第3節(jié)理想氣體狀態(tài)方程 (上課用)

1、江蘇省淮州中學(xué)江蘇省淮州中學(xué) 鄭素軍鄭素軍 2013-5-9高中物理高中物理 選修選修3-3 第第8章章 氣氣 體體【問題【問題1】氣體實(shí)驗(yàn)三定律公式？氣體實(shí)驗(yàn)三定律公式？1.玻意耳定律：玻意耳定律：pV =C12.查理定律：查理定律：2CTp【問題【問題2】這些定律的適用范圍是什么？這些定律的適用范圍是什么？（相對(duì)室溫）（相對(duì)室溫）（相對(duì)大氣壓強(qiáng)）（相對(duì)大氣壓強(qiáng)）3.蓋蓋-呂薩克定律：呂薩克定律：3CTV一一. 理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程假定一定質(zhì)量的氣體在初狀態(tài)時(shí)各狀態(tài)參量為（假定一定質(zhì)量的氣體在初狀態(tài)時(shí)各狀態(tài)參量為（pA VA TA），經(jīng)過某變化過程，到末狀態(tài)時(shí)各狀態(tài)參量變?yōu)椋?，?jīng)

2、過某變化過程，到末狀態(tài)時(shí)各狀態(tài)參量變?yōu)椋╬c VC TC），），中間變化過程的狀態(tài)中間變化過程的狀態(tài)參量如何填寫參量如何填寫？A、C狀態(tài)的狀態(tài)參量之間有何關(guān)系呢？狀態(tài)的狀態(tài)參量之間有何關(guān)系呢？pA VA TApC VC TC等溫過程等溫過程等容過程等容過程TAVCpBpAVA=pBVCpB / TA=pC / TCCCCAAATVpTVp 一定質(zhì)量的某種理想氣體在從一個(gè)狀態(tài)變化到另一定質(zhì)量的某種理想氣體在從一個(gè)狀態(tài)變化到另一個(gè)狀態(tài)時(shí)，盡管一個(gè)狀態(tài)時(shí)，盡管p、V、T都可能改變，但是壓強(qiáng)跟都可能改變，但是壓強(qiáng)跟體積的乘積與熱力學(xué)溫度的比值保持不變。體積的乘積與熱力學(xué)溫度的比值保持不變。1 1221

3、2pVp VTT或或pVCT一一.理想氣體的狀態(tài)方程理想氣體的狀態(tài)方程二二.理想氣體理想氣體 為了研究方便，可以設(shè)想一種氣體，在為了研究方便，可以設(shè)想一種氣體，在任何任何溫度溫度、任何壓強(qiáng)任何壓強(qiáng)下都遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律，我們把下都遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律，我們把這樣的氣體叫做這樣的氣體叫做理想氣體理想氣體。1.理想氣體是理想氣體是理想化的模型理想化的模型，實(shí)際上是不存在的。，實(shí)際上是不存在的。2.一些不容易液化的氣體，如氫氣、氧氣、氮?dú)?、一些不容易液化的氣體，如氫氣、氧氣、氮?dú)?、氦氣等，在通常溫度和壓?qiáng)下，可當(dāng)成理想氣體。氦氣等，在通常溫度和壓強(qiáng)下，可當(dāng)成理想氣體。3.在溫度不低于零下幾十?dāng)z氏度、壓強(qiáng)不

4、超過大氣在溫度不低于零下幾十?dāng)z氏度、壓強(qiáng)不超過大氣壓的幾倍時(shí)，也可把實(shí)際氣體當(dāng)成理想氣體。壓的幾倍時(shí)，也可把實(shí)際氣體當(dāng)成理想氣體。理理 解：解：三三.理想氣體的特點(diǎn)理想氣體的特點(diǎn)2.從能量上說：從能量上說：理想氣體的微觀本質(zhì)是理想氣體的微觀本質(zhì)是忽略了分子力忽略了分子力，沒有分子勢(shì)能沒有分子勢(shì)能，理想氣體的內(nèi)能只有分子動(dòng)能。，理想氣體的內(nèi)能只有分子動(dòng)能。1.從微觀上說：從微觀上說：分子間以及分子和容器壁間，除碰撞分子間以及分子和容器壁間，除碰撞外無其他作用力。外無其他作用力。3.理想氣體的內(nèi)能僅由理想氣體的內(nèi)能僅由溫度溫度和和分子總數(shù)分子總數(shù)決定決定 ，與氣，與氣體的體的體積無關(guān)體積無關(guān)。 一

5、定質(zhì)量的某種理想氣體由狀態(tài)一定質(zhì)量的某種理想氣體由狀態(tài)A變?yōu)闋顟B(tài)變?yōu)闋顟B(tài)D，其有關(guān)的數(shù)據(jù)如圖所示。若狀態(tài)其有關(guān)的數(shù)據(jù)如圖所示。若狀態(tài)D的壓強(qiáng)是的壓強(qiáng)是104pa，狀，狀態(tài)態(tài)A的壓強(qiáng)是多少？的壓強(qiáng)是多少？四四.理想氣體的狀態(tài)方程的應(yīng)用理想氣體的狀態(tài)方程的應(yīng)用0V/m3 1 2 3 4 5T/102K321pA=？ VA=1m3 TA=200 K代入數(shù)據(jù)解得：代入數(shù)據(jù)解得： pA=1.5 104papD=104pa VD=3m3TD=400K解：解：A狀態(tài)：狀態(tài)：D狀態(tài)：狀態(tài)：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：AADDADp Vp VTTDDAAADp V TpV T有：有：0V/m3

6、1 2 3 4 5T/102K321應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程解題的步驟應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程解題的步驟: （1）確定）確定研究對(duì)象研究對(duì)象（2）分別寫出）分別寫出兩個(gè)狀態(tài)的狀態(tài)參量?jī)蓚€(gè)狀態(tài)的狀態(tài)參量 （3）列列出理想氣體狀態(tài)出理想氣體狀態(tài)方程方程（4）將數(shù)據(jù)代入解出）將數(shù)據(jù)代入解出結(jié)果結(jié)果 111TVp222TVp四四.理想氣體的狀態(tài)方程的應(yīng)用理想氣體的狀態(tài)方程的應(yīng)用 一水銀氣壓計(jì)中混進(jìn)了空氣，因而在一水銀氣壓計(jì)中混進(jìn)了空氣，因而在27，外界，外界大氣壓為大氣壓為758mmHg時(shí)，這個(gè)水銀氣壓計(jì)的讀數(shù)為時(shí)，這個(gè)水銀氣壓計(jì)的讀數(shù)為738mmHg，此時(shí)管中水銀面距管頂，此時(shí)管中水銀面距管頂80mm，當(dāng)溫

7、度降，當(dāng)溫度降至至-3時(shí)，這個(gè)氣壓計(jì)的讀數(shù)為時(shí)，這個(gè)氣壓計(jì)的讀數(shù)為743mmHg，求此時(shí)的，求此時(shí)的實(shí)際大氣壓值為多少實(shí)際大氣壓值為多少mmHg？解：解：以水銀氣壓計(jì)中的空氣為研究對(duì)象以水銀氣壓計(jì)中的空氣為研究對(duì)象初初狀狀態(tài)態(tài)p1=20mmHg 末末狀狀態(tài)態(tài)p2=p-743mmHg V2=75Smm3T2=270KV1=80Smm3 T1=300 Khppp01解：解：以水銀氣壓計(jì)中的空氣為研究對(duì)象以水銀氣壓計(jì)中的空氣為研究對(duì)象初初狀狀態(tài)態(tài)p1=20mmHg 末末狀狀態(tài)態(tài)p2=p-743mmHg V2=75Smm3T2=270KV1=80Smm3 T1=300 Khppp01解得：解得： p

8、= 762.2 mmHg根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：112212pVp VTT20 80(743) 75300270SpS代入數(shù)據(jù)有：代入數(shù)據(jù)有：如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)A沿沿直線直線AB變化到變化到B，在此過程中，氣體分子的平均動(dòng)能，在此過程中，氣體分子的平均動(dòng)能的變化情況是（的變化情況是（ ） A.不斷增大不斷增大B.不斷減小不斷減小C.先減小后增大先減小后增大D.先增大后減小先增大后減小V/L1231230p/atmABCD四四.理想氣體的狀態(tài)方程的應(yīng)用理想氣體的狀態(tài)方程的應(yīng)用D問題與練習(xí)問題與練習(xí)課本課本P251.對(duì)一定質(zhì)

9、量的氣體來說，能否做到以下各點(diǎn)？對(duì)一定質(zhì)量的氣體來說，能否做到以下各點(diǎn)？（1）保持壓強(qiáng)和體積不變而改變它的溫度。）保持壓強(qiáng)和體積不變而改變它的溫度。（2）保持壓強(qiáng)不變，同時(shí)升溫并減小體積。）保持壓強(qiáng)不變，同時(shí)升溫并減小體積。（3）保持溫度不變，同時(shí)增加體積并減小壓強(qiáng)。）保持溫度不變，同時(shí)增加體積并減小壓強(qiáng)。（4）保持體積不變，同時(shí)增加壓強(qiáng)并降低溫度。）保持體積不變，同時(shí)增加壓強(qiáng)并降低溫度。（1）不可能）不可能（2）不可能）不可能（3）可能）可能（4）不可能）不可能pVCT問題與練習(xí)問題與練習(xí)課本課本P252.某柴油機(jī)的汽缸容積為某柴油機(jī)的汽缸容積為0.83103m3，壓縮前其中，壓縮前其中空氣的溫度為空氣的溫度為470C、壓強(qiáng)為、壓強(qiáng)為0.8105pa。在壓縮沖程。在壓縮沖程中，活塞把空氣壓縮到原體積的中，活塞把空氣壓縮到原體積的1/17，壓強(qiáng)增大到，壓強(qiáng)增大到40 105pa，求這時(shí)空氣的溫度。，求這時(shí)空氣的溫度。12800/13.6941K 6680C一一.理想氣體：理想氣體： 在在任何溫度任何溫度和和任何壓強(qiáng)任何壓強(qiáng)下都下都能嚴(yán)格地遵從能嚴(yán)格地遵從氣體氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體。實(shí)驗(yàn)定律