《理想气体的状态方程》课件1.ppt

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1、第八章：气体,第3节 理想气体的状态方程,【问题1】三大气体实验定律内容？,2、查理定律：,3、盖-吕萨克定律：,【问题2】这些定律的适用范围是什么？,一定质量气体温度不太低压强不太大时,【问题3】如果一定质量的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？,一、理想气体,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这样的气体叫做“理想气体”。,这是一种理想模型！,是实际气体的一种近似。,*理想气体严格遵循三个实验定律。*实际气体只在压强不太大、温度不太低时与实验定律比较符合。,一、理想气体,1、理想气体是不存在的，是一种理想模型。,2、在

2、T不太低，p不太大时实际气体都可看成是理想气体。,4、从能量上说：理想气体的微观本质是忽略了分子力，没有分子势能，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。,*常温常压下，大多数实际气体，尤其是那些不易液化的气体都可以近似地看成理想气体。,*在温度不低于负几十摄氏度，压强不超过大气压的几倍时，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，与气体的体积无关.,具有那些特点呢？,思考与讨论,如图所示，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p

3、C、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AB为等温变化,pAVA=pBVB,从BC为等容变化由查理定律有：,TA=TB、VB=VC,由玻意耳定律有：,思考与讨论,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：,或,3、适用条件:,一定质量的某种理想气体。,注：恒量C由理想气体的质量和种类决定，即由理想气体的物质的量决定。,二、理想气体的状态方程,例题: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

4、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mmHg？,解：以混进水银气压计的空气为研究对象,初状态,p1=20mmHg,末状态,p2=p-743mmHg V2=75Smm3T2=270K,V1=80Smm3 T1=300 K,解：以混进水银气压计的空气为研究对象,初状态,p1=20mmHg,末状态,p2=p-743mmHg V2=75Smm3T2=270K,V1=80Smm3 T1=300 K,解得：p=762.2 mmHg,根据理想气体状态方程：,代入数据有：,二、理想气体的状态方程,思考总结应

5、用理想气体状态方程解题的步骤:,（1）确定研究对象（2）画出两个状态的示意图（3）分别写出两个状态的状态参量,（4）列出理想气体状态方程,（5）将数据代入解出结果,例题:如图所示，粗细均匀一端封闭一端开口的U形玻璃管，当t1=31时，大气压强p0=76cmHg时，两管水银面相平，这时左管被封闭的气柱长L1=8cm，则：（1）当温度t2等于多少时，左管气柱L2为9cm?（2）当温度达到上问中的温度t2时，为使左管气柱长L为8cm，应在右管中加入多长的水银柱？,p1=76cmHg V1=8Scm3 T1=304 K,p2=78cmHg V2=9Scm3T2=？,解：（1）以封闭在U型管中的气体为研

6、究对象,初状态,末状态,2cm,p1=76cmHg V1=8Scm3 T1=304 K,p2=78cmHg V2=9Scm3T2=？,解：（1）以封闭在U型管中的气体为研究对象,初状态,末状态,2cm,解得：T2=351K,根据理想气体状态方程：,代入数据有：,例题:如图所示，粗细均匀一端封闭一端开口的U形玻璃管，当t1=31时，大气压强p0=76cmHg时，两管水银面相平，这时左管被封闭的气柱长L1=8cm，则：（1）当温度t2等于多少时，左管气柱L2为9cm?（2）当温度达到上问中的温度t2时，为使左管气柱长L为8cm，应在右管中加入多长的水银柱？,p3=？V3=8Scm3 T3=351

7、K,解：（2）以封闭在U型管中的气体为研究对象,初状态,末状态,p3=？V3=8Scm3 T3=351 K,解：（2）以封闭在U型管中的气体为研究对象,初状态,末状态,解得：p3=87.75cmHg,根据玻意耳定律：,代入数据有：,例题:一定质量的某种理想气体由状态A变为状态D，其有关的数据如图所示。若状态D的压强是104pa，状态A的压强是多少？,二、理想气体的状态方程,pA=？VA=1m3 TA=200 K,代入数据解得：pA=1.5 104pa,pD=104pa VD=3m3TD=400K,解：以一定质量的理想气体为研究对象,A状态：,D状态：,根据理想气体状态方程：,有：,二、理想气体

8、的状态方程,例题：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（）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正确,问题与练习,课本P25,1、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的温度。（2）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。（4）保持体积不变，同时增加压强并降低温度。,（1）不可能,（2）不可能,（3）可能,（4）不可能,问题与练习,课本P25,2、某柴油机的汽缸容积为0.83103m3，压缩前其中空气的温度为470C、压强为0.8105p

9、a。在压缩冲程中，活塞把空气压缩到原体积的1/17，压强增大到40 105pa，求这时空气的温度。,941K 6680C,问题与练习,课本P25,3、在做托里拆利实验时，玻璃管内有些残留的空气，此时玻璃管竖直放置，如图所示。假如把玻璃管竖直向上提起一段距离，玻璃管下端仍在水银中，则管内空气体积如何变化？管内水银长度如何变化？管内空气压强如何变化？,方法假设提升后V保持不变，分析平衡是否被破坏？若破坏新的平衡状态又如何？,若V不变，那么p也不变而提升后h变大，p+gh p0因此管内水银柱将要下降则封闭空气的体积V必然增大，压强p必然减小又由于最终应该有p+gh=p0，所以h必然增大,一、理想气体

10、：,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,或,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。,小结,1、气体密度式：,理想气体状态方程拓展,思考：1mol的理想气体在标准状态下，状态方程中的常量C是多少？不同种类的气体常量一样吗？,或,理想气体状态方程拓展,根据 得：,1mol理想气体的状态方程:,与气体种类无关,理想气体状态方程拓展,2、摩尔气体常量：,1、气体密度式：,3、克拉珀龙方程：,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。,对实际气体只要温度不太低，压强不太大就可应用克拉珀龙方程解题。,或,理想气体状态方程拓展,理想气体状态方程拓展,2、摩尔气体常量：,1、气体密度式：,3、克拉珀龙方程：,或,