高中物理 第八章 气体 课时3 理想气体的状态方程学案 新人教版选修3-3-新人教版高二选修3-3物理学案VIP免费

学案3理想气体的状态方程[目标定位]1.了解理想气体的模型，并知道实际气体看成理想气体的条件.2.掌握理想气体状态方程，知道理想气体状态方程的推导过程.3.能利用理想气体状态方程分析解决实际问题．一、理想气体[问题设计]玻意耳定律、查理定律、盖—吕萨克定律等气体实验定律都是在压强不太大(相对大气压强)、温度不太低(相对室温)的条件下总结出来的．那么当压强很大、温度很低时，气体还遵守该实验定律吗？答案在高压、低温状态下，气体状态发生改变时，将不会严格遵守气体实验定律了．因为在高压、低温状态下，气体的状态可能已接近或达到液态，故气体实验定律将不再适用．[要点提炼]1．理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体．2．理想气体是一种理想化模型，是对实际气体的科学抽象．3．理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力，故无分子势能，一定质量的理想气体内能只与温度有关．4．实际气体，特别是那些不容易液化的气体，如氢气、氧气、氮气、氦气等，在压强不太大(不超过大气压强的几倍)、温度不太低(不低于零下几十摄氏度)时，才可以近似地视为理想气体．二、理想气体的状态方程[问题设计]图1如图1所示，一定质量的某种理想气体从状态A到B经历了一个等温过程，又从状态B到C经历了一个等容过程，请推导状态A的三个参量pA、VA、TA和状态C的三个参量pC、VC、TC之间的关系．答案从A→B为等温变化过程，根据玻意耳定律可得pAVA＝pBVB①从B→C为等容变化过程，根据查理定律可得＝②由题意可知：TA＝TB③VB＝VC④联立①②③④可得＝.[要点提炼]1．理想气体的状态方程一定质量的某种理想气体，由初状态(p1、V1、T1)变化到末状态(p2、V2、T2)时，各量满足：＝.2．气体的三个实验定律是理想气体状态方程的特例(1)当T1＝T2时p1V1＝p2V2(玻意耳定律)(2)当V1＝V2时＝(查理定律)(3)当p1＝p2时＝(盖—吕萨克定律)3．应用理想气体状态方程解题的一般思路(1)确定研究对象，即一定质量的理想气体(2)确定气体的初、末状态参量p1、V1、T1和p2、V2、T2，并注意单位的统一．(3)由状态方程列式求解．(4)讨论结果的合理性．一、理想气体状态方程的基本应用例1如图2所示，粗细均匀一端封闭一端开口的U形玻璃管，当t1＝31℃，大气压强p0＝76cmHg时，两管水银面相平，这时左管被封闭的气柱长L1＝8cm，则当温度t2是多少时，左管气柱L2为9cm?图2解析初状态：p1＝p0＝76cmHg，V1＝L1·S＝8cm·S，T1＝304K；末状态：p2＝p0＋2cmHg＝78cmHg，V2＝L2·S＝9cm·S，T2＝？根据理想气体状态方程＝代入数据得：＝解得：T2＝351K，则t2＝(351－273)℃＝78℃.答案78℃例2如图3所示，一气缸竖直放置，横截面积S＝50cm2，质量m＝10kg的活塞将一定质量的气体封闭在缸内，气体柱长h0＝15cm，活塞用销子销住，缸内气体的压强p1＝2.4×105Pa，温度177℃.现拔去活塞销K(不漏气)，不计活塞与气缸壁的摩擦．当活塞速度达到最大时，缸内气体的温度为57℃，外界大气压为p0＝1.0×105Pa.g＝10m/s2，求此时气体柱的长度h.图3答案22cm解析当活塞速度达到最大时，气体受力平衡p2＝p0＋＝1.2×105Pa根据理想气体状态方程＝有＝解得：h＝22cm.二、理想气体状态方程的综合应用例3如图4甲所示，一导热性能良好、内壁光滑的气缸水平放置，横截面积为S＝2×10－3m2、质量为m＝4kg、厚度不计的活塞与气缸底部之间封闭了一部分理想气体，此时活塞与气缸底部之间的距离为24cm，在活塞的右侧12cm处有一对与气缸固定连接的卡环，气体的温度为300K，大气压强p0＝1.0×105Pa.现将气缸竖直放置，如图乙所示，取g＝10m/s2.求：图4(1)活塞与气缸底部之间的距离；(2)加热到675K时封闭气体的压强．解析(1)p1＝p0＝1×105PaT1＝300K，V1＝24cm×Sp2＝p0＋＝1.2×105PaT1＝T2，V2＝HS由p1V1＝p2V2解得H＝20cm.(2)假设活塞能到达卡环处，则T3＝675K，V3＝36cm×S由＝得p3＝1.5×105Pa>p2＝1.2×105Pa所以活塞到达卡环处，气体压强为1.5×105Pa.答案(1)20cm(2)1.5×105Pa1．(理想气体状态方程的基本应用)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p1、V1、T1，在另一平衡状态下的压强、体积和温度...