1、8.3 8.3 理想氣體的狀態(tài)方程理想氣體的狀態(tài)方程氣體實(shí)驗(yàn)定律氣體實(shí)驗(yàn)定律CTP CPV CTV 玻意耳定律玻意耳定律查理定律查理定律蓋蓋.呂薩克定律呂薩克定律問(wèn)題問(wèn)題1.氣體實(shí)驗(yàn)定律成立條件？氣體實(shí)驗(yàn)定律成立條件？ 一定質(zhì)量一定質(zhì)量的某種氣體在的某種氣體在壓強(qiáng)不太大壓強(qiáng)不太大，溫度不太低溫度不太低時(shí)遵守時(shí)遵守問(wèn)題問(wèn)題2.壓強(qiáng)很大、溫度很低時(shí)壓強(qiáng)很大、溫度很低時(shí)一定一定質(zhì)量質(zhì)量氦氣氦氣p( 105Pa)V(m3)pV ( 105Pam3)1.001.001.005001.36/5001.3610002.07/10002.07一一. .理想氣體理想氣體為了研究方便為了研究方便, ,假設(shè)這樣一種

2、氣體，它在假設(shè)這樣一種氣體，它在任何溫度任何溫度和和任何壓強(qiáng)任何壓強(qiáng)下下都能?chē)?yán)格地遵循氣都能?chē)?yán)格地遵循氣體實(shí)驗(yàn)定律體實(shí)驗(yàn)定律, ,我們把這樣的氣體叫做我們把這樣的氣體叫做“理理想氣體想氣體”. . (1) (1)理解：理解：理想氣體是為了方便研究問(wèn)題理想氣體是為了方便研究問(wèn)題提出的提出的一種理想模型一種理想模型，是實(shí)際氣體的一，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，突出矛盾的主要方面，忽荷模型一樣，突出矛盾的主要方面，忽略次要方面，從而認(rèn)識(shí)物理現(xiàn)象的本質(zhì)，略次要方面，從而認(rèn)識(shí)物理現(xiàn)象的本質(zhì)，是物理學(xué)中常用的方法是物理學(xué)中常用的方法(2)(

3、2)特點(diǎn)特點(diǎn)嚴(yán)格遵守嚴(yán)格遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律及理想氣體狀態(tài)方程氣體實(shí)驗(yàn)定律及理想氣體狀態(tài)方程理想理想氣體氣體每個(gè)分子可看成彈性小球每個(gè)分子可看成彈性小球, ,分子本身分子本身的大小與分子間的距離相比可以忽略不計(jì)的大小與分子間的距離相比可以忽略不計(jì)，分，分子可視為質(zhì)點(diǎn)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)斥力，故無(wú)分子勢(shì)能分子勢(shì)能，理想氣體的內(nèi)能等于所，理想氣體的內(nèi)能等于所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能之和，有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能之和，一定質(zhì)量的理想氣一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，與氣體的體積無(wú)關(guān)，與氣體的體積無(wú)關(guān). .理想

4、理想氣體氣體條件條件實(shí)際實(shí)際氣體氣體溫度不太低溫度不太低壓強(qiáng)不太大壓強(qiáng)不太大1 1、在常溫常壓下、在常溫常壓下, ,大多數(shù)實(shí)際氣體大多數(shù)實(shí)際氣體, ,尤其是尤其是那些不易液化的氣體如氫氣、氧氣、氮?dú)?、那些不易液化的氣體如氫氣、氧氣、氮?dú)狻⒑獾群獾榷伎梢越频乜闯啥伎梢越频乜闯衫硐霘怏w理想氣體. . 2 2、在溫度、在溫度不低于負(fù)幾十?dāng)z氏度不低于負(fù)幾十?dāng)z氏度, ,壓強(qiáng)不超過(guò)壓強(qiáng)不超過(guò)大氣壓的幾倍時(shí)大氣壓的幾倍時(shí), ,很多氣體都可當(dāng)成理想氣很多氣體都可當(dāng)成理想氣體來(lái)處理體來(lái)處理. . 理想氣體是不存在的理想氣體是不存在的. .如圖所示，一定質(zhì)量的某種理想氣體從如圖所示，一定質(zhì)量的某種理想氣體

5、從A A到到B B經(jīng)歷經(jīng)歷了一個(gè)等溫過(guò)程，從了一個(gè)等溫過(guò)程，從B B到到C C經(jīng)歷了一個(gè)等容過(guò)程。經(jīng)歷了一個(gè)等容過(guò)程。分別用分別用p pA A、V VA A、T TA A和和p pB B、V VB B、T TB B以及以及p pC C、V VC C、T TC C表示氣體表示氣體在在A A、B B、C C三個(gè)狀態(tài)的狀態(tài)參量，那么三個(gè)狀態(tài)的狀態(tài)參量，那么A A、C C狀態(tài)的狀態(tài)的狀態(tài)參量間有何關(guān)系呢？狀態(tài)參量間有何關(guān)系呢？0pVTA=TB思考與討論思考與討論從從A AB B為等溫變化：由玻意耳定律為等溫變化：由玻意耳定律pAVA=pBVB從從B BC C為等容變化：由查理定律為等容變化：由查理定律

6、0pVCBBCppTTCCCAAATVpTVp又又TA=TB VB=VC解得：解得：二二. .理想氣體的狀態(tài)方程理想氣體的狀態(tài)方程 一定質(zhì)量一定質(zhì)量的理想氣體的壓強(qiáng)、體積的乘積與的理想氣體的壓強(qiáng)、體積的乘積與熱力學(xué)溫度的比值是一個(gè)常數(shù)。熱力學(xué)溫度的比值是一個(gè)常數(shù)。C C與與P P、V V、T T無(wú)關(guān)。無(wú)關(guān)。112212P VP VTTP VCT或或 關(guān)于理想氣體的性質(zhì)，下列說(shuō)法中正關(guān)于理想氣體的性質(zhì)，下列說(shuō)法中正確的是確的是( )A理想氣體是一種假想的物理模型，實(shí)際理想氣體是一種假想的物理模型，實(shí)際并不存在并不存在B理想氣體的存在是一種人為規(guī)定，它是理想氣體的存在是一種人為規(guī)定，它是一種嚴(yán)格遵

7、守氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體一種嚴(yán)格遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體C一定質(zhì)量的理想氣體，內(nèi)能增大，其溫一定質(zhì)量的理想氣體，內(nèi)能增大，其溫度一定升高度一定升高D氦是液化溫度最低的氣體，任何情況下氦是液化溫度最低的氣體，任何情況下均可視為理想氣體均可視為理想氣體ABC 內(nèi)徑均勻的L形直角細(xì)玻璃管，一端封閉，一端開(kāi)口豎直向上，用水銀柱將一定質(zhì)量空氣封存在封閉端內(nèi)，空氣柱長(zhǎng)4 cm，水銀柱高58 cm，進(jìn)入封閉端長(zhǎng)2 cm，如圖所示，溫度是87 ，大氣壓強(qiáng)為75 cmHg，求：(1)在圖示位置空氣柱的壓強(qiáng) p1.(2)在圖示位置，要使空氣柱的長(zhǎng)度變?yōu)? cm，溫度必須降低到多少度？ 答案：(1)133 cmHg(2)

8、5 三三. .一定質(zhì)量的理想氣體不同圖象的比較一定質(zhì)量的理想氣體不同圖象的比較2022-5-26 2.一般狀態(tài)變化圖象的處理方法一般狀態(tài)變化圖象的處理方法 基本方法，化基本方法，化“一般一般”為為“特特殊殊”， 如圖如圖831是一定質(zhì)量的某種是一定質(zhì)量的某種 氣體的狀態(tài)變化過(guò)程氣體的狀態(tài)變化過(guò)程ABCA.圖圖831 在在VT圖線上，等壓線是一簇延長(zhǎng)線過(guò)原點(diǎn)的直線，圖線上，等壓線是一簇延長(zhǎng)線過(guò)原點(diǎn)的直線，過(guò)過(guò)A、B、C三點(diǎn)作三條等壓線分別表示三個(gè)等壓過(guò)程三點(diǎn)作三條等壓線分別表示三個(gè)等壓過(guò)程pApBpC，即，即pApBpC，所以，所以AB壓強(qiáng)增大，溫度壓強(qiáng)增大，溫度降低，體積縮小，降低，體積縮小，

9、BC溫度升高，體積減小，壓強(qiáng)溫度升高，體積減小，壓強(qiáng)增大，增大，CA溫度降低，體積增大，壓強(qiáng)減小溫度降低，體積增大，壓強(qiáng)減小 一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)A變?yōu)闋顟B(tài)D，其有關(guān)數(shù)據(jù)如圖甲所示，若狀態(tài)D的壓強(qiáng)是2104 Pa.(1)求狀態(tài)A的壓強(qiáng)(2)請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫(huà)出該狀態(tài)變化過(guò)程的pT圖象，并分別標(biāo)出A、B、C、D各個(gè)狀態(tài)，不要求寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程例、例、一水銀氣壓計(jì)中混進(jìn)了空氣，因而在一水銀氣壓計(jì)中混進(jìn)了空氣，因而在27，外，外界大氣壓為界大氣壓為758毫米汞柱時(shí)，這個(gè)水銀氣壓計(jì)的讀毫米汞柱時(shí)，這個(gè)水銀氣壓計(jì)的讀數(shù)為數(shù)為738毫米汞柱，此時(shí)管中水銀面距管頂毫米汞柱，此時(shí)管中水銀面距管頂80毫米，毫米，當(dāng)

10、溫度降至當(dāng)溫度降至-3時(shí)，這個(gè)氣壓計(jì)的讀數(shù)為時(shí)，這個(gè)氣壓計(jì)的讀數(shù)為743毫米汞毫米汞柱，求此時(shí)的實(shí)際大氣壓值為多少毫米汞柱？柱，求此時(shí)的實(shí)際大氣壓值為多少毫米汞柱？代入代入 有：有： 分析與解：分析與解：T1=27+273=300Kp1=758-738=20mmHgV1=80mmST2=273-3=270Kp2=p0-743mmHgV2=80-(743-738)mmS222111TVpTVp mmHg.pSpS276227075)743(300802000 一定質(zhì)量的理想氣體，處在某一狀態(tài)，經(jīng)下列哪一定質(zhì)量的理想氣體，處在某一狀態(tài)，經(jīng)下列哪個(gè)過(guò)程后會(huì)回到原來(lái)的溫度個(gè)過(guò)程后會(huì)回到原來(lái)的溫度()A

11、先保持壓強(qiáng)不變而使它的體積膨脹，接著保先保持壓強(qiáng)不變而使它的體積膨脹，接著保持體積不變而減小壓強(qiáng)持體積不變而減小壓強(qiáng)B先保持壓強(qiáng)不變而使它的體積減小，接著保先保持壓強(qiáng)不變而使它的體積減小，接著保持體積不變而減小壓強(qiáng)持體積不變而減小壓強(qiáng)C先保持體積不變而增大壓強(qiáng)，接著保持壓強(qiáng)先保持體積不變而增大壓強(qiáng)，接著保持壓強(qiáng)不變而使它的體積膨脹不變而使它的體積膨脹D先保持體積不變而減小壓強(qiáng)，接著保持壓強(qiáng)先保持體積不變而減小壓強(qiáng)，接著保持壓強(qiáng)不變而使它的體積膨脹不變而使它的體積膨脹AD選項(xiàng)選項(xiàng)D，先，先V不變不變p減小，則減小，則T降低；再降低；再p不變不變V增大，則增大，則T升升高；可能實(shí)現(xiàn)回到初始溫度高；

12、可能實(shí)現(xiàn)回到初始溫度綜上所述，正確的選項(xiàng)為綜上所述，正確的選項(xiàng)為A、D.BC1、一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)A沿直線變化到狀態(tài)C，如圖所示，則氣體在A、B、C三個(gè)狀態(tài)中的溫度之比為（ ） A. 1:1:1 B. 1:2:3 C. 3:4:3 D. 4:3:4C2如圖所示，A、B兩點(diǎn)代表一定質(zhì)量理想氣體的兩個(gè)不同的狀態(tài)，狀態(tài)A的溫度為T(mén)A，狀態(tài)B的溫度為T(mén)B.由圖可知()ATA2TBBTB4TACTB6TA DTB8TAC3、如圖，一定量的理想氣體從狀態(tài)a沿直線變化到狀態(tài)b，在此過(guò)程中，其壓強(qiáng)（ ）A逐漸增大B逐漸減小C始終不變 D先增大后減小A4.一定質(zhì)量的理想氣體，由初始狀態(tài)一定質(zhì)量的理想氣體

13、，由初始狀態(tài)A開(kāi)始，按圖中開(kāi)始，按圖中箭頭所示的方向進(jìn)行了一系列狀態(tài)變化，最后又回箭頭所示的方向進(jìn)行了一系列狀態(tài)變化，最后又回到初始狀態(tài)到初始狀態(tài)A，即，即ABCA(其中其中BC與縱軸平行，與縱軸平行，CA與橫軸平行與橫軸平行)，這一過(guò)程稱為一個(gè)循環(huán)，則：，這一過(guò)程稱為一個(gè)循環(huán)，則：(1)由由AB，氣體分子的平均動(dòng)能，氣體分子的平均動(dòng)能_(填填“增大增大”、“減小減小”或或“不變不變”)(2)由由BC，氣體的內(nèi)能，氣體的內(nèi)能_(填填“增大增大”、“減小減小”或或“不變不變”)答案：(1)增大(2)減小例、如圖所示，絕熱容器內(nèi)裝有某種理想氣體，一無(wú)摩擦例、如圖所示，絕熱容器內(nèi)裝有某種理想氣體，一

14、無(wú)摩擦透熱活塞將其分為兩部分。初始狀態(tài)透熱活塞將其分為兩部分。初始狀態(tài)TA=127，TB=207，VB=2VA，經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，兩邊溫度相等時(shí)，兩部分，經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，兩邊溫度相等時(shí)，兩部分氣體的體積之比為多少？氣體的體積之比為多少？ 3:5補(bǔ)充：兩個(gè)重要推論：補(bǔ)充：兩個(gè)重要推論：121 122PPTT222111TVpTVpTpV推論推論1：理想氣體：理想氣體密度方程密度方程2211pp等溫2211TT等壓推論推論2：理想氣體狀態(tài)方程：理想氣體狀態(tài)方程分態(tài)式分態(tài)式 如果一部分氣體（如果一部分氣體（p、V、T）被分成了幾部分，狀態(tài)分）被分成了幾部分，狀態(tài)分別為（別為（p1、V1、T1） （p2、V2、T2）則有：則有：2、任意質(zhì)量任意質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)方程：的理想氣體狀態(tài)方程：PV/TnR(1)n為物質(zhì)的量，為物質(zhì)的量，R8.31J/mol.k 摩爾氣體常量摩爾氣體常量(2)該式是任意質(zhì)量