8.3理想气体状态方程教程课件.ppt

1、复习复习1、玻意耳定律的内容、玻意耳定律的内容2、查理定律的内容、查理定律的内容3、盖、盖吕萨克定律的内容吕萨克定律的内容4、在、在P-V坐标系和坐标系和P-1/V坐标系中画出等温线坐标系中画出等温线5、在、在V-T坐标系中画出等压线坐标系中画出等压线6、在、在P-T坐标系中画出等容线坐标系中画出等容线8.3 8.3 理想气体的状态方程理想气体的状态方程一一. .理想气体理想气体 假设这样一种气体，它在任何温度和任何压强假设这样一种气体，它在任何温度和任何压强下都能严格地遵循气体实验定律下都能严格地遵循气体实验定律, ,我们把这样的气我们把这样的气体叫做体叫做“理想气体理想气体”。理想气体具有

2、以下特点理想气体具有以下特点: :1.1.气体分子是一种没有内部结构气体分子是一种没有内部结构, ,不占有体积的质点不占有体积的质点. .2.2.气体分子在运动过程中气体分子在运动过程中, ,除碰撞的瞬间外除碰撞的瞬间外, ,分子之分子之间以及分子和器壁之间都无相互作用力间以及分子和器壁之间都无相互作用力. .3.3.分子之间和分子与器壁之间的碰撞分子之间和分子与器壁之间的碰撞, ,都是完全弹性都是完全弹性碰撞碰撞. .除碰撞以外除碰撞以外, ,分子的运动是匀速直线运动分子的运动是匀速直线运动, ,各个各个方向的运动机会均等方向的运动机会均等. .理想气体是不存在的理想气体是不存在的. .1

3、1、在常温常压下、在常温常压下, ,大多数实际气体大多数实际气体, ,尤其是那些不尤其是那些不易液化的气体都可以近似地看成理想气体易液化的气体都可以近似地看成理想气体. .2 2、在温度不低于负几十摄氏度、在温度不低于负几十摄氏度, ,压强不超过大气压强不超过大气压的几倍时压的几倍时, ,很多气体都可当成理想气体来处理很多气体都可当成理想气体来处理. .3 3、理想气体的内能仅由温度和分子总数决定、理想气体的内能仅由温度和分子总数决定 , ,与气体的体积无关与气体的体积无关. .二二. .推导理想气体状态方程推导理想气体状态方程 对于一定质量的理想气体的状态可用三个状态参对于一定质量的理想气体

4、的状态可用三个状态参量量p p、V V、T T来描述，且知道这三个状态参量中只有来描述，且知道这三个状态参量中只有一个变而另外两个参量保持不变的情况是不会发生一个变而另外两个参量保持不变的情况是不会发生的。换句话说：若其中任意两个参量确定之后，第的。换句话说：若其中任意两个参量确定之后，第三个参量一定有唯一确定的值。它们共同表征一定三个参量一定有唯一确定的值。它们共同表征一定质量理想气体的唯一确定的一个状态。质量理想气体的唯一确定的一个状态。 假定一定质量的理想气体在开始状态时各状态参假定一定质量的理想气体在开始状态时各状态参量为（量为（p p1 1，V V1 1，T T1 1），经过某变化过

5、程，到末状态），经过某变化过程，到末状态时各状态参量变为（时各状态参量变为（p p2 2，V V2 2，T T2 2），这中间的变化），这中间的变化过程可以是各种各样的过程可以是各种各样的. .假设有两种过程假设有两种过程：第一种：从（第一种：从（p p1 1，V V1 1，T T1 1）先等温并使其体积变为）先等温并使其体积变为V V2 2，压强随之变为压强随之变为p pc c，此中间状态为（，此中间状态为（p pc c，V V2 2，T T1 1）再等）再等容并使其温度变为容并使其温度变为T T2 2，则其压强一定变为，则其压强一定变为p p2 2，则末，则末状态（状态（p p2 2，V

6、V2 2，T T2 2）。）。第二种：从（第二种：从（p p1 1；V V1 1，T T1 1）先等容并使其温度变为）先等容并使其温度变为T T2 2，则压强随之变为则压强随之变为ppc c，此中间状态为（，此中间状态为（ppc c，V V1 1，T T2 2），再等温并使其体积变为），再等温并使其体积变为V V2 2，则压强也一定变为，则压强也一定变为p p2 2，也到末状态（，也到末状态（p p2 2，V V2 2，T T2 2）。）。 根据玻意耳定律和查理定律，分别按两种过程，根据玻意耳定律和查理定律，分别按两种过程，自己推导理想气体状态过程。（即要求找出自己推导理想气体状态过程。（即要

7、求找出p p1 1、V V1 1、T T1 1与与p p2 2、V V2 2、T T2 2间的等量关系。）间的等量关系。）三三. .理想气体的状态方程理想气体的状态方程112212PVPVTTPVCT 一定质量的理想气体的压强、体积的乘积与热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。力学温度的比值是一个常数。2 2、使用条件、使用条件: :一定质量的某种理想气体一定质量的某种理想气体. .1 1、方程：、方程：3 3、恒量由两个因素决定、恒量由两个因素决定: :、理想气体的质量理想气体的质量. .、理想气体的种类理想气体的种类. .气体的物质的量决定气体的物质的量决定4

8、 4、理想气体的状态方程与气体实验定律、理想气体的状态方程与气体实验定律112212PVPVTT121 12 2(TTpVpV时，玻意耳定律）121212(ppVVTT时，查理定律）121212(-VVppTT时，盖 吕萨克定律）例题例题1 1例题例题 2 2、 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2727，外界大气压为外界大气压为758758毫米汞柱时，这个水银气压计的读数毫米汞柱时，这个水银气压计的读数为为738738毫米汞柱，此时管中水银面距管顶毫米汞柱，此时管中水银面距管顶8080毫米，当温毫米，当温度降至度降至-3-3时，这个气压计的读数为时，这个气压计的

9、读数为743743毫米汞柱，求毫米汞柱，求此时的实际大气压值为多少毫米汞柱？此时的实际大气压值为多少毫米汞柱？（1 1）该题研究对象是什么？）该题研究对象是什么？混入水银气压计中的空气混入水银气压计中的空气（2 2）画出该题两个状态的示意图：）画出该题两个状态的示意图：（3 3）分别写出两个状态的状态参量：）分别写出两个状态的状态参量：初态初态 ：p1=20mmHg T1=300 K V1=80Smm3（S是管的横截面积）是管的横截面积） 末态：末态：p2=p-743mmHg T2=270K V2=（738+80）S-743S=75Smm3 p=762.2 mmHgp=762.2 mmHg（4

10、 4）将数据代入理想气体状态方程）将数据代入理想气体状态方程 112212PVP VTT由得 ：一定质量的理想气体的各种图像一定质量的理想气体的各种图像2、应用理想气体状态方程解题的一般思路和步骤：运用理想气体状态方程解题前，应确定在状态变化过程中保持质量不变解题时：、必须确定研究对象，即某一定质量的气体，分析它的变化过程、确定初、末两状态，正确找出初、末两状态的六个状态参量，特别是压强、用理想气体状态方程列式，并求解理想气体状态方程的理解和应用理想气体状态方程的理解和应用1、应用理想气体状态方程的关键是：对气体状态变化过程的分析和状态参量的确定“一过程六参量一过程六参量” 练习练习1 1、一

11、定质量的理想气体，在某一平衡状态下、一定质量的理想气体，在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为的压强、体积和温度分别为p p1 1、V V1 1、T T1 1，在另一平，在另一平衡状态下的压强、体积和温度分别为衡状态下的压强、体积和温度分别为p p2 2、V V2 2、T T2 2，下列关系正确的是下列关系正确的是( () )D练习练习2 2、一定质量的理想气体的、一定质量的理想气体的p pt t图象如图所示，图象如图所示，在状态在状态A A变到状态变到状态B B的过程中，体积的过程中，体积( () )A A一定不变一定不变 B B一定减小一定减小C C一定增加一定增加 D D不能判定怎样变

12、不能判定怎样变化化D例例1 1、贮气筒的容积为、贮气筒的容积为100L100L，贮有温度为，贮有温度为2727、压、压强为强为30atm30atm的氢气，使用后温度降为的氢气，使用后温度降为2020，压强，压强降为降为20atm20atm，求用掉的氢气占原有气体的百分比？，求用掉的氢气占原有气体的百分比？ 答案：31.7% 点评：对于变质量问题，直接应用气体定律或理想气体状态方程显然不合适，关键是如何灵活选择研究对象，将变质量转化为一定质量，可取原有气体为研究对象，也可以选择剩余气体为研究对象，始末状态参量必须对同一部分气体练习练习: :一活塞将一定质量的理想气体封闭在水平固定防一活塞将一定质

13、量的理想气体封闭在水平固定防止的气缸内，开始时气体体积为止的气缸内，开始时气体体积为V V0 0，温度为，温度为27270 0C C，在，在活塞上施加压力，将气体体积压缩到活塞上施加压力，将气体体积压缩到 ，温度升，温度升高到高到57570 0C C，设大气压强，设大气压强p p0 0=1.0=1.010105 5Pa,Pa,活塞与气缸摩擦活塞与气缸摩擦不计不计 (1)(1)求此时气体的压强求此时气体的压强(2)(2)保持温度不变，缓慢减小施加在活塞上的压力使气保持温度不变，缓慢减小施加在活塞上的压力使气体体积恢复到体体积恢复到V V0 0，求此时气体的压强，求此时气体的压强023V例例2 2

14、、使一定质量的理想气体按图甲中箭头所示的顺序变、使一定质量的理想气体按图甲中箭头所示的顺序变化，图中化，图中BCBC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(1)(1)已知气体在状态已知气体在状态A A的温度的温度T TA A300K300K，求气体在状态，求气体在状态B B、C C和和D D的温度各是多少？的温度各是多少？(2)(2)将上述状态变化过程在图乙中画成体积将上述状态变化过程在图乙中画成体积V V和温度和温度T T表示表示的图线的图线( (图中要标明图中要标明A A、B B、C C、D D四点，并且要画箭头表四点，并且要画箭头表示变化的方向示变化的方向) )说明每段图线各表示什么过程说明每段图线各表示什么过程 解析：pV图中直观地看出，气体在A、B、C、D各状态下压强和体积为VA10L，pA4atm，pB4atm，pC2atm，pD2atm，VC40L，VD20L.练习：一定质量的理想气体，经历一膨胀过程，这一练习：一定质量的理想气体，经历一膨胀过程，这一过程可以用下图上的直线过程可以用下图上的直线ABC来表示，在来表示，在A、B、C三个状态上，气体的温度三个状态上，气体的温度TA、TB、TC相比较，大小相比较，大小关系为关系为 ()ATBTATCBTATBTCCTBTATC DTBTATCC 答案：C