2014-2015学年人教版选修3-3 第八章第3节：理想气体的状态方程 课件（28张）

课件29张PPT。3 理想气体的状态方程一、理想气体
在_________、_________下都严格遵从气体实验定律的气
体。
二、理想气体状态方程
1.内容:一定质量的某种理想气体,在从状态1变化到状态2时,
尽管p、V、T都可能改变,但是___________的乘积与_______
_____的比值保持不变。任何温度任何压强压强跟体积热力学温度2.表达式：
(1)______________
(2)______。
3.成立条件:一定质量的_________。理想气体4.理想气体状态方程与实验定律的关系：
(1)当一定质量理想气体_____不变时,由理想气体状态方程
得pV=C,即___________。
(2)当一定质量理想气体_____不变时,由理想气体状态方程
得 =C,即_________。
(3)当一定质量理想气体_____不变时,由理想气体状态方程
得 =C,即_______________。 温度玻意耳定律体积查理定律压强盖—吕萨克定律1.判一判
(1)实际气体在常温常压下可看作理想气体。 ( )
(2)当一定质量理想气体的温度升高时,气体的内能一定增大。
( )
(3)一定质量的理想气体从状态1变化到状态2,经历的过程不
同,状态参量的变化不同。( )
(4) 中的C是一个与气体p、V、T有关的常量。( )提示：(1)√。实际气体在常温常压下遵从气体实验定律,因此实际气体在常温常压下都可看作理想气体。
(2)√。对于理想气体的内能只考虑分子动能而不考虑分子势能,当温度升高时,分子平均动能增大,内能增大。
(3)×。一定质量的理想气体从状态1变化到状态2状态参量之间的关系,只跟这两个状态有关,与中间过程无关。
(4)×。C是一个与气体质量和种类有关而与气体的p、V、T无关的常量。2.想一想
(1)在生产和生活实际中是否存在理想气体?研究理想气体有何意义?
提示：理想气体是一种理想模型,实际中并不存在。理想气体是对实际气体的科学抽象,考虑主要因素,忽略次要因素,使气体状态变化的问题易于分析和计算。(2)对于一定质量的理想气体，当其状态发生变化时，会不会
只有一个状态参量变化，其余两个状态参量不变呢，为什么？
提示：不会。根据理想气体状态方程，对于一定质量的理想
气体，其状态可用三个状态参量p、V、T来描述，且
(定值)。只要三个状态参量p、V、T中的一个发生变化，另外
两个参量中至少有一个会发生变化。故不会发生只有一个状
态参量变化的情况。主题一 理想气体
1.在任何温度、任何压强下理想气体都严格遵从三个实验定律，那么实际气体严格遵守气体实验定律吗？
提示：任何规律都有自己的适用范围，气体实验定律也不例外。玻意耳定律、查理定律和盖—吕萨克定律，都是在压强不太大(和大气压强相比)，温度不太低(和室温比较)的条件下根据实验总结出来的。当压强很大，温度很低时，由上述气体定律得出的结果和实际测量的结果有很大的差别,所以实际气体并不严格遵守气体实验定律。2.试从以下两个角度,结合与分子间距离的关系分析理想气
体在微观上的两个特点:
(1)分子自身大小:___________________________________
_____。
(2)分子间相互作用力:________________________________
_______________。自身大小与它们之间的距离相比可忽略不计由于分子间距离很大,分子间的相互作用力忽略不计【知识点睛】理想气体是一种理想化的模型
(1)理想气体是像质点、点电荷一样,为了研究问题的方便而抽象的一种模型,实际并不存在。
(2)实际气体在温度不低于几十摄氏度,压强不超过大气压的几倍时,都可以当成理想气体处理。【误区警示】理想气体的内能仅与温度有关
(1)对于一切物体而言,物体的内能包括分子动能和分子势能。
(2)对于理想气体而言,其微观本质是忽略了分子力,即不存在分子势能,只有分子动能,故一定质量的理想气体的内能完全由温度决定。【典例1】表中列举了几种常见气体在0℃时不同压强下,压强和体积的乘积pV的实验值,实验所取的气体在0℃、1.013×105Pa时的体积为1 L。请你从表格所列数据中,分析气体在等温情况下与实验定律(玻
意耳定律)的符合程度。
【解题探究】(1)对于实际气体,理想气体状态方程成立的条件
为_____________。
(2)表中各气体的pV值的变化情况为_______________________
___。在常温常压下随着压强的增加而越来越大【解析】从表中数据可以看出,各种气体在压强为1p到100p之间时,实验结果与玻意耳定律相差不大,但压强超过100p时,实验值与理论值之间已有显著偏离,当压强达到1000p时,pV乘积至少为1p时的1.72倍,气体实验定律已完全不能适用了。
答案：见解析【变式训练】对于一定质量的气体,下列说法正确的是 ( )
A.玻意耳定律对任何压强的气体都适用
B.盖-吕萨克定律对任意温度的气体都适用
C.常温常压下的各种气体,可以当作理想气体
D.在压强不变的情况下,它的体积跟温度成正比
【解析】选C。玻意耳定律、盖-吕萨克定律都是在气体的压强不太大,温度不太低的条件下适用,A、B和D都错误;在常温常压下的各种气体都遵从气体实验定律,可以当作理想气体,C正确。主题二 理想气体状态方程
1.在理想气体状态方程的推导过程中,先后经历了等温变化、等容变化两个过程,是否表示始末状态参量的关系与中间过程有关?
提示：中间过程只是为了应用学过的规律(如玻意耳定律、查理定律等),研究始末状态参量之间的关系而采用的一种手段,结论与中间过程无关。2.请结合状态参量pA、VA、TA与pC、VC、TC,让气体先经历等容
过程,再经历等压过程,来推导出理想气体状态方程。
提示：先经过等容过程，即 ①，再经过等压过程，
即 ②，联立得【知识点睛】与恒量C有关的因素
理想气体表达式为 与恒量C有关的因素有两个：
(1)与气体的质量有关，故在利用理想气体状态方程解题时要明确是“一定质量的理想气体”。
(2)与气体的种类有关，故在利用理想气体状态方程解题时要指明是哪一种气体。 【规律方法】应用理想气体状态方程解题的思路
(1)根据题意确定一定质量的气体为研究对象。
(2)确定初、末状态，分别找出初、末状态的状态参量，其中对压强的分析是解题的关键，若研究对象是相互关联的两部分气体，应注意找出它们压强或体积的关系。
(3)根据状态的变化选用相应的定律建立方程。
(4)统一各量单位，然后将数值代入方程式求解。用公式解题时，要求公式两边p、V、T的单位一致即可，不一定采用国际单位。【典例2】使一定质量的理想气体按图甲中箭头所示的顺序变化,图中BC段是以纵轴和横轴为渐近线的双曲线。
(1)已知气体在状态A的温度TA=300K,求气体在状态B、C和D的温度各是多少。
(2)将上述状态变化过程在图乙中画成用体积V和温度T表示的图线(图中要标明A、B、C、D四点,并且要画箭头表示变化的方向)。说明每段图线各表示什么过程。【解题探究】从p-V图中可分析出气体在不同状态下的物理量:
(1)气体在A、B、C、D各状态下压强分别为:
pA=______,pB=_____,pC=______,pD=_____;
(2)气体在A、B、C、D各状态下体积分别为:
VA=____,VC=____,VD=____。4 atm4 atm2 atm2 atm10L40L20L【解析】(1)根据理想气体状态方程
可得
由题意TB=TC=600 K。
(2)由状态B到状态C为等温变化,由玻意耳定律pBVB=pCVC,得在V-T图上状态变化过程的图线由A、B、C、D点各状态依次连接(如图),AB段是等压膨胀过程,BC段是等温膨胀过程,CD段是等压压缩过程。
答案：见解析【变式训练】一个半径为0.1cm的气泡,从18 m深的湖底上升,如果湖底水的温度是8℃,湖面的温度是24℃,湖面的大气压强是76 cmHg,那么气泡升至湖面时体积是多少?【解析】由题意可知V1= =4.19×10-3 cm3
T1=(273+8) K=281 K
p2=76 cmHg
T2=(273+24) K=297 K
根据理想气体状态方程 得
答案：0.012 cm3