理想气体的状态方程课件市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

3.理想气体状态方程理想气体状态方程第1页问题问题1.气体试验定律成立条件？气体试验定律成立条件？一定质量一定质量某种气体在某种气体在压强不太大压强不太大，温度温度不太低不太低时恪守时恪守问题问题2.压强很大、温度很低时压强很大、温度很低时一定一定质量质量氦气氦气p(105Pa)V(m3)pV(105Pam3)1.001.001.005001.36/5001.3610002.07/10002.07第2页理想气体理想气体为了研究方便，能够构想一个气体，在任何温度、任何为了研究方便，能够构想一个气体，在任何温度、任何压强下都遵从气体试验定律，我们把这么气体叫做理想压强下都遵从气体试验定律，我们把这么气体叫做理想气体。气体。理想气体是一个理想化模型理想气体是一个理想化模型每个分子可看成弹性小球每个分子可看成弹性小球气体分子本身大小能够忽略不计（质点）气体分子本身大小能够忽略不计（质点）除碰撞瞬间外，气体分子之间没有相互作用力除碰撞瞬间外，气体分子之间没有相互作用力在温度不低于零下几十摄氏度、压强不超出大气压几倍在温度不低于零下几十摄氏度、压强不超出大气压几倍时，能够把实际气体当成理想气体来处理时，能够把实际气体当成理想气体来处理理想气体分子间作用力为零，理想气体内能由分子动能理想气体分子间作用力为零，理想气体内能由分子动能决定。宏观上只与决定。宏观上只与温度、物质量温度、物质量相关，与体积无关。相关，与体积无关。第3页理想气体状态方程理想气体状态方程 假定一定质量某种理想气体从状态假定一定质量某种理想气体从状态A(pA、VA、TA)抵达状态抵达状态C(pC、VC，TC)思索：从思索：从AC有几条路径？有几条路径？p0VABC等温等温等容等容第4页玻意耳定律玻意耳定律：pV=C盖吕萨克定律：盖吕萨克定律：V=CT查理定律：查理定律：第5页1.一定质量理想气体，由初状态（一定质量理想气体，由初状态（p1、V1、T1）改变）改变到末状态（到末状态（p2、V2、T2）时，两个状态状态参量之间）时，两个状态状态参量之间关系为：关系为：方程含有方程含有普遍性普遍性第6页两个主要推论两个主要推论此方程反应了几部分气体从几此方程反应了几部分气体从几个分状态合为一个状态（或相个分状态合为一个状态（或相反）时各状态参量之间关系反）时各状态参量之间关系第7页2、任意质量理想气体状态方程：、任意质量理想气体状态方程：PVnRT(1)n为物质量，为物质量，R8.31J/mol.k摩尔气体恒量摩尔气体恒量(2)该式是任意质量理想气体状态方程，又叫该式是任意质量理想气体状态方程，又叫克拉帕龙克拉帕龙方程方程第8页分别写出两个分别写出两个状态状态参量状态状态参量解题思绪流程解题思绪流程画出该题画出该题两个状态两个状态示意图示意图该题研究该题研究对象是什对象是什么？么？第9页例题例题已知地球半径约为已知地球半径约为6.4 106 m，空气摩尔质量约为，空气摩尔质量约为2.9 102 kg/mol，一个标准大气压约为，一个标准大气压约为1.0 105 Pa。利用以上数据可估算出地球表面大气在标准状态下利用以上数据可估算出地球表面大气在标准状态下体积为（体积为（）（A）4 1016 m3（B）4 1018 m3（C）4 1020 m3（D）4 1022 m3题语：题语：大气压强产生机制说法有二：大气压强产生机制说法有二：(1)大量大气分子频繁撞击地面产生；大量大气分子频繁撞击地面产生；(2)大气受地球重力作用而对地面产生压强大气受地球重力作用而对地面产生压强.第10页例题例题一水银气压计中混进了空气，因而在一水银气压计中混进了空气，因而在27，外界大气，外界大气压为压为758毫米汞柱时，这个水银气压计读数为毫米汞柱时，这个水银气压计读数为738毫米毫米汞柱，此时管中水银面距管顶汞柱，此时管中水银面距管顶80毫米，当温度降至毫米，当温度降至-3时，这个气压计读数为时，这个气压计读数为743毫米汞柱，求此时实际毫米汞柱，求此时实际大气压值为多少毫米汞柱？大气压值为多少毫米汞柱？代入代入 有：有：分析与解：分析与解：T1=27+273=300Kp1=758-738=20mmHgV1=80mmST2=273-3=270Kp2=p0-743mmHgV2=80-(743-738)mmS第11页例题例题汽汽车车行行驶驶时时轮轮胎胎胎胎压压太太高高轻轻易易造造成成爆爆胎胎事事故故，太太低低又又会会造造成成耗耗油油上上升升。已已知知某某型型号号轮轮胎胎能能在在4090正正常常工工作作，为为使使轮轮胎胎在在此此温温度度范范围围内内工工作作时时最最高高胎胎压压不不超超出出3.5atm，最最低低胎胎压压不不低低于于1.6atm，那那么么在在t20时时给给该该轮轮胎胎充充气气，充充气气后后胎胎压压在在什什么么范范围围内内比比较较适适当当？（设设轮轮胎胎容积不变）容积不变）第12页解：因为轮胎容积不变，轮胎内气体做等容改变。解：因为轮胎容积不变，轮胎内气体做等容改变。设在设在T0293K充气后最小胎压为充气后最小胎压为Pmin，最大胎压为，最大胎压为Pmax。依题意，当。依题意，当T1233K时胎压为时胎压为P11.6atm。依。依据查理定律据查理定律 当当T2363K是胎压为是胎压为P23.5atm。依据查理定律。依据查理定律第13页一活塞将一定质量理想气体封闭在气缸内，初始时气体一活塞将一定质量理想气体封闭在气缸内，初始时气体体积为体积为 3.010-3m3用用 DIS试验系统测得此时气体温度试验系统测得此时气体温度和压强分别为和压强分别为 300K和和1.0105 Pa推进活塞压缩气体，推进活塞压缩气体，测得气体温度和压强分别为测得气体温度和压强分别为 320K和和1.0105Pa (1)求此时气体体积；求此时气体体积；(2)保持温度不变，迟缓改变作用在活塞上力，使气体保持温度不变，迟缓改变作用在活塞上力，使气体压强变为压强变为 8.0104Pa，求此时气体体积，求此时气体体积例题例题第14页如图，在大气中有一水平放置固定圆筒，它由如图，在大气中有一水平放置固定圆筒，它由a、b和和c三个粗细不一样部分连接而成，各部分横截面积分别三个粗细不一样部分连接而成，各部分横截面积分别为为2S、S/2和和S。已知大气压强为。已知大气压强为p0，温度为，温度为0。两活。两活塞和用一根长为塞和用一根长为4l不可伸长轻线相连，把温度为不可伸长轻线相连，把温度为T0空气密封在两活塞之间，此时两活塞位置如图所表示。空气密封在两活塞之间，此时两活塞位置如图所表示。现对被密封气体加热，使其温度迟缓上升到现对被密封气体加热，使其温度迟缓上升到。若活。若活塞与圆筒壁之间摩擦可忽略，此时两活塞之间气体压塞与圆筒壁之间摩擦可忽略，此时两活塞之间气体压强可能为多少？强可能为多少？例题例题第15页解：设加热前，被密封气体压强为解：设加热前，被密封气体压强为p1,轻线张力为轻线张力为f。因活。因活塞处于静止状态，对活塞有塞处于静止状态，对活塞有对对B活塞有活塞有解得：解得：即被密封气体压强与大气压强相等，细线处于拉直松驰状态。即被密封气体压强与大气压强相等，细线处于拉直松驰状态。这时气体体积这时气体体积对气体加热时，被密封气体温度迟缓升高，两活塞一起向左对气体加热时，被密封气体温度迟缓升高，两活塞一起向左迟缓移动。气体体积增大，压强保持迟缓移动。气体体积增大，压强保持p1不变，若连续加热，不变，若连续加热，此过程会一直连续到活塞向左移动距离等于此过程会一直连续到活塞向左移动距离等于l为此，这时气体为此，这时气体体积体积第16页设此时气体温度为设此时气体温度为2,由盖吕萨克定律有由盖吕萨克定律有 解得：解得：由此可知，当由此可知，当TT2=5T0/4时，气体压强时，气体压强p2=p0 当当TT2时，活塞已无法移动，被密封气体体积保持时，活塞已无法移动，被密封气体体积保持V2不变，不变，气体经历一等容升压过程。当气体温度为气体经历一等容升压过程。当气体温度为T时，设其压强为时，设其压强为p，由查理定律，即有，由查理定律，即有 解得：解得：第17页理想气体状态方程理想气体状态方程(一一)参考答案参考答案1.BC 2.AD 3.C 4.BCD 5.800K 6.27.6kg/m3 7.B 8.20.1L 9.1.2 1019个个第18页