高中物理 第八章 气体 3 理想气体的状态方程互动课堂学案 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

3理想气体的状态方程互动课堂疏导引导1.对理想气体的理解（1）理想气体是一种科学的抽象，是理想化的物理模型，把严格遵守三个实验定律的气体称为理想气体.（2）理想气体的分子模型：①分子本身的大小和它们之间的距离相比较可忽略不计.②分子间的距离很大，因此除碰撞外，分子间的相互作用力忽略不计，分子势能看作零，理想气体的内能就等于所有分子动能的总和.③分子之间的碰撞看成弹性碰撞.（3）实际气体在常温常压下可近似看成理想气体.注：中学阶段所涉及的气体（除特别说明外）都看成理想气体.2.理想气体的状态方程（1）推导过程首先由学生画出上节中的p-V图象，如图8-3-1所示.由图可知，A→B为等温过程，根据玻意耳定律可得pAVA=pBVB①图8-3-1从B→C为等容过程，根据查量定律可得：CCBBTpTp②又TB=TA，VB=VC，联立①②可得.CCCAAATVpTVp（2）上式表明，一定质量的某种理想气体在从一个状态1变化到另一个状态2时，尽管其p、V、T都可能变化，但是压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变.也就是说222111TVpTVp或CTpV（C为恒量）上面两式都叫做一定质量的理想气体的状态方程.（3）气体实验定律可看作一定质量理想气体状态方程的特例.一定质量的理想气体状态方程222111TVpTVp，①当m、T不变时，则为p1V1=p2V2——玻意耳定律.1②当m、V不变时，则为2211TpTp——查理定律.③当m、p不变时，则为2211TVTV——盖·吕萨克定律.3.两个有用的推论①含有密度的理想气体状态方程：222111TpTp，该方程根据理想气体状态方程和物质密度的定义可导出，此式虽是从定质量的条件下推导出来的，但它却与质量无关，可适用于任何两部分同类气体，方便地解决变质量的一些问题，该式也称为理想气体密度方程.②理想气体状态方程的分态式：nnnTVpTVpTVpTpV222111，式中（p1、V1、T1）、（p2、V2、T2）…（pn、Vn、Tn）是气体终态的n个部分的状态参量.该方程根据质量守恒和克拉珀龙方程可导出，当理想气体发生状态变化时，如伴随着有气体的迁移、分装、混合等各种情况，使用分态式会显得特别方便.活学巧用1.关于理想气体，下列说法中哪些是正确的（）A.严格遵守气体三定律的气体称为理想气体B.理想气体客观上是不存在的，它只是实际气体在一定程度上的近似C.低温（和室温比较）和低压（和大气压比较）条件下的实际气体都可以看成理想气体D.和质点的概念一样，理想气体是一种理想化的模型解析:见疏导引导1。答案:A、B、D2.如图8-3-2所示，一个密闭的汽缸，被活塞分成体积相等的左、右两室，汽缸壁与活塞是不导热的；它们之间没有摩擦，两室中气体的温度相等.现利用右室中电热丝对为室加热一段时间，达到平衡后，左室的体积变为原来的43，气体的温度T1=300K，求右室气体的温度.图8-3-2解析：根据题意对汽缸中左、右两室中气体的状态进行分析:左室的气体：加热前p0、V0、T0加热后p1、043V、T1右室的气体；加热前，p0、V0、T0加热后p1、045V、T2根据理想气体状态方程：TpV=恒量左室气体10100043TVpTVp2右室气体20100045TVpTVp所以201014530043TVpVp所以T2=500K答案:500K3.房间的容积为20m3，在温度为7℃、大气压强为9.8×104Pa时，室内空气质量是25kg.当温度升高到27℃，大气压强变为1.0×105Pa时，室内空气的质量是多少？解析:室内气体的温度、压强均发生了变化，原气体的体积不一定再是20m3，可能增大有气体跑出，可能减小有气体流入，因此仍以原25kg气体为研究对象，通过计算才能确定.气体初态：p1=9.8×104Pa，V1=20m3，T1=280K末态：p2=1.0×105Pa，V2=？，T2=300K由状态方程：222111TVpTVp∴280100.120300108.954112212VVpTpVm3=21.0m3因V2＞V1，故有气体从房间内流出.房间内气体质量2521201212mVVmkg=23.8kg本题还可用密度公式来解决222111TpTp又122111VmVm∴m2=ρ2V1=300108.925280100.145121121112112mTpTpVVmTpTpkg=23.8kg答案:23.8kg3