2015-2016学年高中物理 第八章 气体 第3讲 理想气体的状态方程学案 新人教版选修3-3
12页1、第3讲理想气体的状态方程目标定位1.了解理想气体的概念,并知道实际气体在什么情况下可以看成理想气体.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.一、理想气体1定义:在任何温度、任何压强下都严格遵从气体实验定律的气体2实际气体在压强不太大(相对大气压)、温度不太低(相对室温)时可当成理想气体处理3理想气体是一种理想化的模型,是对实际气体的科学抽象二、理想气体的状态方程1内容:一定质量的某种理想气体,在从一个状态(p1、V1、T1)变化到另一个状态(p2、V2、T2)时,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2理想气体状态方程表达式:或C(常量)3推导方法:(1)控制变量法(2)选定状态变化法4成立条件:质量一定的理想气体一、理想气体状态方程1理想气体(1)理解:理想气体是为了研究问题方便提出的一种理想化模型,是实际气体的一种近似,就像力学中质点、电学中点电荷模型一样,突出矛盾的主要方面,忽略次要方面,从而认识物理现象的本质,是物理学中常用的方法(2)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
2、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2理想气体状态方程与气体实验定律3应用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)由状态方程列式求解;(4)讨论结果的合理性例1一水银气压计中混进了空气,因而在27 、外界大气压为758 mmHg时,这个水银气压计的读数为738 mmHg,此时管中水银面距管顶80 mm,当温度降至3 时,这个气压计的读数为743 mmHg,求此时的实际大气压值为多少mmHg?答案762.2 mmHg解析画出该题初、末状态的示意图:分别写出初、末状态的状态参量:p1758 mmHg738 mmHg20 mmHgV1(80 mm)S(S是管的横截面积)T1(27327) K300 Kp2p743 mmHgV2(73880)mmS743(mm)S75(mm)ST2(2733)K270 K将数据代入理想气体状态方程:解得p762.2 mmHg.针对训练内径
3、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空气封存在封闭端内,空气柱长4 cm,水银柱高58 cm,进入封闭端长2 cm,如图1所示,温度是87 ,大气压强为75 cmHg,求:图1(1)在图示位置空气柱的压强p1;(2)在图示位置,要使空气柱的长度变为3 cm,温度必须降低到多少度?答案(1)133 cmHg(2)5 解析(1)p1p0ph(7558)cmHg133 cmHg.(2)对空气柱:初状态:p1133 cmHg,V14S,T1(27387)K360 K.末状态:p2p0ph(7557)cmHg132 cmHg,V23S.由代入数据,解得T2268 K5 .二、理想气体状态方程与气体图象1一定质量的理想气体的各种图象 类别图线特点举例p VpVCT(其中C为恒量),即pV之乘积越大的等温线温度越高,线离原点越远p pCT,斜率kCT,即斜率越大,温度越高p TpT,斜率k,即斜率越大,体积越小V TVT,斜率k,即斜率越大,压强越小2.理想气体状态方程与一般状态变化图象基本方法:化“一般”为“特殊”,如图2是一定质量的某种理想气体的状态变化过程AB
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