第二章氣體、固體和液體2.2氣體的等壓變化和等容變化（2）目錄CONTENTS1

學(xué)習(xí)目標(biāo)2

新課導(dǎo)入3

新課講解4

典例分析5

當(dāng)堂小練1．知道什么是理想氣體，理解理想氣體的狀態(tài)方程。2．會(huì)用氣體動(dòng)理論的知識(shí)解釋氣體實(shí)驗(yàn)定律。學(xué)習(xí)目標(biāo)【問題】通常我們研究一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的三種性質(zhì)的對(duì)應(yīng)哪些狀態(tài)參量？◆幾何性質(zhì)◆力學(xué)性質(zhì)◆熱學(xué)性質(zhì)◆知識(shí)回顧體積V壓強(qiáng)P溫度T氣體實(shí)驗(yàn)定律玻意耳定律查理定律蓋-呂薩克定律壓強(qiáng)不太大(相對(duì)大氣壓)溫度不太低(相對(duì)室溫)【問題】這些定律的適用范圍是什么?p1V1=p2V2◆知識(shí)回顧

當(dāng)壓強(qiáng)很大、溫度很低時(shí)，由氣體實(shí)驗(yàn)定律計(jì)算的結(jié)果與實(shí)際測(cè)量結(jié)果有很大的差別.

不過，在通常的溫度和壓強(qiáng)下，很多實(shí)際氣體，特別是那些不容易液化的氣體，如氫氣、氧氣、氮?dú)?、氦氣等，其性質(zhì)與實(shí)驗(yàn)定律的結(jié)論符合的很好.

為了研究方便，可以設(shè)想一種氣體，它在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都能嚴(yán)格地遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律,我們把這樣的氣體叫做“理想氣體”.新課導(dǎo)入01理想氣體02理想氣體的狀態(tài)方程03氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋新課講解01理想氣體氣體、固體和液體1、定義：在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都嚴(yán)格遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體叫做“理想氣體”。（1）理想氣體實(shí)際不存在，是一種理想模型.（2）在常溫常壓下（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)）,大多數(shù)實(shí)際氣體,尤其是那些不易液化的氣體如氫氣、氧氣、氮?dú)狻⒑獾榷伎梢越频乜闯衫硐霘怏w。在溫度不太低,壓強(qiáng)不太大時(shí)實(shí)際氣體都可看成是理想氣體.（3）嚴(yán)格遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律及理想氣體狀態(tài)方程.2、理想氣體的特點(diǎn)（4）理想氣體每個(gè)分子可看成彈性小球,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)．(從分子動(dòng)理論的角度，理想氣體忽略分子的自身體積（大?。┖头肿娱g相互作用力)▲從微觀上說：分子間以及分子和器壁間，除碰撞外無其他作用力，分子本身沒有體積，即它所占據(jù)的空間認(rèn)為都是可以被壓縮的空間?！鴱哪芰可险f：理想氣體的微觀本質(zhì)是忽略了分子力，沒有分子勢(shì)能，理想氣體的內(nèi)能只有分子動(dòng)能。（5）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(shì)能，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，一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，與氣體的體積無關(guān).故一定質(zhì)量的理想氣體，溫度是內(nèi)能的標(biāo)志.是人為規(guī)定的一種理想化模型忽略分子力，沒有分子勢(shì)能只有在溫度不太低、壓強(qiáng)不太大的條件下才可當(dāng)成理想氣體僅由溫度決定ABC例.關(guān)于理想氣體的性質(zhì)，下列說法中正確的是(

)A．理想氣體是一種假想的物理模型，實(shí)際并不存在B．理想氣體的存在是一種人為規(guī)定，它是一種嚴(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，其溫度一定升高D．氦是液化溫度最低的氣體，任何情況下均可視為理想氣體典例分析如果某種氣體的三個(gè)狀態(tài)參量（p、V、T）都發(fā)生了變化，它們之間又遵從什么規(guī)律呢？想一想如圖所示，一定質(zhì)量的某種理想氣體從A到B經(jīng)歷了一個(gè)等溫過程，從B到C經(jīng)歷了一個(gè)等容過程。分別用pA、VA、TA和pB、VB、TB以及pC、VC、TC表示氣體在A、B、C三個(gè)狀態(tài)的狀態(tài)參量，那么A、C狀態(tài)的狀態(tài)參量間有何關(guān)系呢？0pVABCTA=TB推導(dǎo)過程從A→B為等溫變化：

pAVA=pBVB①從B→C為等容變化：由查理定律②0pVABC由①②聯(lián)立，解得：TA=TBVB=VC由玻意耳定律02理想氣體的狀態(tài)方程氣體、固體和液體內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種理想氣體在從一個(gè)狀態(tài)變化到另一個(gè)狀態(tài)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。2.公式：或與物體的質(zhì)量和種類有關(guān)，即與物質(zhì)的量有關(guān)（C=nR），與p、V、T無關(guān).4.單位：溫度T必須是熱力學(xué)溫度，公式兩邊中壓強(qiáng)p和體積V單位必須統(tǒng)一，但不一定是國際單位制中的單位.3.適用條件：一定質(zhì)量的理想氣體

6、理想氣體狀態(tài)方程和三個(gè)氣體實(shí)驗(yàn)定律的關(guān)系氣體的三大定律都是實(shí)驗(yàn)定律，由實(shí)驗(yàn)歸納總結(jié)得到。推導(dǎo)理想氣體狀態(tài)方程（其它過程）V0推論1：理想氣體密度方程推論2：理想氣體狀態(tài)方程分態(tài)式如果一部分氣體（p、V、T）被分成了幾部分，狀態(tài)分別為（p1、V1、T1）（p2、V2、T2）……則有：兩個(gè)重要推論根據(jù)氣體密度得以1mol的某種理想氣體為研究對(duì)象，它在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)根據(jù)

得：或摩爾氣體常量R設(shè)

為1mol理想氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的常量，叫做摩爾氣體常量．注意:R的數(shù)值與單位的對(duì)應(yīng)P(atm),V(L):R=0.082atm·L/mol·KP(Pa),V(m3):R=8.31J/mol·K一摩爾理想氣體的狀態(tài)方程：通常寫成

或

克拉珀龍方程是任意質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)方程，它聯(lián)系著某一確定狀態(tài)下，各物理量的關(guān)系。對(duì)實(shí)際氣體只要溫度不太低，壓強(qiáng)不太大就可應(yīng)用克拉珀龍方程解題．克拉珀龍方程n為物質(zhì)的量，R＝8.31J/mol.k—摩爾氣體常量探究三個(gè)量都變化時(shí)遵從規(guī)律的反思一般狀態(tài)變化圖象的處理方法：

基本方法，化“一般”為“特殊”如圖是一定質(zhì)量的某種氣體的狀態(tài)變化過程A-B-C-A。在V-T圖線上，等壓線是一簇延長線過原點(diǎn)的直線，過A、B、C三點(diǎn)作三條等壓線分別表示三個(gè)等壓狀態(tài)。所以A→B壓強(qiáng)增大，溫度降低，體積縮小,B→C溫度升高，體積減小，壓強(qiáng)增大，C→A溫度降低，體積增大，壓強(qiáng)減小。由圖可知pA′<pB′<pC′，即pA<pB<pC?！痢痢痢獭痢晾阂欢ㄙ|(zhì)量的理想氣體，處于某一狀態(tài)，經(jīng)下列哪個(gè)過程后會(huì)回到原來的溫度(

)A．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)B．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)C．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D．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AD典例分析

例題、一定質(zhì)量的理想氣體，初狀態(tài)是(p0、V0、T0)，經(jīng)過一個(gè)等壓過程，溫度升高到3T0/2，再經(jīng)過一個(gè)等容變化，壓強(qiáng)減小到p0/2，則氣體最后的狀態(tài)是() A．3p0/4，3V0/2，3T0/2 B．p0/2，3V0/2，3T0/4 C．p0/2，V0，T0/2 D．以上答案均不對(duì)B例題、如圖所示，一定質(zhì)量的空氣被水銀封閉在靜置于豎直平面的U形玻璃管內(nèi)，右管上端開口且足夠長，右管內(nèi)水銀面比左管內(nèi)水銀面高h(yuǎn)，下列能使h變大的是(

)A.環(huán)境溫度升高

B.大氣壓強(qiáng)升高C.沿管壁向右管內(nèi)加水銀

D.U形玻璃管自由下落ACD解析

對(duì)左管被封氣體：p＝p0＋ph，由(常數(shù))，可知當(dāng)溫度T升高，大氣壓p0不變時(shí)，h變大，故A正確；大氣壓升高，h變小，B錯(cuò)；向右管加水銀時(shí)，由溫度T不變，p0不變，V變小，p增大，即h變大，C正確；U形玻璃管自由下落，水銀完全失重，氣體體積增加，h變大，D正確。

例題.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)際大氣壓值為多少毫米汞柱?p1=758-738=20mmHg

V1=80Smm3T1=273+27=300KT2=273+(-3)=270K解得：p=762.2mmHgp2=p-743mmHgV2=(80-5)S=75Smm3解：以混進(jìn)水銀氣壓計(jì)的空氣為研究對(duì)象初狀態(tài)：末狀態(tài)：由理想氣體狀態(tài)方程得：

【方法總結(jié)】：解析例題．如圖所示，一個(gè)密閉的汽缸，被活塞分成體積比為2∶1的左、右兩室，汽缸壁與活塞是不導(dǎo)熱的，它們之間沒有摩擦，兩室中氣體的溫度相等．現(xiàn)利用右室中的電熱絲對(duì)右室加熱一段時(shí)間，活塞達(dá)到平衡后，左室的體積變?yōu)樵瓉淼?.75，氣體的溫度T＝300K，求右室氣體的溫度．例題.如圖所示，某水銀氣壓計(jì)的玻璃管頂端高出水銀槽液面1m，因上部混入少量空氣，使其讀數(shù)不準(zhǔn)。當(dāng)氣溫為300K，標(biāo)準(zhǔn)氣壓計(jì)讀數(shù)為76cmHg時(shí)，該氣壓計(jì)讀數(shù)為70cmHg。(1)在相同氣溫下，若用該氣壓計(jì)測(cè)量氣壓，測(cè)得讀數(shù)為68cmHg，則實(shí)際氣壓應(yīng)為多少cmHg?(2)若在氣溫為270K時(shí)，用該氣壓計(jì)測(cè)得讀數(shù)為70cmHg，則實(shí)際氣壓為多少cmHg?03氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋氣體、固體和液體(2)微觀解釋：溫度不變，分子的平均動(dòng)能不變．體積減小，分子越密集，單位時(shí)間內(nèi)撞到單位面積器壁上的分子數(shù)就越多，氣體的壓強(qiáng)就越大．1.玻意耳定律(等溫變化)

p1V1=p2V2(1)宏觀表現(xiàn)：一定質(zhì)量的理想氣體，在溫度保持不變時(shí)，體積減小，壓強(qiáng)增大；體積增大，壓強(qiáng)減小．用分子動(dòng)理論可以很好地解釋氣體的實(shí)驗(yàn)定律(1)宏觀表現(xiàn)：一定質(zhì)量的理想氣體，在體積保持不變時(shí)，溫度升高，壓強(qiáng)增大；溫度降低，壓強(qiáng)減小.2.查理定律(等容變化)

(2)微觀解釋：體積不變，分子的密度程度不變，溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，分子撞擊單位面積器壁的作用力變大，所以氣體的壓強(qiáng)增大．(1)宏觀表現(xiàn)：一定質(zhì)量的理想氣體，在壓強(qiáng)保持不變時(shí)，溫度升高，體積增大；溫度降低，體積減小.3.蓋-呂薩克定律(等壓變化)(2)微觀解釋：溫度升高，分子的平均動(dòng)能增大，撞擊單位面積器壁的作用力變大，而要使壓強(qiáng)不變，則影響壓強(qiáng)的另一個(gè)因素分子的密集程度需減小，所以氣體的體積增大．(1)密閉容器中由于氣體自身重力產(chǎn)生的壓強(qiáng)極小，可忽略不計(jì)，故氣體壓強(qiáng)由氣體分子碰撞器壁產(chǎn)生，大小由氣體的體積和溫度決定，與地球引力無關(guān).(2)大氣壓強(qiáng)是由于空氣受到重力作用而對(duì)浸在其中的物體產(chǎn)生的壓強(qiáng)，如果沒有地球引力作用，地球表面就沒有大氣，也就沒有大氣壓強(qiáng).

(3)密閉容器內(nèi)的氣體和液體不同，液體的壓強(qiáng)是由自身重力所產(chǎn)生的，在完全失重狀態(tài)下將不再產(chǎn)生壓強(qiáng).氣體壓強(qiáng)和大氣壓的區(qū)別氣體壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)的區(qū)別與聯(lián)系

氣體壓強(qiáng)大氣壓強(qiáng)區(qū)別①因密閉容器內(nèi)的氣體分子的密集程度一般很小，由氣體自身重力產(chǎn)生的壓強(qiáng)極小，可忽略不計(jì)，故氣體壓強(qiáng)由氣體分子碰撞器壁產(chǎn)生②大小由氣體分子的密集程度和溫度決定，與地球的引力無關(guān)③氣體對(duì)上下左右器壁的壓強(qiáng)大小都是相等的①由于空氣受到重力作用緊緊包圍地球而對(duì)浸在它里面的物體產(chǎn)生的壓強(qiáng).如果沒有地球引力作用，地球表面就沒有大氣，從而也不會(huì)有大氣壓強(qiáng)②地面大氣壓強(qiáng)的值與地球表面積的乘積，近似等于地球大氣層所受的重力值③大氣壓強(qiáng)最終還是通過分子碰撞實(shí)現(xiàn)對(duì)放入其中的物體產(chǎn)生壓強(qiáng)聯(lián)系兩種壓強(qiáng)最終都是通過氣體分子碰撞器壁或碰撞放入其中的物體而產(chǎn)生的『判一判』(1)大量隨機(jī)事件的整體會(huì)表現(xiàn)出一定的規(guī)律性。 (

)(2)密閉氣體的壓強(qiáng)是由氣體受到重力而產(chǎn)生的。 (

)(3)氣體的溫度越高，壓強(qiáng)就一定越大。 (

)(4)大氣壓強(qiáng)是由于空氣受重力產(chǎn)生的。 (

)(5)氣體分子的速率各不相同，但遵守速率分布規(guī)律，即出現(xiàn)“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律。 (

)(6)氣體的壓強(qiáng)是大量氣體分子頻繁持續(xù)地碰撞器壁而產(chǎn)生的。 (

)√××√√√辨析思考例.一定質(zhì)量的某種理想氣體，在壓強(qiáng)不變的條件下，如果體積增大，則(

)A．氣體分子的平均動(dòng)能增大B．氣體分子的平均動(dòng)能減小C．氣體分子的平均動(dòng)能不變D．條件不足，無法判定氣體分子平均動(dòng)能的變化情況A典例分析例．如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A沿平行于縱軸的直線變化到狀態(tài)B，則在此狀態(tài)變化過程中(

)A．氣體的溫度不變B．氣體的內(nèi)能增大C．氣體分子的平均速率減