鲁科版（2019）高中物理 选择性必修第三册 第1章 拓展课 气体实验定律和理想气体状态方程的应用课件17 张PPT

拓展课　气体实验定律和理想气体状态方程的应用
[要点归纳]
1.理想气体状态方程的推导
核心要点
理想气体状态方程
2.对理想气体状态方程的理解
(1)成立条件：一定质量的理想气体。
(2)该方程表示的是气体三个状态参量的关系，与中间的变化过程无关。
(3)公式中常量C仅由气体的种类和质量决定，与状态参量(p、V、T)无关。
(4)方程应用时各量的单位：温度T必须是热力学温度，公式两边中压强p和体积V单位必须统一，但不一定是国际单位制中的单位。
3.理想气体状态方程与气体实验定律
[经典示例]
[例1] 如图所示，粗细均匀一端封闭一端开口的U形玻璃管竖直放置，管内水银将一定质量的理想气体封闭在U形管内，当t1＝31 ℃，大气压强p0＝76 cmHg时，两管水银面相平，这时左管被封闭的气柱长L1＝8 cm，则当温度t2是多少时，左管气柱L2为9 cm?
解析　设玻璃管的横截面积为S，
初状态：p1＝p0＝76 cmHg，
V1＝L1·S＝8 cm·S，T1＝304 K；
末状态：p2＝p0＋2 cmHg＝78 cmHg，
V2＝L2·S＝9 cm·S，
代入数据解得：T2＝351 K，则t2＝(351－273) ℃＝78 ℃。
答案　78 ℃
规律总结　理想气体状态方程的应用要点
(1)选对象：根据题意，选出所研究的某一部分气体，这部分气体在状态变化过程中，其质量必须保持一定。
(2)找参量：找出作为研究对象的这部分气体发生状态变化前后的一组p、V、T数值或表达式，压强的确定往往是个关键，常需结合力学知识(如力的平衡条件或牛顿运动定律)才能写出表达式。
(3)认过程：过程表示两个状态之间的一种变化式，除题中条件已直接指明外，在许多情况下，往往需要通过对研究对象跟周围环境的相互关系的分析中才能确定，认清变化过程是正确选用物理规律的前提。
(4)列方程：根据研究对象状态变化的具体方式，选用理想气体状态方程或某一实验定律，代入具体数值，T必须用热力学温度，p、V的单位要统一，最后分析讨论所得结果的合理性及其物理意义。
[针对训练1] 一定质量的理想气体，在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p1、V1、T1，在另一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p2、V2、T2，下列关系中可能正确的是(　　)
答案　D
[要点归纳]
核心要点
理想气体状态方程与气体图像问题
[经典示例]
[例2] 使一定质量的理想气体的状态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的一部分。
(1)已知气体在状态A的温度TA＝300 K，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和热力学温度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。
解析　从p－V图中可以直观地看出，气体在A、B、C、D各状态下压强和体积分别为pA＝4 atm，pB＝4 atm，pC＝2 atm，pD＝2 atm，VA＝10 L，VC＝40 L，VD＝20 L。
在V－T图上状态变化过程的图线由A、B、C、D各状态依次连接(如图)，AB是等压膨胀过程，BC是等温膨胀过程，CD是等压压缩过程。
答案　(1)600 K　600 K　300 K　(2)见解析
[针对训练2] 在下列图像中，不能反映一定质量的理想气体经历了等温变化→等容变化→等压变化后，又回到初始状态的图像是(A中曲线为双曲线的一支)(　　)
解析　根据p－V、p－T、V－T图像的物理意义可以判断，其中D反映的是理想气体经历了等温变化→等压变化→等容变化，与题意不符。
答案　D