2024-2025学年人教版高二物理选择性必修三教学课件 第二章 6 3.2 理想气体的状态方程 气体实验定律的微观解释

第二章气体、固体和液体3.2理想气体的状态方程

气体实验定律的微观解释2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1了解理想气体的模型，并知道实际气体看成理想气体的条件重难点3能用气体分子动理论解释三个气体实验定律重点理想气体气体实验定律只在压强不太大、温度不太低的条件下理论结果与实验结果一致玻意耳定律查理定律m、T一定时，有：p1V1＝

p2V2m、V一定时，有：m、p

一定时，有：盖·吕萨克定律理想气体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理想气体3.从微观的角度看，理想气体的特点(1)气体分子___________与分子间距离相比忽略不计。(2)气体分子间的___________忽略不计。(3)气体分子与器壁碰撞的_________忽略不计。本身的大小相互作用力动能损失理想气体是对实际气体的一种科学抽象，是一种理想化模型，实际并不存在。1.理想气体实际中存在吗？由于理想气体分子间的相互作用力忽略不计，因此不考虑分子势能，所以一定质量的理想气体的内能只与温度有关。2.一定质量的理想气体的内能与什么因素有关？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√√理想气体的状态方程如图所示，一定质量的某种理想气体从状态A到B经历了一个等温过程，又从状态B到C经历了一个等容过程，请推导状态A的三个参量pA、VA、TA和状态C的三个参量pC、VC、TC之间的关系。从A→B为等温变化过程，根据玻意耳定律可得pAVA＝pBVB

①由题意可知：TA＝TB

③VB＝VC④OpVABCTA=TBVC=VB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：______或

＝

______。公式中常量C与气体的_____和____有关，与状态参量(p、V、T)无关。3.成立条件：一定_____的理想气体。质量热力学温度T种类质量质量理想气体的状态方程4.理想气体状态方程与气体实验定律的关系T1＝T2时，p1V1＝p2V2：玻意耳定律理想气体状态方程中的T1和T2必须是热力学温度吗？是。2.关于气体的状态变化，下列说法正确的是A.一定质量的理想气体，当压强不变而温度由100℃上升到200℃时，其

体积增大为原来的2倍B.任何气体由状态1变化到状态2时，一定满足方程

C.一定质量的理想气体体积增大到原来的4倍，则气体可能压强减半，热

力学温度加倍D.一定质量的理想气体压强增大到原来的4倍，则气体可能体积加倍，热

力学温度减半√3.(2023·河南周口市高二月考)内径均匀的L形直角细玻璃管，一端封闭，一端开口竖直向上，用水银柱将一定质量的空气封存在封闭端内，空气柱长4cm，水银柱高58cm，进入封闭端长2cm，如图所示，温度是87℃，大气压强为75cmHg，求：(1)在如图所示位置空气柱的压强p1；答案

(1)133cmHg(2)－5℃(2)在如图所示位置，要使空气柱的长度变为3cm，温度必须降低到多少摄氏度(保留一位有效数字)?3.(1)根据题意，由题图可知，封闭气体的压强为p1＝p0＋ph＝(75＋58)cmHg＝133cmHg(2)根据题意，设玻璃管的横截面积为S，温度降低到t，对空气柱，初态：p1＝133cmHg，V1＝4S(cm3)，T1＝(273＋87)K＝360K末态：p2＝p0＋ph′＝(75＋57)cmHg＝132cmHg，V2＝3S(cm3)，T2＝(273＋t)K4.(2023·贵州黔西高二期中)一汽缸竖直放在水平地面上，缸体质量M＝10kg，活塞质量m＝4kg，活塞横截面积S＝2×10－3m2，活塞上面的汽缸内封闭了一定质量的理想气体，下面有气孔O与外界相通，大气压强p0＝1.0×105Pa，活塞下面与轻弹簧相连，当汽缸内气体温度为127℃时弹簧为自然长度，此时缸内气柱长度L1＝20cm，重力加速度g取10m/s2，活塞不漏气且与缸壁无摩擦，弹簧始终在弹性限度内。则：(1)此时缸内气体的压强为多少？答案

(1)8.0×104Pa(2)1.5×105

Pa(3)1200K(2)缓慢升高缸内气体温度，当缸体对地面压力刚好为0时，缸内气体的压强为多少？(3)当缸体缓慢离开地面，缸内气柱长度L2＝32cm时，缸内气体温度为多少K?4.(1)设此时缸内气体的压强为p1，对活塞由受力平衡有p1S＋mg＝p0S，解得p1＝8.0×104Pa(2)当缸体对地面压力刚好为0时，设此时缸内气体的压强为p2，对汽缸受力分析有p0S＋Mg＝p2S解得p2＝1.5×105Pa(3)以封闭气体为研究对象，初始时p1＝8.0×104Pa，V1＝L1S，T1＝(127＋273)K＝400K当缸体缓慢离开地面，缸内气柱长度L2＝32cm时，此时缸内气体的压强为p3＝p2＝1.5×105Pa，同时有V3＝L2S代入数值解得缸内气体温度为T3＝1200K应用理想气体状态方程解题的一般步骤(1)明确研究对象，即一定质量的理想气体；(2)确定气体在初、末状态的参量p1、V1、T1及p2、V2、T2；(3)由理想气体状态方程列式求解；(4)必要时讨论结果的合理性。气体实验定律的微观解释自行车的轮胎没气后会变瘪，用打气筒向里打气，打进去的气越多，轮胎会越“硬”。怎样从微观角度来解释这种现象？(假设轮胎的容积和气体的温度不发生变化)轮胎的容积不发生变化，随着气体不断地打入，轮胎内气体分子的数密度不断增大，温度不变意味着气体分子的平均动能没有发生变化，气体分子在单位时间内与单位面积上碰撞轮胎的次数增多，故气体压强不断增大，轮胎会越来越“硬”。1.玻意耳定律的微观解释宏观微观分子密集程度_____分子________不变V减小T不变M一定单位时间内撞击容器单位面积的分子数增多压强____平均动能增大增大2.盖-吕萨克定律的微观解释宏观微观分子密集程度_____压强可能______分子平均动能_____V_____T升高M一定增大增大减小不变3.查理定律的微观解释宏观微观分子平均动能_____压强____分子密集程度不变T升高V不变M一定增大增大5.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，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增多C.压强不变，温度降低时，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少D.温度升高，压强和体积可能都不变√6.如图所示，一定质量的理想气体由状态A沿平行于纵轴的直线变化到状态B，则它的状态变化过程是A.气体分子的平均动能不变B.气体的内能增加C.气体分子的数密度减小D.气体分子在单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数不变√理想气体的状态方程气体实验定律的微观解释理想气体宏观：遵从气体实验定律的气体微观：只考虑分子动能，忽略分子势能气体实验定律的微观解释1.玻意耳定律的微观解释2.盖-吕萨克定律的微观解释3.查理定律的微观解释理想气体的状态方程1.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，选项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，选项C错误。2.一定质量的理想气体压强不变，体积与热力学温度成正比，温度由100℃上升到200℃时，体积增大为原来的约1.27倍，A错误；理想气体状态方程成立的条件为气体可看作理想气体且质量不变，B错误；5.理想气体的质量一定，分子的总数是一定的，体积不变，分子的数密度不变，故要使压强增大，分子的平均动能一定增大，A正确；当温度不变时，分子的平均动能不变，要使压强减小，则分子的数密度一定减小，即单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少，B错误；当温度降低时，分子的平均动能减小，要保证压强不变，则分子的数密度一定增大，单位时间内撞击单位面积器壁的气体分子数增多，C错误；温度升高，压强和体积至少有一个要发生变化，不可能都不变