人教版高二物理选修3-3第八章第3节理想气体的状态方程课件(共27张PPT)
文档属性
| 名称 | 人教版高二物理选修3-3第八章第3节理想气体的状态方程课件(共27张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 699.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-06-04 08:33:44 | ||
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文档简介
(共27张PPT)
【问1】三大气体实验定律内容是什么？
公式：
pV
=C1
2、査理定律：
1、玻意耳定律：
3、盖-吕萨克定律：
【问2】这些定律的适用范围是什么？
温度不太低，压强不太大.
一.理想气体
设想有这样一种气体，它在任何温度和任何压强下都能严格地遵从气体实验定律,我们把这样的气体叫做“理想气体”
实际理想气体具有那些特点呢？
1、理想气体是不存在的，是一种理想模型。
2、在温度不太低,压强不太大时实际气体都可看成是理想气体。
3、不考虑分子大小、不考虑分子力及分子势能
只考虑分子动能
一定质量的理想气体的内能仅由温度决定
与气体的体积无关.
一定质量的理想气体的内能仅由温度决定
,与气体的体积无关.
4、从能量上说：理想气体的微观本质是忽略了分子力，没有分子力做功，没有分子势能，于是理想气体的内能只有分子动能。
3、从微观上说：分子间以及分子和器壁间，除碰撞外无其他作用力，分子本身没有体积，即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间。
【问题3】如果某种气体的三个状态参量（p、V、T）都发生了变化，它们之间又遵从什么规律呢？
P24页，思考与讨论，
你来推导，试试看
如图示，一定质量的某种理想气体
从A到B经历了一个等温过程，
从B到C经历了一个等容过程。
分别用pA、VA、TA
和pB、VB、TB
以及pC、VC、TC
表示气体在A、B、C三个状态的状态参量，那么A、C状态的状态参量间有何关系呢？
推导过程
从A→B为等温变化：由玻意耳定律
pAVA=pBVB
从B→C为等容变化：由查理定律
又TA=TB
VB=VC
解得：
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变化到另一个状态时，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、公式：
3、使用条件:
一定质量的某种理想气体.
4、推论：
（1）气体密度式
（2）分压定律（一定质量的气体分成n份）
关于理想气体的性质，下列说法中正确的是(
)
A．理想气体是一种假想的物理模型，实际并不存在
B．理想气体的存在是一种人为规定，它是一种严格遵守气体实验定律的气体
C．一定质量的理想气体，内能增大，其温度一定升高
D．氦是液化温度最低的气体，任何情况下均可视为理想气体
ABC
注意方程中各物理量的单位．
T必须是热力学温度，
公式两边中p和V单位必须统一，但不一定是国际单位．
例题2:?一水银气压计中混进了空气，因而在27℃，外界大气压为758mmHg时，这个水银气压计的读数为738mmHg，此时管中水银面距管顶80mm，当温度降至-3℃时，这个气压计的读数为743mmHg，求此时的实际大气压值为多少毫米汞柱？
T1=273+27=300
K
T2=270K
得：?
p=762.2
mmHg
解：以混进水银气压计的空气为研究对象
初状态：
末状态：
由理想气体状态方程得：
如图所示，一定质量的理想气体，由状态A沿直线AB变化到B，在此过程中，气体分子的平均速率的变化情况是（
）
练习：
A、不断增大
B、不断减小
C、先减小后增大
D、先增大后减小
D
【例3】如图1，一端封闭、粗细均匀的U形玻璃管开口向上竖直放置，管内用水银将一段气体封闭在管中．当温度为280
K时，被封闭的气柱长L＝22
cm，两边水银柱高度差
h＝16
cm，大气压强p0＝76
cmHg.
(1)为使左端水银面下降3cm，封闭气体温度应变为多少？
(2)封闭气体的温度重新回到280K后，为使封闭气柱长度变为20cm，需向开口端注入的水银柱长度为多少？
1．一定质量的理想气体的各种图象
三、理想气体状态方程与气体图象
【例4】 (多选)一定质量理想气体的状态经历了如图所示的ab、bc、cd、da四个过程，其中ab与竖直轴平行，bc的延长线通过原点，cd与水平轴平行，da与bc平行，则( )
A．ab过程中气体温度不变
B．ab过程中气体体积减少
C．bc过程中气体体积保持不变
D．da过程中气体体积增大
答案 ACD
5、一定质量的理想气体，由状态A沿直线变化到状态C，如图所示，则气体在A、B、C三个状态中的温度之比为（
）
A.
1:1:1
B.
1:2:3
C.
3:4:3
D.
4:3:4
C
6.一定质量的理想气体，由初始状态A开始，按图中箭头所示的方向进行了一系列状态变化，最后又回到初始状态A，即A→B→C→A(其中BC与纵轴平行，CA与横轴平行)，这一过程称为一个循环，则：
(1)由A→B，气体分子的平均动能________．(填“增大”、“减小”或“不变”)
(2)由B→C，气体的内能________(填“增大”、“减小”或“不变”)
答案： (1)增大 (2)减小
【例7】 用销钉固定的活塞把容器分成A、B两部分，其容积之比VA∶VB＝2∶1，如图所示，起初A中有温度为127
℃、压强为1.8×105
Pa的空气，B中有温度为27
℃、压强为1.2×105
Pa的空气，拔去销钉，使活塞可以无摩擦地移动但不漏气，由于容器壁缓慢导热，最后两部分空气都变成室温27
℃，活塞也停住，求最后A、B中气体的压强．
【例8】 氧气瓶的容积是40L，其中氧气的压强是130atm，规定瓶内氧气压强降到10
atm时就要重新充氧，有一个车间，每天需要用1
atm的氧气400
L，这瓶氧气能用几天？假定温度不变．
答案 12天
9.如图甲所示，一导热性能良好、内壁光滑的汽缸水平放置，横截面积为S＝2×10－3
m2、质量为m＝4
kg、厚度不计的活塞与汽缸底部之间封闭了一部分理想气体，此时活塞与汽缸底部之间的距离为24
cm，在活塞的右侧12
cm处有一对与汽缸固定连接的卡环，气体的温度为300
K，大气压强p0＝1.0×105
Pa.现将汽缸竖直放置，如图乙所示，取g＝10
m/s2.求：
(1)活塞与汽缸底部
之间的距离；
(2)加热到675
K时封
闭气体的压强．
10.U形管两臂粗细不同，开口向上，封闭的粗管横截面积是开口的细管的三倍，管中装入水银，大气压为76
cmHg.开口管中水银面到管口距离为11
cm，且水银面比封闭管内高4
cm，封闭管内空气柱长为11
cm，如图2所示．现在开口端用小活塞封住，并缓慢推动活塞，使两管液面相平，推动过程中两管的气体温度始终不变，试求：
(1)粗管中气体的最终压强；
(2)活塞推动的距离．
小结：
一、理想气体：
在任何温度和任何压强下都能严格地遵从气体实验定律的气体
二、理想气体的状态方程
注：恒量C由理想气体的质量和种类决定，即由气体的物质的量决定
气体密度式：
三、克拉珀龙方程
摩尔气体常量：
P(atm),V
(L):
R=0.082
atm·L/mol·K
P(Pa),V
(m3):
R=8.31
J/mol·K
【问1】三大气体实验定律内容是什么？
公式：
pV
=C1
2、査理定律：
1、玻意耳定律：
3、盖-吕萨克定律：
【问2】这些定律的适用范围是什么？
温度不太低，压强不太大.
一.理想气体
设想有这样一种气体，它在任何温度和任何压强下都能严格地遵从气体实验定律,我们把这样的气体叫做“理想气体”
实际理想气体具有那些特点呢？
1、理想气体是不存在的，是一种理想模型。
2、在温度不太低,压强不太大时实际气体都可看成是理想气体。
3、不考虑分子大小、不考虑分子力及分子势能
只考虑分子动能
一定质量的理想气体的内能仅由温度决定
与气体的体积无关.
一定质量的理想气体的内能仅由温度决定
,与气体的体积无关.
4、从能量上说：理想气体的微观本质是忽略了分子力，没有分子力做功，没有分子势能，于是理想气体的内能只有分子动能。
3、从微观上说：分子间以及分子和器壁间，除碰撞外无其他作用力，分子本身没有体积，即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间。
【问题3】如果某种气体的三个状态参量（p、V、T）都发生了变化，它们之间又遵从什么规律呢？
P24页，思考与讨论，
你来推导，试试看
如图示，一定质量的某种理想气体
从A到B经历了一个等温过程，
从B到C经历了一个等容过程。
分别用pA、VA、TA
和pB、VB、TB
以及pC、VC、TC
表示气体在A、B、C三个状态的状态参量，那么A、C状态的状态参量间有何关系呢？
推导过程
从A→B为等温变化：由玻意耳定律
pAVA=pBVB
从B→C为等容变化：由查理定律
又TA=TB
VB=VC
解得：
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变化到另一个状态时，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、公式：
3、使用条件:
一定质量的某种理想气体.
4、推论：
（1）气体密度式
（2）分压定律（一定质量的气体分成n份）
关于理想气体的性质，下列说法中正确的是(
)
A．理想气体是一种假想的物理模型，实际并不存在
B．理想气体的存在是一种人为规定，它是一种严格遵守气体实验定律的气体
C．一定质量的理想气体，内能增大，其温度一定升高
D．氦是液化温度最低的气体，任何情况下均可视为理想气体
ABC
注意方程中各物理量的单位．
T必须是热力学温度，
公式两边中p和V单位必须统一，但不一定是国际单位．
例题2:?一水银气压计中混进了空气，因而在27℃，外界大气压为758mmHg时，这个水银气压计的读数为738mmHg，此时管中水银面距管顶80mm，当温度降至-3℃时，这个气压计的读数为743mmHg，求此时的实际大气压值为多少毫米汞柱？
T1=273+27=300
K
T2=270K
得：?
p=762.2
mmHg
解：以混进水银气压计的空气为研究对象
初状态：
末状态：
由理想气体状态方程得：
如图所示，一定质量的理想气体，由状态A沿直线AB变化到B，在此过程中，气体分子的平均速率的变化情况是（
）
练习：
A、不断增大
B、不断减小
C、先减小后增大
D、先增大后减小
D
【例3】如图1，一端封闭、粗细均匀的U形玻璃管开口向上竖直放置，管内用水银将一段气体封闭在管中．当温度为280
K时，被封闭的气柱长L＝22
cm，两边水银柱高度差
h＝16
cm，大气压强p0＝76
cmHg.
(1)为使左端水银面下降3cm，封闭气体温度应变为多少？
(2)封闭气体的温度重新回到280K后，为使封闭气柱长度变为20cm，需向开口端注入的水银柱长度为多少？
1．一定质量的理想气体的各种图象
三、理想气体状态方程与气体图象
【例4】 (多选)一定质量理想气体的状态经历了如图所示的ab、bc、cd、da四个过程，其中ab与竖直轴平行，bc的延长线通过原点，cd与水平轴平行，da与bc平行，则( )
A．ab过程中气体温度不变
B．ab过程中气体体积减少
C．bc过程中气体体积保持不变
D．da过程中气体体积增大
答案 ACD
5、一定质量的理想气体，由状态A沿直线变化到状态C，如图所示，则气体在A、B、C三个状态中的温度之比为（
）
A.
1:1:1
B.
1:2:3
C.
3:4:3
D.
4:3:4
C
6.一定质量的理想气体，由初始状态A开始，按图中箭头所示的方向进行了一系列状态变化，最后又回到初始状态A，即A→B→C→A(其中BC与纵轴平行，CA与横轴平行)，这一过程称为一个循环，则：
(1)由A→B，气体分子的平均动能________．(填“增大”、“减小”或“不变”)
(2)由B→C，气体的内能________(填“增大”、“减小”或“不变”)
答案： (1)增大 (2)减小
【例7】 用销钉固定的活塞把容器分成A、B两部分，其容积之比VA∶VB＝2∶1，如图所示，起初A中有温度为127
℃、压强为1.8×105
Pa的空气，B中有温度为27
℃、压强为1.2×105
Pa的空气，拔去销钉，使活塞可以无摩擦地移动但不漏气，由于容器壁缓慢导热，最后两部分空气都变成室温27
℃，活塞也停住，求最后A、B中气体的压强．
【例8】 氧气瓶的容积是40L，其中氧气的压强是130atm，规定瓶内氧气压强降到10
atm时就要重新充氧，有一个车间，每天需要用1
atm的氧气400
L，这瓶氧气能用几天？假定温度不变．
答案 12天
9.如图甲所示，一导热性能良好、内壁光滑的汽缸水平放置，横截面积为S＝2×10－3
m2、质量为m＝4
kg、厚度不计的活塞与汽缸底部之间封闭了一部分理想气体，此时活塞与汽缸底部之间的距离为24
cm，在活塞的右侧12
cm处有一对与汽缸固定连接的卡环，气体的温度为300
K，大气压强p0＝1.0×105
Pa.现将汽缸竖直放置，如图乙所示，取g＝10
m/s2.求：
(1)活塞与汽缸底部
之间的距离；
(2)加热到675
K时封
闭气体的压强．
10.U形管两臂粗细不同，开口向上，封闭的粗管横截面积是开口的细管的三倍，管中装入水银，大气压为76
cmHg.开口管中水银面到管口距离为11
cm，且水银面比封闭管内高4
cm，封闭管内空气柱长为11
cm，如图2所示．现在开口端用小活塞封住，并缓慢推动活塞，使两管液面相平，推动过程中两管的气体温度始终不变，试求：
(1)粗管中气体的最终压强；
(2)活塞推动的距离．
小结：
一、理想气体：
在任何温度和任何压强下都能严格地遵从气体实验定律的气体
二、理想气体的状态方程
注：恒量C由理想气体的质量和种类决定，即由气体的物质的量决定
气体密度式：
三、克拉珀龙方程
摩尔气体常量：
P(atm),V
(L):
R=0.082
atm·L/mol·K
P(Pa),V
(m3):
R=8.31
J/mol·K