高中物理第八章气体第3节理想气体的状态方程导学案新人教版选修3_3

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1、3　理想气体的状态方程内容要求理想气体了解理想气体的模型，并知道实际气体在什么情况下可以看成理想气体。理想气体的状态方程能够从气体实验定律推出理想气体的状态方程，进而培养学生的推理能力和抽象思维能力；掌握理想气体状态方程的内容和表达式，并能应用方程解决实际问题。前面我们学习了气体的三条实验定律，即描述气体等温变化的玻意耳定律；描述气体等容变化的查理定律；描述气体等压变化的盖—吕萨克定律。我们注意到，这三个气体实验定律中每一条都只包含有两个状态参量，那么，当气体的三个状态参量同时发生变化时又遵循怎样的规律呢？提示：理想气体的状态方程。一、理想气体1．定

2、义：在任何温度、任何压强下都遵从____________的气体叫做理想气体。2．实际气体可视为理想气体的条件实际气体在温度不太____(不低于零下几十摄氏度)、压强不太____(不超过大气压的几倍)时，可以当成理想气体。思考1：由于理想气体忽略了分子间的相互作用，即理想气体无分子势能，同学们想一下，理想气体的内能与哪些因素有关？二、理想气体的状态方程1．内容：一定____的某种____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，但是压强与体积的乘积与__________的比值保持不变。2．公式：______＝C(C为常量)或＝__

3、______。3．适用条件：一定____的____气体。思考2：课本推导理想气体状态方程的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？答案：一、1.气体实验定律2．低　高思考1提示：与分子数和分子热运动的平均动能有关。二、1.质量　理想　热力学温度2.　3．质量　理想思考2提示：与中间过程无关，中间过程只是为了应用已学过的规律(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。一、对理想气体的理解1．理解(1)理想气体是为了研究问题方便而提出的一种理想模型，是实际气体的一种近似，实际上并不

4、存在，就像力学中的质点、电学中的点电荷模型一样。(2)从宏观上讲，实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下，可视为理想气体。而在微观意义上，理想气体是指分子本身大小与分子间的距离相比可以忽略不计且分子间不存在相互作用的引力和斥力的气体。2．特点(1)严格遵守气体实验定律及理想气体状态方程。(2)理想气体分子本身的大小与分子间的距离相比可以忽略不计，分子可视为质点。(3)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，理想气体的内能等于所有分子热运动动能之和，一定质量的理想气体内能只与温度有关。理想气体是一种理想化模型，是对实际气体的科学抽

5、象。题目中无特别说明时，一般都可将实际气体作为理想气体来处理。二、对理想气体状态方程的理解1．理想气体状态方程与气体实验定律＝⇒2．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

6、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。在涉及气体的内能、分子势能的问题中要特别注意是否为理想气体，在涉及气体的状态参量关系时往往将实际气体当作理想气体处理，但这时往往关注的是气体的质量是否保持不变。三、理想气体状态变化的图象1．一定质量的理想气体的各种图象名称图象特点其他图象等温线p-VpV＝CT(C为常量)即pV之积越大的等温线对应的温度越高，离原点越

7、远p-p＝，斜率k＝CT即斜率越大，对应的温度越高等容线p-Tp＝T，斜率k＝，即斜率越大，对应的体积越小p-t图线的延长线均过点(－273.15，0)，斜率越大，对应的体积越小等压线V-TV＝T，斜率k＝，即斜率越大，对应的压强越小V-tV与t成线性关系，但不成正比，图线延长线均过(－273.15,0)点，斜率越大，对应的压强越小2.一般状态变化图象的处理方法基本方法，化“一般”为“特殊”，如图是一定质量的某种气体的状态变化过程A→B→C→A。在V-T图线上，等压线是一簇延长线过原点的直线，过A、B、C三点作三条等压线分别表示三个等压过程pA′＜p

8、B′＜pC′，即pA＜pB＜pC，所以A→B压强增大，温度降低，体积缩小，B→C温度升高，体积减小，压强增大