3理想气体的状态方程(宝新).pdf

§8.3 理想气体的状态方程课程标准：通过实验，了解气体实验定律，知道理想气体模型该标准要求通过实验，了解气体实验定律， 知道理想气体模型强调通过演示实验或学生分组实验，学习气体的玻意耳定律、查理定律、盖· 吕萨克定律，关注学生学习过程的体验对三个定律的要求属于“了解”水平，注意不做繁琐的计算，避免出现“繁”、 “难”的试题对于“理想气体模型”不能仅仅停留在知道什么是理想气体，而应使学生体会到物理模型建立在解决物理问题中的重要意义教学目标知识与技能： 了解理想气体的模型，并知道实际气体在什么情况下可以看成理想气体掌握由气体实验定律推导理想气体状态方程的过程，熟记理想气体状态方程的数学表达式，并能正确运用理想气体状态方程解答有关简单问题过程与方法：通过由气体实验定律推出理想气体状态方程的过程，掌握“过程”与“状态”的关系情感态度价值观：通过理想气体实验定律的推导及运用，使学生体会 “实践是检验真理唯一的标准”教学重点、难点分析1．理想气体的状态方程是本节课的重点，因为它不仅是本节课的核心内容，还是中学阶段解答气体问题所遵循的最重要的规律之一2．对“理想气体”这一概念的理解是本节课的一个难点，因为这一概念对中学生来讲十分抽象， 而且在本节只能从宏观现象对“理想气体” 给出初步概念定义，只有到后两节从微观的气体分子动理论方面才能对“理想气体” 给予进一步的论述。

另外在推导气体状态方程的过程中用状态参量来表示气体状态的变化也很抽象，学生理解上也有一定难度教学过程一、知识回顾玻意耳定律、查理定律、盖吕萨克定律的内容及表达式二、引入新课前面我们学习的玻意耳定律、查理定律、 盖吕萨克定律都是一定质量的气体的体积、压强、温度三个状态参量中都有一个参量不变，而另外两个参量变化所遵循的规律，若三个状态参量都发生变化时，应遵循什么样的规律呢？这就是我们今天这节课要学习的主要问题三、新课学习（一）理想气体问题： 玻意耳定律和查理定律是如何得出的？即它们是物理理论推导出来的还是由实验总结归纳得出来的？答案是：由实验总结归纳得出的问题：这两个定律是在什么条件下通过实验得到的？老师引导学生知道是在温度不太低（与常温比较）和压强不太大（与大气压强相比）的条件得出的在初中我们就学过使常温常压下呈气态的物质（如氧气、 氢气等） 液化的方法是降低温度和增大压强 这就是说，当温度足够低或压强足够大时，任何气体都被液化了，当然也不遵循反映气体状态变化的玻意耳定律和查理定律了而且实验事实也证明：在较低温度或较大压强下， 气体即使未被液化，它们的实验数据也与玻意耳定律或查理定律计算出的数据有较大的误差。

出示表格（ 1） ：P ( × 1.013 ×105Pa) pV 值( × 1.013 ×105PaL) H2 N2 O2 空气1 1.000 1.000 1.000 1.000 100 1.0690 0.9941 0.9265 0.9730 200 1.1380 1.0483 0.9140 1.0100 500 1.3565 1.3900 1.1560 1.3400 1000 1.7200 2.0685 1.7355 1.9920 说明讲解：投影片（1）所示是在温度为0℃，压强为1.013×105Pa 的条件下取1L 几种常见实际气体保持温度不变时， 在不同压强下用实验测出的pV 乘积值从表中可看出在压强为1.013×105Pa至 1.013×107Pa 之间时， 实验结果与玻意耳定律计算值，近似相等， 当压强为1.013×108Pa时，玻意耳定律就完全不适用了问题： 为什么在压强较大时，玻意耳定律不成立呢？如果温度太低，查理定律是否也不成立呢？提示： （1）分子本身有体积，但在气体状态下分子的体积相对于分子间的空隙很小，可以忽略不计 2）分子间有相互作用的引力和斥力，但分子力相对于分子的弹性碰撞时的冲力很小，也可以忽略。

3）一定质量的气体，在温度不变时，如果压强不太大，气体分子自身体积可忽略，玻意耳定律成立， 但在压强足够大时，气体体积足够小而分子本身不能压缩，分子体积显然不能忽略，这样，玻意耳定律也就不成立了4）一定质量的气体，在体积不变时，如果温度足够低，分子动能非常小，与碰撞时的冲力相比，分子间分子力不能忽略，因此查理定律亦不成立了这说明实际气体只有在一定温度和一定压强范围内才能近似地遵循玻意耳定律和查理定律 而且不同的实际气体适用的温度范围和压强范围也是各不相同的为了研究方便， 我们假设这样一种气体，它在任何温度和任何压强下都能严格地遵循玻意耳定律和查理定律我们把这样的气体叫做“理想气体”理想气体定义：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体理解：（1）理想气体是一个理想化模型2）实际气体（特别是那些不容易被液化的气体，如氢气、氧气、氮气、氦气等），在压强不太大（不超过大气压的几倍）、温度不太低（不低于零下几十摄氏度）的情况下可以看作是理想气体．（3）在微观意义上，理想气体分子本身大小与分子间的距离相比可以忽略不计，分子间不存在相互作用的引力和斥力，所以理想气体的分子势能为零，理想气体的内能等于气体内部各分子的总动能。

二）理想气体状态方程前面已经学过，对于一定质量的理想气体的状态可用三个状态参量p、V、T 来描述，且知道这三个状态参量中只有一个变而另外两个参量保持不变的情况是不会发生的换句话说：若其中任意两个参量确定之后，第三个参量一定有唯一确定的值它们共同表征一定质量理想气体的唯一确定的一个状态根据这一思想， 我们假定一定质量的理想气体在开始状态时各状态参量为（p1，V1 ，T1） ，经过某变化过程，到末状态时各状态参量变为（p2，V2，T2） ，这中间的变化过程可以是各种各样的（如先等容再等压或先等温再等容），那么，理想气体在开始状态时的状态参量为（p1，V1，T1）与末状态时的状态参量（p2，V2，T2）有什么关系呢？【思考与讨论】课本P24“思考与讨论”总结：上式表明，一定质量的理想气体，在状态发生变化时，它的压强P和体积V 的乘积与热力学温度T 的比值保持不变，总等于一个常量这个规律叫做一定质量的理想气体状态方程设一定质量的理想气体从状态1（p1、V1、 T1）变到状态2（p2、V2、T2）则有表达式：222111 TVpTVp或CTpV适用条件： ①一定质量的理想气体；②一定质量的实际气体在压强不太高，温度不太低的情况下也可使用。

四、典型例题课本 P25 例题五、课堂练习一水银气压计中混进了空气，因而在27℃，外界大气压为 758 毫米汞柱时， 这个水银气压计的读数为738 毫米汞柱，此时管中水银面距管顶80 毫米，当温度降至-3℃时，这个气压计的读数为743 毫米汞柱， 求此时的实际大气压值为多少毫米汞柱？问题：（1）该题研究对象是什么？提示：混入水银气压计中的空气2）画出该题两个状态的示意图：（3）分别写出两个状态的状态参量：初态： p1=758-738=20mmHg V1=80S mm3 （S 是管的横截面积）T1=273+27=300 K 末态： p2=p-743mmHg V2=（ 738+80）S-743S=75Smm3 T2=273+ （-3）=270K （4）将数据代入理想气体状态方程：222111 TVpTVp解得p=762.2 mmHg 六、课堂小结1．在任何温度和任何压强下都能严格遵循气体实验定律的气体叫理想气体课后作业板书设计课后反思。