2016高中物理第8章3節(jié)理想氣體狀態(tài)方程課件新人教版選修

成才之路·

物理路漫漫其修遠(yuǎn)兮吾將上下而求索人教版·

選修3-3第八章氣體第八章第三節(jié) 理想氣體的狀態(tài)方程學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1課堂情景切入2知識(shí)自主梳理3重點(diǎn)難點(diǎn)突破45

考點(diǎn)題型設(shè)計(jì)課時(shí)作業(yè)7易錯(cuò)案例剖析6學(xué)習(xí)目標(biāo)定位※了解理想氣體模型※掌握理想氣體狀態(tài)方程的內(nèi)容和表達(dá)式，并※能應(yīng)用方程解決實(shí)際問(wèn)題課堂情景切入燃燒器噴出熊熊烈焰，巨大的氣球緩緩膨脹……如果有朝一日你乘坐熱氣球在藍(lán)天翱翔，那將是一件有趣而刺激的事情，熱氣球在升空過(guò)程中它的狀態(tài)參量發(fā)生了怎樣的變化？遵循什么規(guī)律？知識(shí)自主梳理理想氣體1．理想氣體在 溫度、壓強(qiáng)下都嚴(yán)格遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體。2．理想氣體與實(shí)際氣體任何任何理想氣體狀態(tài)方程內(nèi)容一定質(zhì)量的某種理想氣體在從一個(gè)狀態(tài)

1變化到另一個(gè)狀態(tài)

2

時(shí)，盡管

p、V、T

都可能改變，但是壓強(qiáng)跟

體積

的乘積與熱力學(xué)溫度的

比值

保持不變。表達(dá)式p

V

T11

1＝pV或T

＝3．適用條件一定

質(zhì)量

的理想氣體。p2V2T2恒量重點(diǎn)難點(diǎn)突破一、理想氣體含義為了研究方便，可以設(shè)想一種氣體，在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律，我們把這樣的氣體叫做理想氣體。特點(diǎn)嚴(yán)格遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律及理想氣體狀態(tài)方程。理想氣體分子本身的大小與分子間的距離相比可以忽略不計(jì)，分子可視為質(zhì)點(diǎn)。理想氣體分子除碰撞外，無(wú)相互作用的引力和斥力，故無(wú)分子勢(shì)能，理想氣體的內(nèi)能等于所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能之和，一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān)。特別提醒：理想氣體是不存在的，它是實(shí)際氣體在一定程度的近似，是一種理想化的模型。“理想氣體”如同力學(xué)中的“質(zhì)點(diǎn)”、

“彈簧振子”一樣，是一種理想的物理模型。二、理想氣體的狀態(tài)方程1．理想氣體狀態(tài)方程與氣體實(shí)驗(yàn)定律p1V1T1p2V2＝

T2?V1＝V2時(shí)，T1＝T2時(shí)，p1V1＝p2V2(玻意耳定律)1＝p

pT1

T22

(查理定律)1

2p

＝p

時(shí)，T1V1

V2T2＝

(蓋·呂薩克定律)2．推論根據(jù)氣體的密度ρ＝V，可得氣體的密度公式T1ρ1m

p1

＝

p2T2ρ2。適用條件：溫度不太低(與常溫比較)、壓強(qiáng)不太大(與大氣壓比較)。3．應(yīng)用狀態(tài)方程解題的一般步驟明確研究對(duì)象，即一定質(zhì)量的理想氣體；確定氣體在始末狀態(tài)的參量p1、V1、T1

及p2、V2、T2；由狀態(tài)方程列式求解；

(4)討論結(jié)果的合理性。特別提醒：注意方程中各物理量的單位。T必須是熱力學(xué)溫度，公式兩邊中p和V單位必須統(tǒng)一，但不一定是國(guó)際單位。在涉及到氣體的內(nèi)能、分子勢(shì)能問(wèn)題中要特別注意是否為理想氣體，在涉及氣體的狀態(tài)參量關(guān)系時(shí)往往將實(shí)際氣體當(dāng)作理想氣體處理，但這時(shí)往往關(guān)注的是是否滿足一定質(zhì)量。某同學(xué)用吸管吹出一球形肥皂泡，開(kāi)始時(shí)，氣體在口腔中的溫度為37℃，壓強(qiáng)為1.1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，吹出后的肥皂泡體積為0.5L，溫度為0℃，壓強(qiáng)近似等于1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。求這部分氣體在口腔內(nèi)的體積。答案：0.52L解析：T1＝273＋37K＝310K，T2＝273Kp1V1p2V2由理想氣體狀態(tài)方程

T1

＝

T21V

＝p

V

T2

2

1p1T2＝1×0.5×3101.1×273L＝0.52L三、一定質(zhì)量的理想氣體的各種圖象(鹽城市2013

～

2014學(xué)年高二下學(xué)期期末)如圖甲所示，一定質(zhì)量理想氣體的狀態(tài)沿

1→2→3→1的順序作循環(huán)變化，若用V－T或p—V

圖象表示這一循環(huán)，乙圖中表示可能正確的選項(xiàng)是()答案：D解析：在p－T圖象中1→2過(guò)原點(diǎn)，所以1→2為等容過(guò)程，體積不變，而從2→3氣體的壓強(qiáng)不變，溫度降低，3→1為等溫過(guò)程，D正確?？键c(diǎn)題型設(shè)計(jì)理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用一水銀氣壓計(jì)中混進(jìn)了空氣，因而在27℃，外界大氣壓為758mmHg時(shí)，這個(gè)水銀氣壓計(jì)的讀數(shù)為738mmHg，此時(shí)管中水銀面距管頂80mm，當(dāng)溫度降至－3℃時(shí)，這個(gè)氣壓計(jì)的讀數(shù)為743mmHg，求此時(shí)的實(shí)際大氣壓值。解析：(1)封閉氣體的壓強(qiáng)與水銀柱的壓強(qiáng)之和等于大氣壓強(qiáng)。(2)首先應(yīng)確定初末狀態(tài)各狀態(tài)參量，明確哪些量已知，哪些量未知，然后列方程求解。初狀態(tài)：

p1＝(758－738)mmHg＝20mmHg，V1＝80Smm3(S是管的橫截面積)T1＝(273＋27)K＝300K末狀態(tài)：p2＝p－743mmHgV2＝(738＋80)Smm3－743Smm3＝75Smm3T2＝273K＋(－3)K＝270K根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程p1V1

＝

p2V2

得20×80S

＝T1

T2

300(p－743)×75S270解得：p＝762.2mmHg答案：762.2mmHg(山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)2014～2015學(xué)年高三模擬)我國(guó)“蛟龍”號(hào)深海探測(cè)船載人下潛超過(guò)七千米，再創(chuàng)載人深潛新紀(jì)錄。在某次深潛實(shí)驗(yàn)中，“蛟龍”號(hào)探測(cè)到990m深處的海水溫度為280K。某同學(xué)利用該數(shù)據(jù)來(lái)研究氣體狀態(tài)隨海水深度的變化，如圖所示，導(dǎo)熱良好的汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的氣體，不計(jì)活塞的質(zhì)量和摩擦，汽缸所處海平面的溫度T0＝300K，壓強(qiáng)p0＝1atm，封閉氣體的體積V0＝3m3。如果將該汽缸下潛至990m深處，此過(guò)程中封閉氣體可視為理想氣體。求990m深處封閉氣體的體積(1

atm

相當(dāng)于10m深的海水產(chǎn)生的壓強(qiáng))。答案：2.8×10－2

m3解析：汽缸內(nèi)的理想氣體在深度為990

m

的海水中的壓強(qiáng)990為p1＝

10

p0＋p0＝100

atm此處理想氣體溫度為

T1＝280

K，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知：p0V0＝p1VT0

T1聯(lián)立代入數(shù)值可得：V＝2.8×10－2

m3圖象問(wèn)題使一定質(zhì)量的理想氣體按圖甲中箭頭所示的順序變化，圖中BC段是以縱軸和橫軸為漸近線的雙曲線。已知?dú)怏w在狀態(tài)A的溫度TA＝300K，求氣體在狀態(tài)B、C和D的溫度各是多少？將上述狀態(tài)變化過(guò)程在圖乙中畫(huà)成體積V和溫度T表示的圖線(圖中要標(biāo)明A、B、C、D四點(diǎn)，并且要畫(huà)箭頭表示變化的方向)。說(shuō)明每段圖線各表示什么過(guò)程。解析：p－V

圖中直觀地看出，氣體在A、B、C、D

各狀態(tài)下壓強(qiáng)和體積為VA＝10L，pA＝4atm，pB＝4atm，pC＝2atm，

pD＝2atm，VC＝40L，VD＝20L。(1)根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程p

V

p

VA

A

C

C＝

＝p

VD

DC，可得

T

＝p

VC

CpAVAA·T

＝2×404×10×300K＝TA

TC

TD600K，DT

＝p

VD

DpAVAA·T

＝2×204×10×300K＝300K，由題意TB＝TC＝600K。(2)由狀態(tài)B

到狀態(tài)C

為等溫變化，由玻意耳定律有pBVB＝pCVC，得VB＝p

VC

CpB＝2×404L＝20L。在V－T

圖上狀態(tài)變化過(guò)程的圖線由A、B、C、D

各狀態(tài)依次連接(如圖)，AB

是等壓膨脹過(guò)程，BC

是等溫膨脹過(guò)程，CD是等壓壓縮過(guò)程。如圖所示，用活塞把一定質(zhì)量的理想氣體封閉在氣缸中，用水平外力F作用于活塞桿，使活塞緩慢向右移動(dòng)，由狀態(tài)①變化到狀態(tài)②，如果環(huán)境保持恒溫，分別用p、V、T表示該理想氣體的壓強(qiáng)、體積、溫度。氣體從狀態(tài)①變化到狀態(tài)②，此過(guò)程可用下圖中哪幾個(gè)圖象表示()答案：AD解析：由題意知，由狀態(tài)①到狀態(tài)②過(guò)程中，溫度不變，pV體積增大，根據(jù)T

＝C

可知壓強(qiáng)將減小。對(duì)A

圖象進(jìn)行分析，p－V圖象是雙曲線即等溫線，且由①到②體積增大，壓強(qiáng)減小，故A正確；對(duì)B圖象進(jìn)行分析，p－V圖象是直線，溫度會(huì)發(fā)生變化，故B錯(cuò)誤；對(duì)C圖象進(jìn)行分析，可知溫度不變，體積卻減小，故C錯(cuò)誤；對(duì)D圖象進(jìn)行分析，可知溫度不變，壓強(qiáng)是減小的，故體積增大，D

選項(xiàng)正確。探究·應(yīng)用如果病人在靜脈輸液時(shí)，不慎將5mL的空氣柱輸入體內(nèi)，會(huì)造成空氣栓塞，致使病人死亡。設(shè)空氣柱在輸入體內(nèi)前的壓強(qiáng)為760mmHg

，溫度為27℃

，人的血壓為

120/80mmHg，試估算空氣柱到達(dá)心臟處時(shí)，在收縮壓和擴(kuò)張壓兩種狀態(tài)下，空氣柱的體積分別為多少？解析：空氣柱的初狀態(tài)參量：

p0＝760mmHg，V0＝5mL，T0＝300K。它在體內(nèi)收縮壓時(shí)的狀態(tài)參量：p1＝120mmHg，T1＝310K。由理想氣體

p0V0＝p1V1，狀態(tài)方程：

T0

T11得V

＝p

V

T0

0

1p1T0＝760×5×310300×120mL≈32.7mL。它在體內(nèi)擴(kuò)張壓時(shí)的狀態(tài)參量：p2＝80mmHg，T2＝310K。由理想氣體

p0V0＝p2V2，狀態(tài)方程：

T0

T22得V

＝p

V

T0

0

2p2T0＝760×5×310300×80mL≈49.1mL。答案：32.7mL49.1mL借助鉛筆，把氣球塞進(jìn)一只瓶子里，并拉出氣球的吹氣口，反扣在瓶口上，如圖所示，然后給氣球吹氣，無(wú)論怎么吹，氣球不過(guò)大了一點(diǎn)，想把氣球吹大，非常困難，為什么？答案：由題意“吹氣口反扣在瓶口上”可知瓶?jī)?nèi)封閉著一定質(zhì)量的空氣。當(dāng)氣球稍吹大時(shí)，瓶?jī)?nèi)空氣的體積縮小，根據(jù)氣體壓強(qiáng)、體積的關(guān)系，空氣的壓強(qiáng)增大，阻礙了氣球的膨脹，因而再要吹大氣球是很困難的。易錯(cuò)案例剖析易錯(cuò)點(diǎn)：對(duì)理想氣體的概念理解不透案例：關(guān)于理想氣體，下列說(shuō)法正確的是(A．理想氣體能嚴(yán)格遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律)B．實(shí)際氣體在溫度不太高、壓強(qiáng)不太大的情況下，可看成理想氣體C．實(shí)際氣體在溫度不太低、壓強(qiáng)不太