6理想气体状态参量方程2017解析.pptx

玻意耳定律玻意耳定律气体实验定律气体实验定律等温变化等温变化1 1.温度温度2 2.体积体积3 3.压强压强热力学温度热力学温度T T：开尔文开尔文T T=t t 273 K 273 K体积体积 V V单位：有单位：有L L、mLmL等等压强压强 p p单位：单位：PaPa（帕斯卡）帕斯卡）气体的状态参量气体的状态参量问题问题一定质量的气体，它的温度、体积和压强三一定质量的气体，它的温度、体积和压强三个量之间变化是相互对应的。我们如何确定个量之间变化是相互对应的。我们如何确定三个量之间的关系呢？三个量之间的关系呢？方法研究方法研究控制变量法控制变量法 在物理学中，当需要研究三个物理量之间的在物理学中，当需要研究三个物理量之间的关系时，往往采用关系时，往往采用“保持一个量不变，研究保持一个量不变，研究其它两个量之间的关系，然后综合起来得出其它两个量之间的关系，然后综合起来得出所要研究的几个量之间的关系所要研究的几个量之间的关系”。等温变化等温变化1 1、等温变化：气体在温度不变的状态下，发、等温变化：气体在温度不变的状态下，发生的变化叫做等温变化。生的变化叫做等温变化。2 2、实验研究、实验研究实验目的：在温度实验目的：在温度(T)(T)保持不变时，研究一定保持不变时，研究一定质量气体的质量气体的压强压强(P)(P)和体积和体积(V)(V)的关系的关系等温变化等温变化实验装置实验装置p p/10 Pa5V V1 12 23 30 01 12 23 34 4p p/10 Pa10 Pa51/V V1 12 23 30 00.20.20.40.40.60.60.80.816271627年年1 1月月2525日生于爱尔兰沃特福德郡的莱斯日生于爱尔兰沃特福德郡的莱斯城堡，是当时英国最富有的人理查德城堡，是当时英国最富有的人理查德波义波义耳伯爵的第七个儿子。童年体弱早慧，不喜耳伯爵的第七个儿子。童年体弱早慧，不喜欢参加体育锻炼，学会拉丁语和法语。八岁欢参加体育锻炼，学会拉丁语和法语。八岁进入他父亲朋友任教务长的伊顿公学。三年进入他父亲朋友任教务长的伊顿公学。三年之后他在法国家庭教师陪伴下出国学习，在之后他在法国家庭教师陪伴下出国学习，在日内瓦度过了两年。日内瓦度过了两年。16411641年前往意大利佛罗年前往意大利佛罗伦萨，研究伽利略的天文学著作与实验。伦萨，研究伽利略的天文学著作与实验。16431643年理查德年理查德波义耳死于战争，为他留下波义耳死于战争，为他留下了多西特庄园和遗产。了多西特庄园和遗产。16441644年他回到爱尔兰，年他回到爱尔兰，看守庄园同时开始了他的科学研究。看守庄园同时开始了他的科学研究。罗伯特罗伯特波义耳波义耳16461646年波义耳应邀加入了由威尔金斯组织的年波义耳应邀加入了由威尔金斯组织的社团社团“哲学学会哲学学会”。16481648年克伦威尔任命威年克伦威尔任命威尔金斯主持对牛津大学的改革，威尔金斯邀尔金斯主持对牛津大学的改革，威尔金斯邀请波义耳到牛津去工作。请波义耳到牛津去工作。16541654年波义耳前往年波义耳前往牛津，在自己的祖传领地上建立了实验室，牛津，在自己的祖传领地上建立了实验室，聘请罗伯特聘请罗伯特胡克为助手开始对气体和燃烧胡克为助手开始对气体和燃烧进行研究。当他向密闭空气施加双倍的压力进行研究。当他向密闭空气施加双倍的压力时，空气的体积就会减半；施加时，空气的体积就会减半；施加3 3倍的压力时，倍的压力时，体积就会变成原来的体积就会变成原来的1/31/3。16601660年他创建了一年他创建了一个简单的数学等式来表示这一比例关系，现个简单的数学等式来表示这一比例关系，现在我们称之为在我们称之为“波义耳定律波义耳定律”。罗伯特罗伯特波义耳波义耳法国物理学家马略特得到了同样的结果，在法国物理学家马略特得到了同样的结果，在英语国家，这一定律被称为波义耳定律，在英语国家，这一定律被称为波义耳定律，在欧洲大陆则被称为马略特定律。欧洲大陆则被称为马略特定律。16611661年波义年波义耳发表了怀疑派的化学家，重新定义元耳发表了怀疑派的化学家，重新定义元素这个名称的意义。波意耳对化学发展有重素这个名称的意义。波意耳对化学发展有重要贡献，被认为是近代化学的奠基人。要贡献，被认为是近代化学的奠基人。16681668年他离开牛津前往伦敦建立了自己的实验室。年他离开牛津前往伦敦建立了自己的实验室。16731673年波义耳和胡克对物质的燃烧进行了研年波义耳和胡克对物质的燃烧进行了研究，最先揭示了空气是燃烧的必要条件。他究，最先揭示了空气是燃烧的必要条件。他还发现了植物的色素可以在酸性和碱性条件还发现了植物的色素可以在酸性和碱性条件下出现不同的颜色，从而引入指示剂的概念。下出现不同的颜色，从而引入指示剂的概念。罗伯特罗伯特波义耳波义耳16801680年波义耳被选为英国皇家学会会长，但年波义耳被选为英国皇家学会会长，但是由于誓言的问题，他拒绝了这一职务。是由于誓言的问题，他拒绝了这一职务。16891689年之后波义耳本来就不是很好的健康继年之后波义耳本来就不是很好的健康继续恶化，他退出了一切社会活动。在这种闲续恶化，他退出了一切社会活动。在这种闲居中，他整理思想和文章，并从事一些秘密居中，他整理思想和文章，并从事一些秘密的传给后人的化学研究。的传给后人的化学研究。16911691年年1212月月3030日，在他姐姐去世后仅仅一周，日，在他姐姐去世后仅仅一周，波义耳去世。葬于圣马丁教堂墓地，按照他波义耳去世。葬于圣马丁教堂墓地，按照他的遗嘱，他捐赠他写的关于上帝存在讨论的的遗嘱，他捐赠他写的关于上帝存在讨论的演讲稿，以供后来学者进行讨论。演讲稿，以供后来学者进行讨论。罗伯特罗伯特波义耳波义耳玻意耳定律玻意耳定律内容：内容：一一定定质质量量的的某某种种气气体体，在在温温度度保保持持不不变变的的情情况况下下，压压强强P P与与体体积积V V成成反反比比，或或压压强强p p与与体体积积V V的乘积保持不变。即：的乘积保持不变。即：pVpV常量常量等温变化图象：等温变化图象：1.1.等温线是双曲线的一支。等温线是双曲线的一支。2.2.温度越高温度越高,其等温线离原点越远。其等温线离原点越远。适用条件及适用条件及范围：范围：1.1.一定质量气体且温度不变一定质量气体且温度不变2.2.温度不太低，压强不太大温度不太低，压强不太大查理定律查理定律气体实验定律气体实验定律等容变化等容变化压强与温度的关系压强与温度的关系 气体体积不变时，其压强与温度有何关系？气体体积不变时，其压强与温度有何关系？等容变化等容变化:气体在体积保持不变的情况下发生气体在体积保持不变的情况下发生的状态变化，叫做等容变化。的状态变化，叫做等容变化。思考：思考：为什么夏天自行车车胎的气不能打得太足？为什么夏天自行车车胎的气不能打得太足？为什么热水瓶倒出一些水后盖上瓶塞，过一为什么热水瓶倒出一些水后盖上瓶塞，过一段时间后很难取出瓶塞？段时间后很难取出瓶塞？压强与温度的关系压强与温度的关系 实验装置实验装置温度温度T(k)T(k)273273300300330330360360373373压强压强(10(105 5Pa)Pa)0.910.911.001.001.101.101.201.201.241.24温度温度t(C)t(C)0 0272757578787100100压强压强(10(105 5Pa)Pa)0.910.911.001.001.101.101.201.201.241.24实验数据实验数据内容：内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，它的压强跟它的压强跟热力学温度热力学温度成正比。这个规律叫做查理成正比。这个规律叫做查理定律。定律。查理定律查理定律数学公式数学公式一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度每升一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度每升高（或降低）高（或降低）11，增加（或减少）的压强等于它，增加（或减少）的压强等于它00时压强的时压强的1/2731/273适用条件及适用条件及范围：范围：1.1.一定质量气体且体积不变一定质量气体且体积不变2.2.温度不太低，压强不太大温度不太低，压强不太大17461746年年1111月月1212日生于法国的博让西。中学毕日生于法国的博让西。中学毕业后先在财政部当职员，由于对自然科学的业后先在财政部当职员，由于对自然科学的爱好，转而从事自然科学研究。爱好，转而从事自然科学研究。17831783年在法年在法国蒙戈尔费埃兄弟制成热气球后不久，他制国蒙戈尔费埃兄弟制成热气球后不久，他制造了充氢气的气球，第一次实现了氢气球升造了充氢气的气球，第一次实现了氢气球升空。他在物理学上的重要贡献是发现了查理空。他在物理学上的重要贡献是发现了查理定律。大约在定律。大约在17871787年，他研究气体的膨胀问年，他研究气体的膨胀问题时发现了这一定律。但并没有发表，而是题时发现了这一定律。但并没有发表，而是由盖由盖吕萨克偶然地知道这一结果后于吕萨克偶然地知道这一结果后于18021802年发表的。年发表的。查理查理后来物理学上就把气体质量和体积不变时压后来物理学上就把气体质量和体积不变时压强随温度正比变化的定律叫做查理定律。他强随温度正比变化的定律叫做查理定律。他还预测了气体在恒压下的膨胀速率为一常数，还预测了气体在恒压下的膨胀速率为一常数，为盖为盖吕萨克定律的发现创造了条件。在电吕萨克定律的发现创造了条件。在电学方面他坚持和发展了富兰克林的理论。他学方面他坚持和发展了富兰克林的理论。他还发明和改进了一些仪器，发明了液体比重还发明和改进了一些仪器，发明了液体比重计、反射测向仪等。查理发表的论文大多数计、反射测向仪等。查理发表的论文大多数是数学方面的。物理方面的有电学实验、是数学方面的。物理方面的有电学实验、温标比较等。温标比较等。18231823年年4 4月月7 7日查理在巴黎日查理在巴黎逝世。逝世。查理查理一定质量一定质量m m的气体的总分子数的气体的总分子数N N是一定的，体是一定的，体积积V V保持不变时，其单位体积内的分子数保持不变时，其单位体积内的分子数n n也也保持不变。保持不变。当温度当温度T T升高时，其分子运动的平均速率升高时，其分子运动的平均速率v v也也增大，则气体压强增大，则气体压强p p也增大；也增大；反之当温度反之当温度T T降低时，气体压强降低时，气体压强p p也减小。也减小。查理定律：查理定律：微观解释：微观解释：图象图象等容图线等容图线等容过程的等容过程的p pT T图象是图象是一条倾斜的直线，叫做一条倾斜的直线，叫做等容线等容线。等容线的延长。等容线的延长线通过坐标原点，这时线通过坐标原点，这时的温度为的温度为O KO K。P=CP=C T T V V2 2 V V1 1气体质量相等时，斜率小的体积大。气体质量相等时，斜率小的体积大。判断哪条等容线表示的是体积大判断哪条等容线表示的是体积大?由由查查理理定定律律可可知知，一一定定质质量量的的理理想想气气体体在在体体积积不不变变时时，它它的的压压强强随随温温度度变变化化关关系系如如图图。把把这这个个结结论论进进行行合合理理外外推推，便便可可得得出出图图中中t t0 0 ；如如果果温温度度能能降降低低到到t t0 0，那那么么气体的压强将减小到气体的压强将减小到 P Pa a。t()p(Pa)0t02732730 0课堂练习课堂练习封闭在容器中的气体，当温度升高时，下面封闭在容器中的气体，当温度升高时，下面的哪个说法是正确的（）（不计容器的哪个说法是正确的（）（不计容器的膨胀）的膨胀）密度和压强均增大；密度和压强均增大；密度增大，压强减小；密度增大，压强减小；密度不变，压强增大；密度不变，压强增大；密度增大，压强不变。密度增大，压强不变。答案：答案：C C课堂练习课堂练习用用易易拉拉罐罐盛盛装装碳碳酸酸饮饮料料非非常常卫卫生生和和方方便便，但但如如果果剧剧烈烈碰碰撞撞或或严严重重受受热热会会导导致致爆爆炸炸。我我们们通通常常用用的的可可乐乐易易拉拉罐罐容容积积V V355mL355mL。假假设设在在室室温温(17)(17)罐罐内内装装有有0.9V0.9V的的饮饮料料，剩剩余余空空间间充充满满COCO2 2气气体体，气气体体压压强强为为1atm1atm若若。承承受受的的压压强为强为1.2atm1.2atm，则保存温度不能超过多少？，则保存温度不能超过多少？跟踪发散跟踪发散 答案：答案：7575跟踪发散跟踪发散盖盖吕萨克定律吕萨克定律气体实验定律气体实验定律等压变化等压变化 烧瓶（带软木塞），玻璃管，橡皮连接管，水银压烧瓶（带软木塞），玻璃管，橡皮连接管，水银压强计，温度计，盛水容器，冰，冷水，（几种不同强计，温度计，盛水容器，冰，冷水，（几种不同温度的）热水。温度的）热水。盖盖吕萨克定律吕萨克定律一定质量一定质量的气体，的气体，在压强不变在压强不变的情况下，温的情况下，温度每升高（或降低）度每升高（或降低）11，增加（或减少）的，增加（或减少）的体积等于它体积等于它00时体积的时体积的1/2731/273。气体的等压变化：气体的等压变化：1.1.等压变化：当压强（等压变化：当压强（p p）保持不变时，体积）保持不变时，体积（V V）和温度（）和温度（T T）之间的关系）之间的关系.或一定质量的某种气体，在压强或一定质量的某种气体，在压强p p保持不变的保持不变的情况下，体积情况下，体积V V与热力学温度与热力学温度T T成正比。成正比。2.2.盖盖吕萨克定律：吕萨克定律：盖盖吕萨克定律吕萨克定律一定质量的气体在压强不变时，它的体积与一定质量的气体在压强不变时，它的体积与热力学温度成正比。热力学温度成正比。17781778年年1212月月6 6日生于上维埃纳省圣莱昂纳德。法国化学家、日生于上维埃纳省圣莱昂纳德。法国化学家、物理学家。盖吕萨克是一位法官的儿子。他年轻时在埃科物理学家。盖吕萨克是一位法官的儿子。他年轻时在埃科尔工业大学在贝托莱、居顿尔工业大学在贝托莱、居顿德莫沃和福尔克拉的指导下德莫沃和福尔克拉的指导下学习。他的表现很快就证明他是完全无愧于贝托莱的友谊学习。他的表现很快就证明他是完全无愧于贝托莱的友谊的。的。18021802年年他他发现了气体热膨胀定律。发现了气体热膨胀定律。18051805年他研究空气年他研究空气的成分，证实：水可以用氧气和氢气按体积的成分，证实：水可以用氧气和氢气按体积1212的比例制的比例制取。取。18091809年他发表了盖年他发表了盖吕萨克定律，在化学原子分子学吕萨克定律，在化学原子分子学说的发展历史上起了重要作用。说的发展历史上起了重要作用。18131813年为碘命名。年为碘命名。18151815年年发现氰，并弄清它作为一个有机基团的性质。发现氰，并弄清它作为一个有机基团的性质。18271827年提出年提出建造硫酸废气吸收塔，称为盖建造硫酸废气吸收塔，称为盖吕萨克塔。还发明了碱金吕萨克塔。还发明了碱金属钾、钠等的新制备方法，继而发现了硼、碘等新元素，属钾、钠等的新制备方法，继而发现了硼、碘等新元素，在化学上取得了巨大成就。由于盖在化学上取得了巨大成就。由于盖吕萨克的杰出成就，吕萨克的杰出成就，法国成了当时最大的科学中心。法国成了当时最大的科学中心。18501850年年5 5月月9 9日卒于巴黎。日卒于巴黎。盖盖吕萨克吕萨克盖盖吕萨克定律表明：吕萨克定律表明：体积是热力学温度的体积是热力学温度的正比例函数，正比例函数，V-TV-T图象图象是一条倾斜的直线，是一条倾斜的直线，叫做叫做等压线。等压线。等压线等压线的延长线通过坐标原的延长线通过坐标原点，这时的温度为点，这时的温度为OKOK等压线等压线V/T=CV/T=C p p2 2 p p1 1斜率越大表示气体的压强越小斜率越大表示气体的压强越小VT类别类别图线图线特点特点举例举例p pV VpVpV之积越大的等之积越大的等温线温度越高，温线温度越高，线离原点越远线离原点越远p p1/V1/V斜率越大，温度斜率越大，温度越高越高图像对比图像对比p pT T斜率越大，斜率越大，体积越小体积越小V VT T斜率越大，斜率越大，压强越小压强越小图像对比图像对比MNA 答案：答案：A DA D如图，如图，A A端封闭有气体的端封闭有气体的U U形玻璃管倒插入水银槽中，形玻璃管倒插入水银槽中，当温度为当温度为T T1 1时，管中水银面处在时，管中水银面处在M M处，温度为处，温度为T T2 2时，时，管中水银面处在管中水银面处在N N处，且处，且M M、N N位于同一高度，若大位于同一高度，若大气压强不变，则：气压强不变，则：A.A.两次管中气体压强相等两次管中气体压强相等B.TB.T1 1时管中气体压强小于时管中气体压强小于T T2 2时管中气体压强时管中气体压强C.TC.T1 1TTT2 2课堂练习课堂练习盖盖吕萨克定律的微观解释吕萨克定律的微观解释一定质量的理想气体的总分子数一定质量的理想气体的总分子数N N是一定的，是一定的，要保持压强要保持压强p p不变，当温度不变，当温度T T升高时，全体分升高时，全体分子运动的平均速率子运动的平均速率v v会增加，那么单位体积内会增加，那么单位体积内的分子数的分子数n n一定要减小（否则压强不可能不变）一定要减小（否则压强不可能不变），因此气体体积，因此气体体积V V一定增大；反之当温度降低一定增大；反之当温度降低时，同理可推出气体体积一定减小。时，同理可推出气体体积一定减小。理想气体理想气体状态参量方程状态参量方程一定质量的理想气体的压强、体积的乘积与一定质量的理想气体的压强、体积的乘积与热力学温度的比值是一个常数。热力学温度的比值是一个常数。n n为气体的摩尔数，为气体的摩尔数，R R为普适气体恒量为普适气体恒量气态方程气态方程对于一定质量的理想气体，可能发生的是对于一定质量的理想气体，可能发生的是 A A压强和温度不变，体积变大压强和温度不变，体积变大B B温度不变，压强减少，体积减少温度不变，压强减少，体积减少C C体积不变，温度升高，压强增大，体积不变，温度升高，压强增大，D D压强增大，体积增大，温度降低压强增大，体积增大，温度降低答案：答案：C C课堂练习课堂练习