教育专题：《理想气体的状态方程》课件1.ppt

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1、1第八章：气体第八章：气体第八章：气体第八章：气体第第3 3节节 理想气体理想气体的状的状态态方程方程2【问题问题1】三大气体实验定律内容？三大气体实验定律内容？1、玻意耳定律：、玻意耳定律：pV=C12、查理定律：、查理定律：3、盖、盖-吕萨克定律：吕萨克定律：【问题问题2】这些定律的适用范围是什么？这些定律的适用范围是什么？一定质量气体一定质量气体温度不太低温度不太低压强不太大时压强不太大时【问问题题3】如如果果一一定定质质量量的的某某种种气气体体的的三三个个状状态态参参量量（p、V、T）都都发发生生了了变变化化，它它们之间又遵从什么规们之间又遵从什么规律呢？律呢？3一、理想气体一、理想气

2、体有有这这样样一一种种气气体体，它它在在任任何何温温度度和和任任何何压压强强下下都都能能严严格格地地遵遵从从气气体体实实验验定定律律这这样样的的气体叫做气体叫做“理想气体理想气体”。这是一种理想模型！这是一种理想模型！是实际气体的一种近似。是实际气体的一种近似。*理想气体理想气体严格遵循严格遵循三个实验定律。三个实验定律。*实际气体实际气体只在压强不太大、温度不太低时只在压强不太大、温度不太低时与实验定律比较符合。与实验定律比较符合。4一、理想气体一、理想气体1、理想气体是不存在的，是一种、理想气体是不存在的，是一种理想模型理想模型。2、在在T不太低，不太低，p不太大时实际气体不太大时实际气体

3、都可看成是理想气体。都可看成是理想气体。4、从从能能量量上上说说：理理想想气气体体的的微微观观本本质质是是忽忽略略了了分分子子力力，没没有有分子势能分子势能，理想气体的内能只有分子动能。，理想气体的内能只有分子动能。3、从从微微观观上上说说：分分子子间间以以及及分分子子和和器器壁壁间间，除除碰碰撞撞外外无无其其他他作用力。作用力。*常常温温常常压压下下，大大多多数数实实际际气气体体，尤尤其其是是那那些些不不易易液液化化的的气气体体都可以近似地看成理想气体。都可以近似地看成理想气体。*在在温温度度不不低低于于负负几几十十摄摄氏氏度度，压压强强不不超超过过大大气气压压的的几几倍倍时时，很多气体都可

4、当成理想气体来处理。很多气体都可当成理想气体来处理。理想气体的内能仅由温度和分子总数决定理想气体的内能仅由温度和分子总数决定，与气体的体积无关，与气体的体积无关.5如如图图所所示示，一一定定质质量量的的某某种种理理想想气气体体从从A到到B经经历历了了一一个个等等温温过过程程，从从B到到C经经历历了了一一个个等等容容过过程程。分分别别用用pA、VA、TA和和pB、VB、TB以以及及pC、VC、TC表表示示气气体体在在A、B、C三三个个状状态态的的状状态态参参量量，那那么么A、C状状态态的的状状态态参参量量间间有有何何关关系系呢呢？0pVA AB BC C60pVA AB BC C推导过程：推导过

5、程：从从AB为等温变化为等温变化pAVA=pBVB从从BC为等容变化为等容变化由查理定律有：由查理定律有：TA=TB 、VB=VC由玻意耳定律有：由玻意耳定律有：71 1、内容：、内容：、内容：、内容：一一定定质质量量的的某某种种理理想想气气体体在在从从一一个个状状态态变变化化到到另另一一个个状状态态时时，尽尽管管p、V、T都都可能改变，但是压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。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 2、公式：、公式：、公式：、公式：或或3 3、适用条件、适用条件、适用条件、适用条件:一定质量一定质量一定质量一定质量的某种的某种的某种的某种理想气体

6、理想气体理想气体理想气体。注：注：注：注：恒量恒量恒量恒量C C由理想气体的由理想气体的由理想气体的由理想气体的质量质量质量质量和和和和种类种类种类种类决定，即由理想气体的决定，即由理想气体的决定，即由理想气体的决定，即由理想气体的物质的量物质的量物质的量物质的量决定。决定。决定。决定。二、理想气体的状态方程二、理想气体的状态方程8例例例例题题题题:一一水水银银气气压压计计中中混混进进了了空空气气，因因而而在在27，外外界界大大气气压压为为758mmHg时时，这这个个水水银银气气压压计计的的读读数数为为738mmHg，此此时时管管中中水水银银面面距距管管顶顶80mm，当当温温度度降降至至-3时

7、时，这这个气压计的读数为个气压计的读数为743mmHg，求此时的实际大气压值为多少，求此时的实际大气压值为多少mmHg？解：解：以混进水银气压计的空气为研究对象以混进水银气压计的空气为研究对象初初状状态态p1=20mmHg末末状状态态p2=p-743mmHgV2=75Smm3T2=270KV1=80Smm3T1=300K9解：解：以混进水银气压计的空气为研究对象以混进水银气压计的空气为研究对象初初状状态态p1=20mmHg末末状状态态p2=p-743mmHgV2=75Smm3T2=270KV1=80Smm3T1=300K解得：解得：p=762.2mmHg根据理想气体状态方程：根据理想气体状态方

8、程：代入数据有：代入数据有：10二、理想气体的状态方程二、理想气体的状态方程思考总结思考总结应用理想气体状态方程解题的步骤应用理想气体状态方程解题的步骤:（1）确定）确定研究对象研究对象（2）画出两个状态的）画出两个状态的示意图示意图（3）分别写出）分别写出两个状态的状态参量两个状态的状态参量（4）列列出理想气体状态出理想气体状态方程方程（5）将数据代入解出）将数据代入解出结果结果11例例例例题题题题:如如图图所所示示，粗粗细细均均匀匀一一端端封封闭闭一一端端开开口口的的U形形玻玻璃璃管管，当当t1=31时时，大大气气压压强强p0=76cmHg时，两管水银面相平，这时左管被封闭的气柱长时，两管

9、水银面相平，这时左管被封闭的气柱长L1=8cm，则：，则：（1）当温度）当温度t2等于多少时，左管气柱等于多少时，左管气柱L2为为9cm?（2）当当温温度度达达到到上上问问中中的的温温度度t2时时，为为使使左左管管气气柱柱长长L为为8cm，应应在在右右管管中中加加入入多多长长的的水银柱？水银柱？p1=76cmHgV1=8Scm3T1=304Kp2=78cmHgV2=9Scm3T2=？解：（解：（1）以封闭在以封闭在U型管中的气体为研究对象型管中的气体为研究对象初初状状态态末末状状态态2cm12p1=76cmHgV1=8Scm3T1=304Kp2=78cmHgV2=9Scm3T2=？解：（解：（

10、1）以封闭在以封闭在U型管中的气体为研究对象型管中的气体为研究对象初初状状态态末末状状态态2cm解得：解得：T2=351K根据理想气体状态方程：根据理想气体状态方程：代入数据有：代入数据有：13例例例例题题题题:如如图图所所示示，粗粗细细均均匀匀一一端端封封闭闭一一端端开开口口的的U形形玻玻璃璃管管，当当t1=31时时，大大气气压压强强p0=76cmHg时，两管水银面相平，这时左管被封闭的气柱长时，两管水银面相平，这时左管被封闭的气柱长L1=8cm，则：，则：（1）当温度）当温度t2等于多少时，左管气柱等于多少时，左管气柱L2为为9cm?（2）当当温温度度达达到到上上问问中中的的温温度度t2时

11、时，为为使使左左管管气气柱柱长长L为为8cm，应应在在右右管管中中加加入入多多长长的的水银柱？水银柱？p3=？V3=8Scm3T3=351K解：（解：（2）以封闭在以封闭在U型管中的气体为研究对象型管中的气体为研究对象初初状状态态末末状状态态p2=78cmHgV2=9Scm3T2=351K2cm14p3=？V3=8Scm3T3=351K解：（解：（2）以封闭在以封闭在U型管中的气体为研究对象型管中的气体为研究对象初初状状态态末末状状态态p2=78cmHgV2=9Scm3T2=351K2cm解得：解得：p3=87.75cmHg根据玻意耳定律：根据玻意耳定律：代入数据有：代入数据有：15例例例例题

12、题题题:一一定定质质量量的的某某种种理理想想气气体体由由状状态态A变变为为状状态态D，其其有有关关的的数数据据如如图图所所示示。若若状状态态D的压强是的压强是104pa，状态，状态A的压强是多少？的压强是多少？二、理想气体的状态方程二、理想气体的状态方程0T/102KV/m3A AB BD CD C16pA=？VA=1m3TA=200K代入数据解得：代入数据解得：pA=1.5104papD=104paVD=3m3TD=400K解：解：以一定质量的理想气体为研究对象以一定质量的理想气体为研究对象以一定质量的理想气体为研究对象以一定质量的理想气体为研究对象A状态：状态：D状态：状态：根据理想气体状

13、态方程：根据理想气体状态方程：有：有：17二、理想气体的状态方程二、理想气体的状态方程例例例例题题题题：如如图图所所示示，一一定定质质量量的的理理想想气气体体，由由状状态态A沿沿直直线线AB变变化化到到B，在在此此过过程程中中，气体分子的平均速率的变化情况是（气体分子的平均速率的变化情况是（）A、不断增大、不断增大B、不断减小、不断减小C、先减小后增大、先减小后增大D、先增大后减小、先增大后减小V/L1231230p/atmABCD正确正确18问题与练习问题与练习课本课本P251、对一定质量的气体来说，能否做到以下各点？、对一定质量的气体来说，能否做到以下各点？（1）保持压强和体积不变而改变它

14、的温度。）保持压强和体积不变而改变它的温度。（2）保持压强不变，同时升温并减小体积。）保持压强不变，同时升温并减小体积。（3）保持温度不变，同时增加体积并减小压强。）保持温度不变，同时增加体积并减小压强。（4）保持体积不变，同时增加压强并降低温度。）保持体积不变，同时增加压强并降低温度。（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19问题与练习问题与练习课本课本P252、某某柴柴油油机机的的汽汽缸缸容容积积为为0.83103m3，压压缩缩前前其其中中空空气气的的温温度度为为470C、压压强强为为0.8105pa。在在压压缩缩冲冲程程中中，活活塞塞把把空空气气压压

15、缩缩到到原原体体积积的的1/17，压压强强增增大大到到40105pa，求这时空气的温度。，求这时空气的温度。941K6680C20问题与练习问题与练习课本课本P253、在在做做托托里里拆拆利利实实验验时时，玻玻璃璃管管内内有有些些残残留留的的空空气气，此此时时玻玻璃璃管管竖竖直直放放置置，如如图图所所示示。假假如如把把玻玻璃璃管管竖竖直直向向上上提提起起一一段段距距离离，玻玻璃璃管管下下端端仍仍在在水水银银中中，则则管管内内空空气气体积如何变化？管内水银长度如何变化？管内空气压强如何变化？体积如何变化？管内水银长度如何变化？管内空气压强如何变化？方方法法假假设设提提升升后后V保保持持不不变变，

16、分分析析平平衡衡是是否被破坏？若破坏新的平衡状态又如何？否被破坏？若破坏新的平衡状态又如何？若若V不变，那么不变，那么p也不变也不变而提升后而提升后h变大，变大，p+gh p0因此管内水银柱将要下降因此管内水银柱将要下降则封闭空气的体积则封闭空气的体积V必然增大，压强必然增大，压强p必然减小必然减小又由于最终应该有又由于最终应该有p+gh=p0，所以，所以h必然增大必然增大21一、理想气体：一、理想气体：在在任何温度任何温度和和任何压强任何压强下都下都能严格地遵从能严格地遵从气体实验定律的气体。气体实验定律的气体。二、理想气体的状态方程二、理想气体的状态方程或或注：注：恒量恒量C由理想气体的由

17、理想气体的质量质量和和种类种类决定，即由气体的决定，即由气体的物质的量物质的量决定。决定。小结小结221、气体密度式：、气体密度式：理想气体状态方程理想气体状态方程拓展拓展23思思考考：1mol的的理理想想气气体体在在标标准准状状态态下下，状状态态方方程程中中的的常常量量C是是多多少少？不不同同种种类类的的气体常量一样吗？气体常量一样吗？或或理想气体状态方程理想气体状态方程拓展拓展根据根据得：得：1mol理想气体的状态方程理想气体的状态方程:与气体种类无关与气体种类无关24理想气体状态方程理想气体状态方程拓展拓展2 2、摩尔气体常量：、摩尔气体常量：、摩尔气体常量：、摩尔气体常量：1 1、气体

18、密度式：、气体密度式：、气体密度式：、气体密度式：253 3、克拉珀龙方程：、克拉珀龙方程：、克拉珀龙方程：、克拉珀龙方程：任意质量任意质量的理想气体的状态方程，它联系着某一确定状态下，各物理量的关系。的理想气体的状态方程，它联系着某一确定状态下，各物理量的关系。对实际气体对实际气体只要温度不太低，压强不太大只要温度不太低，压强不太大只要温度不太低，压强不太大只要温度不太低，压强不太大就可应用克拉珀龙方程解题。就可应用克拉珀龙方程解题。或或 理想气体状态方程理想气体状态方程拓展拓展26理想气体状态方程理想气体状态方程拓展拓展2 2、摩尔气体常量：、摩尔气体常量：、摩尔气体常量：、摩尔气体常量：1 1、气体密度式：、气体密度式：、气体密度式：、气体密度式：3 3、克拉珀龙方程：、克拉珀龙方程：、克拉珀龙方程：、克拉珀龙方程：或或