、单位面积上碰撞器壁的分子数就多，气体的压强就______(均选填“增大”或“减小”)。增大增大2．盖­吕萨克定律的微观解释一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的平均动能______，只有气体的体积同时______，使分子的数密度______，才能保持压强______(均选填“增大”“减小”或“不变”)。3．查理定律的微观解释一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的数密度保持不变，温度升高时，分子的平均动能______，气体的压强就______(均选填“增大”或“减小”)。增大增大减小不变增大增大[判一判]3．(1)一定质量的理想气体，体积增大，单位体积内的分子数减少，气体的压强一定减小。(

)(2)一定质量的某种理想气体，若p不变，V增大，则T增大，是由于分子数密度减小，要使压强不变，需使分子的平均动能增大。(

)×√1．(对理想气体的理解)(多选)关于理想气体的性质,下列说法正确的是(

)A．理想气体是一种假想的物理模型，实际并不存在B．理想气体的存在是一种人为规定，即它是一种严格遵守气体实验定律的气体C．一定质量的理想气体，内能增大，其温度一定升高D．氦是液化温度最低的气体，任何情况下均可当成理想气体√√√解析：理想气体是在研究气体性质的过程中建立的一种理想化模型，现实中并不存在，其具备的特性均是人为规定的，A、B正确；对于理想气体，分子间不存在相互作用力，也就没有分子势能，其内能的变化即为分子动能的变化，宏观上表现为温度的变化，C正确；实际中的不易液化的气体,包括液化温度最低的氦气，只有温度不太低、压强不太大的条件下才可当成理想气体，在压强很大和温度很低的情形下，分子的大小和分子间的相互作用力就不能忽略，D错误。2．(理想气体状态方程的应用)(多选)对于一定质量的气体，当它们的压强和体积发生变化时，以下说法正确的是(

)A.压强和体积都增大时，其分子平均动能不可能不变B．压强和体积都增大时，其分子平均动能有可能减小C．压强增大，体积减小时，其分子平均动能一定不变D．压强减小，体积增大时，其分子平均动能可能增大√√3．(对气体实验定律的微观解释)在冬季，剩有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚后，第二天拔瓶口的软木塞时觉得很紧，不易拔出来，这种现象的主要原因是(

)A．软木塞受潮膨胀

B．瓶口因温度降低而收缩变小C．白天气温升高，大气压强变大

D．瓶内气体因温度降低而压强减小解析：冬季气温较低，瓶中的气体在V不变时，因温度T减小而使压强p减小，这样瓶外的大气压力将瓶塞下推，使瓶塞盖得紧紧的，所以拔起来就感到很吃力，故D正确。√探究一对理想气体的理解1．理想气体严格遵守气体实验定律及理想气体状态方程。2．理想气体分子本身的大小与分子间的距离相比可忽略不计，分子不占空间，可视为质点。它是对实际气体的一种科学抽象，是一种理想模型，实际并不存在。3．理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力。4．理想气体分子无分子势能的变化，内能等于所有分子热运动的动能之和，只和温度有关。【例1】

(多选)下列对理想气体的理解正确的有(

)A．理想气体实际上并不存在，只是一种理想模型B．只要气体压强不是很高就可视为理想气体C．一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关D．在任何温度、任何压强下，理想气体都遵从气体实验定律√√[解析]

理想气体是一种理想模型，温度不太低、压强不太大的实际气体可视为理想气体；理想气体在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律，A、D正确，B错误；一定质量的某种理想气体的内能只与温度有关，与体积无关，C错误。探究二理想气体状态方程的应用1．选对象：根据题意，选出所研究的某一部分气体，这部分气体在状态变化过程中，其质量必须保持一定。2．找参量：找出作为研究对象的这部分气体发生状态变化前后的一组p、V、T数值或表达式，压强的确定往往是关键，常需结合力学知识(如力的平衡条件或牛顿运动定律)才能写出表达式。3．认过程：过程表示两个状态之间的一种变化方式，除题中条件已直接指明外，在许多情况下，往往需要通过对研究对象跟周围环境的相互关系的分析才能确定，认清变化过程是正确选用物理规律的前提。4．列方程：根据研究对象状态变化的具体方式，选用气态方程或某一实验定律，代入具体数值，T必须用热力学温度，p、V的单位需统一，但没有必要统一到国际单位，两边一致即可，最后分析讨论所得结果的合理性及其物理意义。【例2】如图所示，一足够长的汽缸竖直放置在水平地面上，用不计质量、密封好的活塞封闭一定量的理想气体，缸内有一开有小孔的薄隔板将气体分为A、B两部分，活塞的横截面积为S,与汽缸壁之间无摩擦。初始时A、B两部分容积相同，温度均为T，大气压强为p0。【例3】导热良好、粗细均匀的U形玻璃管竖直放置，左端封闭，右端开口。初始时，管内水银柱及空气柱长度如图所示，下方水银柱足够长且左、右两侧水银面等高。已知大气压强p0＝75cmHg保持不变，环境初始温度为T1＝300K。现缓慢将玻璃管处环境温度提升至T2＝330K。求：(1)右侧空气柱长度；(2)左侧管内水银面下降的高度。√探究三气体实验定律的微观解释1．玻意耳定律(1)宏观表现：一定质量的某种理想气体,在温度保持不变时，体积减小，压强增大；体积增大，压强减小。(2)微观解释：温度不变，分子的平均动能不变。体积减小，分子的数密度增大，单位时间内撞到单位面积器壁上的分子数就越多，气体的压强就越大，如图所示。2．查理定律(1)宏观表现：一定质量的某种理想气体，在体积保持不变时，温度升高,压强增大；温度降低，压强减小。(2)微观解释：体积不变，则分子数密度不变，温度升高，分子平均动能增大，分子撞击器壁的作用力变大，所以气体的压强增大，如图所示。3．盖－吕萨克定律(1)宏观表现：一定质量的某种理想气体，在压强不变时，温度升高，体积增大，温度降低，体积减小。(2)微观解释：温度升高，分子平均动能增大，撞击器壁的作用力变大，要使压强不变，则需影响压强的另一个因素，即分子的数密度减小，所以气体的体积增大，如图所示。【例4】

(多选)对一定质量的理想气体，下列说法正确的是(

)A．体积不变，压强增大时，气体分子的平均动能一定增大B．温度不变，压强减小时，气体的密度一定减小C.压强不变，温度降低时，气体的密度一定减小D．温度升高，压强和体积都可能不变√√[解析]

根据气体压强、体积、温度的关系可知，体积不变，压强增大时，气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，A正确；温度不变，压强减小时，气体体积增大，气体的密集程度减小,B正确；压强不变，温度降低时，体积减小，气体的密集程度增大，C错误；温度升高，压强、体积中至少有一个发生改变，D错误。[针对训练3]

(多选)一定质量的理想气体，经等温压缩，气体的压强增大，用分子动理论的观点分析，这是因为(

)A．气体分子每次碰撞器壁的平均冲力增大B．单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多C．气体分子的总数增加D．气体分子的密集程度增大