理想气体的状态方程教案

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1、8.3理想气体的状态方程[学习目标定位]1.了解理想气体的模型，并知道实际气体看成理想气体的条件.2.掌握理想气体状态方程，知道理想气体状态方程的推导过程.3.能利用理想气体状态方程分析解决实际问题．1．玻意耳定律：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比．用公式表示：pV＝C(常量)或p1V1＝p2V2.2．查理定律：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成正比．用公式表示：p＝CT或＝.3．盖—吕萨克定律：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积V与热力学温度T成正比．用公式表示：V＝

2、CT或＝.一、理想气体在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体叫做理想气体．二、理想气体状态方程1．一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，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＝C(式中C是与p、V、T无关的常量).一、理想气体[问题设计]玻意耳定律、查理定律、盖—吕萨克定律等气体实验定律都是在压强不太大(相对大气压强)、温度不太低(相对室温)的条件下总结出来的．那么当压强很大、温度很低时，气体还遵守该实验定律吗？答案　在高压、低温状态下，气体状态发生改变时，将不会严格遵守气体实验定律了．因为

3、在高压、低温状态下，气体的状态可能已接近或达到液态，故气体实验定律将不再适用．[要点提炼]1．理想气体是一种理想化模型，是对实际气体的科学抽象．2．理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力，故无分子势能的变化，一定质量的理想气体内能的变化只与温度有关．3．实际气体，特别是那些不容易液化的气体，如氢气、氧气、氮气、氦气等，在压强不太大(不超过大气压强的几倍)、温度不太低(不低于零下几十摄氏度)时，才可以近似地视为理想气体．二、理想气体的状态方程图1[问题设计]　如图1所示，一定质量的某种理想气体从状态A到B经历了一个等温过程，又从状态

4、B到C经历了一个等容过程，请推导状态A的三个参量pA、VA、TA和状态C的三个参量pC、VC、TC之间的关系．答案　从A→B为等温变化过程，根据玻意耳定律可得pAVA＝pBVB①从B→C为等容变化过程，根据查理定律可得＝②由题意可知：TA＝TB③VB＝VC④联立①②③④可得＝.[要点提炼]1．理想气体的状态方程一定质量的某种理想气体，由初状态(p1、V1、T1)变化到末状态(p2、V2、T2)时，各量满足：＝.2．气体的三个实验定律是理想气体状态方程的特例(1)当T1＝T2时p1V1＝p2V2(玻意耳定律)(2)当V1＝V2时＝(查理定

5、律)(3)当p1＝p2时＝(盖—吕萨克定律)3．应用理想气体状态方程解题的一般思路(1)确定研究对象(某一部分气体)，明确气体所处系统的力学状态(是否具有加速度)．(2)弄清气体状态的变化过程．(3)确定气体的初、末状态及其状态参量，并注意单位的统一．(4)根据题意，选用适当的气体状态方程求解．(5)分析讨论所得结果的合理性及其物理意义．一、理想气体状态方程的基本应用例1　一定质量的理想气体，处于某一状态，经过下列哪个过程后可能会回到原来的温度(　　)A．先保持压强不变而使它的体积膨胀，接着保持体积不变而减小压强B．先保持压强不变而使它

6、的体积减小，接着保持体积不变而减小压强C．先保持体积不变而增大压强，接着保持压强不变而使它的体积膨胀D．先保持体积不变而减小压强，接着保持压强不变而使它的体积膨胀解析　本题应用理想气体状态方程＝C即可以判断，也可以利用图象法解答．方法一：定性分析法．选项A，先p不变V增大，则T升高；再V不变p减小，则T降低，可能实现回到初始温度．选项B，先p不变V减小，则T降低；再V不变p减小，则T又降低，不可能实现回到初始温度．选项C，先V不变p增大，则T升高；再p不变V增大，则T又升高，不可能实现回到初始温度．选项D，先V不变p减小，则T降低；再p

7、不变V增大，则T升高，可能实现回到初始温度．综上所述，正确选项为A、D.方法二：图象法．由于此题要求经过一系列状态变化后回到初始温度，所以先在p－V坐标系中画出等温变化图线，然后在图线上任选中间一点代表初始状态，根据各个选项中的过程画出图线，如图所示．从图线的变化趋势来看，有可能与原来的等温线相交说明经过变化后可能回到原来的温度．选项A、D正确．答案　AD例2　内燃机汽缸里的混合气体(可看成理想气体)，在吸气冲程结束瞬间，温度为50℃，压强为1.0×105Pa，体积为0.93L．在压缩冲程中，把气体的体积压缩为0.155L时，气体的压强

8、增大到1.2×106Pa.这时混合气体的温度升高到多少摄氏度？解析　找出汽缸内混合气体初、末状态的状态参量，运用理想气体状态方程即可求解．混合气体初状态的状态参量为p1＝1.0×105Pa，V1＝0.93L