高中物理第八章气体第3节理想气体的状态方程课件新人教版选修3-.ppt

第八章气体气体第三节理想气体的状态方程第三节理想气体的状态方程【素养目标定位素养目标定位】了解理想气体模型了解理想气体模型 掌握理想气体状掌握理想气体状态态方程的内容和表达式，并能方程的内容和表达式，并能应应用方程解决用方程解决实际问题实际问题【素养思维脉络素养思维脉络】课前预习反馈课前预习反馈知识点知识点 11理想气体理想气体在在_温度、温度、_压强下都严格遵从气体实验定律的气体。压强下都严格遵从气体实验定律的气体。2理想气体与实际气体理想气体与实际气体理想气体理想气体任何任何 任何任何 知识点知识点 21内容内容一一定定质质量量的的某某种种理理想想气气体体在在从从一一个个状状态态1变变化化到到另另一一个个状状态态2时时，尽尽管管p、V、T都可能改变，但是压强跟都可能改变，但是压强跟_的乘积与热力学温度的的乘积与热力学温度的_保持不变。保持不变。3适用条件适用条件一定一定_的理想气体。的理想气体。理想气体状态方程理想气体状态方程体积体积 比值比值 恒量恒量 质量质量 辨析思考辨析思考选一选选一选(2020陕陕西西省省榆榆林林市市高高三三下下学学期期线线上上模模拟拟)右右图图为为一一定定质质量量理理想想气气体体的的压压强强p与与体体积积V的的关关系系图图像像，它它由由状状态态A经经等等容容过过程程到到状状态态B，再再经经等等压压过过程程到到状状态态C。设设A、B、C状态对应的温度分别为状态对应的温度分别为TA、TB、TC，则下列关系式中正确的是，则下列关系式中正确的是()ATATB，TBTB，TBTCCTATB，TBTCC 想一想想一想如如图图所所示示，某某同同学学用用吸吸管管吹吹出出一一球球形形肥肥皂皂泡泡，开开始始时时，气气体体在在口口腔腔中中的的温温度度为为37，压压强强为为1.1标标准准大大气气压压，吹吹出出后后的的肥肥皂皂泡泡体体积积为为0.5 L，温温度度为为0，压强近似等于压强近似等于1标准大气压。则这部分气体在口腔内的体积是多少呢？标准大气压。则这部分气体在口腔内的体积是多少呢？课内互动探究课内互动探究理想气体及其状态方程理想气体及其状态方程探究探究 一一 思考讨论思考讨论 1教科书推导理想气体状态方程的过程中先经历了等温变化再经历等容变化。教科书推导理想气体状态方程的过程中先经历了等温变化再经历等容变化。(1)表示始末状态参量的关系与中间过程有关吗？表示始末状态参量的关系与中间过程有关吗？(2)理想气体状态方程的推导过程有几种组合方式？理想气体状态方程的推导过程有几种组合方式？提示：提示：(1)无关无关(2)6种种归纳总结归纳总结1理想气体理想气体(1)含义含义为为了了研研究究方方便便，可可以以设设想想一一种种气气体体，在在任任何何温温度度、任任何何压压强强下下都都遵遵从从气气体体实验定律，我们把这样的气体叫作理想气体。实验定律，我们把这样的气体叫作理想气体。(2)特点特点严格遵守气体实验定律及理想气体状态方程。严格遵守气体实验定律及理想气体状态方程。理理想想气气体体分分子子本本身身的的大大小小与与分分子子间间的的距距离离相相比比可可以以忽忽略略不不计计，分分子子可可视视为质点。为质点。理理想想气气体体分分子子除除碰碰撞撞外外，无无相相互互作作用用的的引引力力和和斥斥力力，故故无无分分子子势势能能，理理想想气气体体的的内内能能等等于于所所有有分分子子热热运运动动动动能能之之和和，一一定定质质量量的的理理想想气气体体内内能能只只与与温温度有关。度有关。2理想气体的状态方程理想气体的状态方程(1)理想气体状态方程与气体实验定律理想气体状态方程与气体实验定律特别提醒特别提醒(1)理理想想气气体体是是不不存存在在的的，它它是是实实际际气气体体在在一一定定程程度度的的近近似似，是是一一种种理理想想化化的的模模型型。“理理想想气气体体”如如同同力力学学中中的的“质质点点”“弹弹簧簧振振子子”一一样样，是是一一种种理理想想的物理模型。的物理模型。(2)注注意意方方程程中中各各物物理理量量的的单单位位。T必必须须是是热热力力学学温温度度，公公式式两两边边中中p和和V单单位位必须统一，但不一定是国际单位。必须统一，但不一定是国际单位。(3)在在涉涉及及气气体体的的内内能能、分分子子势势能能问问题题中中要要特特别别注注意意是是否否为为理理想想气气体体，在在涉涉及及气气体体的的状状态态参参量量关关系系时时往往往往将将实实际际气气体体当当作作理理想想气气体体处处理理，但但这这时时往往往往关关注注的是是否满足一定质量。的是是否满足一定质量。典例典例 1典例剖析典例剖析一一水水银银气气压压计计中中混混进进了了空空气气，因因而而在在27，外外界界大大气气压压为为758 mmHg时时，这这个个水水银银气气压压计计的的读读数数为为738 mmHg，此此时时管管中中水水银银面面距距管管顶顶80 mm，当当温温度度降降至至3 时时，这这个个气气压压计计的的读读数数为为743 mmHg，求此时的实际大气压值。，求此时的实际大气压值。解题指导：解题指导：(1)封闭气体的压强与水银柱的压强之和等于大气压强。封闭气体的压强与水银柱的压强之和等于大气压强。(2)首首先先应应确确定定初初末末状状态态各各状状态态参参量量，明明确确哪哪些些量量已已知知，哪哪些些量量未未知知，然然后后列方程求解。列方程求解。解析：解析：取水银气压计内空气柱为研究对象。取水银气压计内空气柱为研究对象。初状态：初状态：p1(758738)mmHg20 mmHg，V180S mm3(S是管的横截面积是管的横截面积)T1(27327)K300 K对点训练对点训练1.(2020山山东东省省济济宁宁市市高高三三下下学学期期第第一一次次摸摸底底测测试试)如如图图所所示示为为一一简简易易火火灾灾报报警警装装置置，其其原原理理是是：竖竖直直放放置置的的试试管管中中装装有有水水银银，当当温温度度升升高高时时，水水银银柱柱上上升升，使使电电路路导导通通，蜂蜂鸣鸣器器发发出出报报警警的的响响声声。已已知知温温度度为为27 时时，封封闭闭空空气气柱柱长长度度L1为为20 cm，此此时时水水银银柱柱上上表表面面与与导导线线下下端端的的距距离离L2为为10 cm，水水银银柱柱的的高高度度h为为5 cm，大气压强为，大气压强为75 cmHg，绝对零度为，绝对零度为273。(1)当温度达到多少当温度达到多少摄摄氏度氏度时时，报报警器会警器会报报警；警；(2)如如果果要要使使该该装装置置在在90 时时报报警警，则则应应该该再再往往玻玻璃璃管管内内注入多高的水注入多高的水银银柱？柱？答案：答案：(1)177；(2)8 cm理想气体状态变化的图象理想气体状态变化的图象探究探究 二二 思考讨论思考讨论 2归纳总结归纳总结一定质量的理想气体的各种图象一定质量的理想气体的各种图象典例剖析典例剖析使使一一定定质质量量的的理理想想气气体体按按图图甲甲中中箭箭头头所所示示的的顺顺序序变变化化，图图中中BC段是以纵轴和横轴为渐近线的双曲线。段是以纵轴和横轴为渐近线的双曲线。典例典例 2(1)已已知知气气体体在在状状态态A的的温温度度TA300 K，求求气气体体在在状状态态B、C和和D的的温温度度各各是是多多少？少？(2)将将上上述述状状态态变变化化过过程程在在图图乙乙中中画画成成体体积积V和和温温度度T表表示示的的图图线线(图图中中要要标标明明A、B、C、D四四点点，并并且且要要画画箭箭头头表表示示变变化化的的方方向向)。说说明明每每段段图图线线各各表表示示什什么么过过程。程。解解题题指指导导：用用图图象象表表示示气气体体状状态态变变化化的的过过程程及及变变化化规规律律具具有有形形象象、直直观观、物物理理意意义义明明确确等等优优点点，另另外外，利利用用图图象象对对气气体体状状态态、状状态态变变化化及及规规律律进进行行分分析析，会给解题带来很大的方便。会给解题带来很大的方便。对点训练对点训练2如如图图甲甲所所示示，一一定定质质量量理理想想气气体体的的状状态态沿沿1231的的顺顺序序做做循循环环变变化化，若若用用VT或或pV图图象象表表示示这这一一循循环环，乙乙图中表示可能正确的选项是图中表示可能正确的选项是()D 解解析析：在在pT图图象象中中12过过原原点点，所所以以12为为等等容容过过程程，体体积积不不变变，而而从从23气体的压强不变，温度降低，气体的压强不变，温度降低，31为等温过程，为等温过程，D正确。正确。核心素养提升核心素养提升应用理想气体状态方程解决两部分气体相关联的问题时，要注意：应用理想气体状态方程解决两部分气体相关联的问题时，要注意：(1)要要把把两两部部分分气气体体分分开开看看待待，分分别别对对每每一一部部分分气气体体分分析析初初、末末状状态态的的p、V、T情情况况，分分别别列列出出相相应应的的方方程程(应应用用相相应应的的定定律律、规规律律)，切切不不可可将将两两部部分分气气体体视为两种状态；视为两种状态；(2)要找出两部分气体之间的联系，如总体积不变，平衡时压强相等，等等。要找出两部分气体之间的联系，如总体积不变，平衡时压强相等，等等。相关联的气体问题相关联的气体问题 解题时需要注意的是：解题时需要注意的是：(1)注注意意方方程程中中各各物物理理量量的的单单位位，T必必须须是是热热力力学学温温度度，公公式式两两边边p和和V单单位位必必须统一，但不一定是国际单位制单位；须统一，但不一定是国际单位制单位；(2)在在涉涉及及气气体体的的内内能能、分分子子势势能能的的问问题题中中要要特特别别注注意意该该气气体体是是否否为为理理想想气气体体，在在涉涉及及气气体体的的状状态态参参量量关关系系时时往往往往将将实实际际气气体体当当做做理理想想气气体体处处理理，但但这这时时往往关注的是气体是否满足一定质量这一条件。往往关注的是气体是否满足一定质量这一条件。(2020新新疆疆建建设设兵兵团团华华山山中中学学高高二二下下学学期期期期中中)如如图图甲甲所所示示，气气缸缸左左右右侧侧壁壁导导热热，其其他他侧侧壁壁绝绝热热，平平放放在在水水平平面面上上。质质量量为为m、横横截截面面积积为为S的的绝绝热热活活塞塞将将气气缸缸分分隔隔成成A、B两两部部分分，每每部部分分都都封封闭闭有有气气体体，此此时时两两部部分分气气体体体体积积相等。外界温度相等。外界温度T0保持不变，重力加速度为保持不变，重力加速度为g(不计活塞和气缸间的摩擦不计活塞和气缸间的摩擦)。案案 例例(1)若若将将气气缸缸缓缓慢慢转转动动，直直到到气气缸缸竖竖直直如如图图乙乙所所示示，稳稳定定后后A、B两两部部分分气气体体体积之比变为体积之比变为3 1，整个过程不漏气，求此时，整个过程不漏气，求此时B部分气体的压强。部分气体的压强。(2)将将丙丙图图中中B的的底底端端加加一一绝绝热热层层，对对B部部分分气气体体缓缓慢慢加加热热，使使A、B两两部部分分气气体体积再次相等，求此时体体积再次相等，求此时B部分气体的温度部分气体的温度T。谢谢观赏勤能补拙，学有成就！2024/4/2 周二40