《理想氣體的狀態(tài)方程》課件

1、理想氣體,一.理想氣體,假設(shè)這樣一種氣體，它在任何溫度和任何壓強(qiáng)下都能嚴(yán)格地遵循氣體實(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忽略不計(jì)，分子視為質(zhì)點(diǎn). 理想氣體分子除碰撞外，無相互作用的引力和斥力，故無分子勢能的變化，一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能的變化只與溫度有關(guān).,理想氣體是不存在的.理想氣體是為了研究問題方便提出的一種理想模型，是實(shí)際氣體的一種近似，就像力學(xué)中質(zhì)點(diǎn)、電學(xué)中點(diǎn)電荷模型一樣，突出問題的主要方面，忽略次要方面，從而認(rèn)識物理現(xiàn)象的本質(zhì)，是物理學(xué)中常用的方法.,1、在常溫常壓下,大多數(shù)實(shí)際氣體,尤

2、其是那些不易液化的氣體都可以近似地看成理想氣體.,2、在溫度不低于負(fù)幾十?dāng)z氏度,壓強(qiáng)不超過大氣壓的幾倍時(shí),很多氣體都可當(dāng)成理想氣體來處理.,3、理想氣體的內(nèi)能僅由溫度和分子總數(shù)決定 ,與氣體的體積無關(guān).,二.推導(dǎo)理想氣體狀態(tài)方程,對于一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)可用三個(gè)狀態(tài)參量p、V、T來描述，且知道這三個(gè)狀態(tài)參量中只有一個(gè)變而另外兩個(gè)參量保持不變的情況是不會(huì)發(fā)生的。換句話說：若其中任意兩個(gè)參量確定之后，第三個(gè)參量一定有唯一確定的值。它們共同表征一定質(zhì)量理想氣體的唯一確定的一個(gè)狀態(tài)。,假定一定質(zhì)量的理想氣體在開始狀態(tài)時(shí)各狀態(tài)參量為（p1，V1，T1），經(jīng)過某變化過程，到末狀態(tài)時(shí)各狀態(tài)參量變?yōu)椋╬2

3、，V2，T2），這中間的變化過程可以是各種各樣的.,三.理想氣體的狀態(tài)方程,一定質(zhì)量的理想氣體的壓強(qiáng)、體積的乘積與熱力學(xué)溫度的比值是一個(gè)常數(shù)。,使用條件:,一定質(zhì)量的某種理想氣體.,恒量由兩個(gè)因素決定:,1.理想氣體的質(zhì)量.,2.理想氣體的種類.,氣體的物質(zhì)的量決定,不同種類的理想氣體,具有相同的狀態(tài),同時(shí)具有相同的物質(zhì)的量,這個(gè)恒量就相同.,理想氣體狀態(tài)方程與氣體實(shí)驗(yàn)定律,應(yīng)用狀態(tài)方程解題的一般步驟 (1)明確研究對象，即一定質(zhì)量的理想氣體； (2)確定氣體在始末狀態(tài)的參量p1、V1、T1及p2、V2、T2； (3)由狀態(tài)方程列式求解； (4)討論結(jié)果的合理性.,在涉及到氣體的內(nèi)能、分子勢能

4、問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)做理想氣體處理，但這時(shí)往往關(guān)注的是氣體質(zhì)量是否一定.,例題一:,例題 二:一水銀氣壓計(jì)中混進(jìn)了空氣，因而在27，外界大氣壓為758毫米汞柱時(shí)，這個(gè)水銀氣壓計(jì)的讀數(shù)為738毫米汞柱，此時(shí)管中水銀面距管頂80毫米，當(dāng)溫度降至-3時(shí)，這個(gè)氣壓計(jì)的讀數(shù)為743毫米汞柱，求此時(shí)的實(shí)際大氣壓值為多少毫米汞柱？,（1）該題研究對象是什么？,混入水銀氣壓計(jì)中的空氣,（2）畫出該題兩個(gè)狀態(tài)的示意圖：,（3）分別寫出兩個(gè)狀態(tài)的狀態(tài)參量：,p1=758-738=20mmHg V1=80Smm3（S是管的橫截面積）T1=273+27=300 K

5、 p2=p-743mmHg V2=（738+80）S-743S=75Smm3,T2=273+（-3）=270K,解得 p=762.2 mmHg,如圖所示，水平放置的汽缸內(nèi)壁光滑，活塞厚度不計(jì)，在A、B兩處設(shè)有限制裝置，使活塞只能在A、B之間運(yùn)動(dòng)，B左面汽缸的容積為V0.A、B之間的容積為0.1V0，開始時(shí)活塞在B處，缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為0.9p0(p0為大氣壓強(qiáng))，溫度為297 K，現(xiàn)緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體，直至399.3 K.求：,例題三:,(1)活塞剛離開B處時(shí)的溫度TB; (2)缸內(nèi)氣體最后的壓強(qiáng)p； (3)在圖中畫出整個(gè)過程的p-V圖線.,【解題指導(dǎo)】審題時(shí)應(yīng)關(guān)注以下兩點(diǎn)： (1)活塞剛離開B

6、處時(shí)，關(guān)鍵詞為“剛離開”隱含已經(jīng)離開了與限制裝置沒有力的作用，故此時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng)為p0,而剛離開又隱含封閉氣體的體積還沒有來得及變，體積仍為V0. (2)氣體最后的壓強(qiáng)，關(guān)鍵詞為“最后”被A處裝置卡住，氣體體積為1.1V0.,【解答】(1)活塞剛離開B處時(shí)，體積不變，封閉氣體的壓強(qiáng)為 p2=p0 由查理定律得: 解得TB=330 K. (2)以封閉氣體為研究對象，活塞開始在B處時(shí)，p1=0.9p0,V1=V0,T1=297 K;活塞最后在A處時(shí)：V3=1.1V0,T3=399.3 K,由理想氣體狀態(tài)方程得 故,(3)如圖所示，封閉氣體由狀態(tài)1保持體積不變，溫度升高，壓強(qiáng)增大到p2=p0達(dá)到狀態(tài)2，再由狀態(tài)2先做等壓變化，溫度升高，體積增大，當(dāng)體積增大到1.1V0后再等容升溫，使壓強(qiáng)達(dá)到1.1p0.,【規(guī)律方法】 理想氣體狀態(tài)方程的解題技巧 (1)挖掘隱含條件，找出臨界點(diǎn)，臨界點(diǎn)是兩個(gè)狀態(tài)變化過程的分界點(diǎn)，正確找出臨界點(diǎn)是解題