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2018-2019學(xué)年高中物理 第八章 氣體 課時3 理想氣體的狀態(tài)方程課件 新人教版選修3-3.ppt

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1、,,第八章,,氣 體,目標(biāo)定位,,1.了解理想氣體的模型,并知道實(shí)際氣體看成理想氣體的條件. 2.掌握理想氣體狀態(tài)方程,知道理想氣體狀態(tài)方程的推導(dǎo)過程. 3.能利用理想氣體狀態(tài)方程分析解決實(shí)際問題.,學(xué)案3 理想氣體的狀態(tài)方程,,知識探究,,自我檢測,一、理想氣體,玻意耳定律、查理定律、蓋—呂薩克定律等氣體實(shí)驗(yàn)定律都是在壓強(qiáng)不太大(相對大氣壓強(qiáng))、溫度不太低(相對室溫)的條件下總結(jié)出來的.那么當(dāng)壓強(qiáng)很大、溫度很低時,氣體還遵守該實(shí)驗(yàn)定律嗎? 答案 在高壓、低溫狀態(tài)下,氣體狀態(tài)發(fā)生改變時,將不會嚴(yán)格遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律了.因?yàn)樵诟邏?、低溫狀態(tài)下,氣體的狀態(tài)可能已接近或達(dá)到液態(tài),故氣體實(shí)驗(yàn)定律將不再

2、適用.,問題設(shè)計,,,知識探究,1.理想氣體:在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體. 2.理想氣體是一種 模型,是對實(shí)際氣體的科學(xué)抽象. 3.理想氣體分子除碰撞外,無相互作用的引力和斥力,故無 ,一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能只與 有關(guān).,理想化,分子勢能,要點(diǎn)提煉,溫度,4.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,在壓?qiáng) (不超過大氣壓強(qiáng)的幾倍)、溫度 (不低于零下幾十?dāng)z氏度)時,才可以近似地視為理想氣體.,不太大,不太低,二、理想氣體的狀態(tài)方程,如圖1所示,一定質(zhì)量的某種理想氣體從狀態(tài)A 到B經(jīng)歷了一個等溫過程,又從狀態(tài)B到C經(jīng)歷 了一

3、個等容過程,請推導(dǎo)狀態(tài)A的三個參量pA、 VA、TA和狀態(tài)C的三個參量pC、VC、TC之間的關(guān)系.,問題設(shè)計,圖1,答案 從A→B為等溫變化過程,根據(jù)玻意耳定律可得pAVA=pBVB ①,,由題意可知:TA=TB ③,VB=VC ④,,p1V1=p2V2,要點(diǎn)提煉,,,,3.應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程解題的一般思路 (1)確定研究對象,即一定質(zhì)量的理想氣體 (2)確定氣體的初、末狀態(tài)參量p1、V1、T1和p2、V2、T2,并注意單位的統(tǒng)一. (3)由狀態(tài)方程列式求解. (4)討論結(jié)果的合理性.,,,典例精析,一、理想氣體狀態(tài)方程的基本應(yīng)用,例1 如圖2所示,粗細(xì)均勻

4、一端封閉一端開口 的U形玻璃管,當(dāng)t1=31 ℃,大氣壓強(qiáng)p0=76 cm Hg時,兩管水銀面相平,這時左管被封閉的氣 柱長L1=8 cm,則當(dāng)溫度t2是多少時,左管氣柱L2 為9 cm?,圖2,解析 初狀態(tài):p1=p0=76 cmHg, V1=L1S=8 cmS,T1=304 K; 末狀態(tài):p2=p0+2 cmHg=78 cmHg, V2=L2S=9 cmS,T2=?,解得:T2=351 K,則t2=(351-273) ℃=78 ℃. 答案 78 ℃,例2 如圖3所示,一氣缸豎直放置,橫截面積S=50 cm2,質(zhì)量m=10 kg的活塞將一定質(zhì)量的氣體封閉在缸 內(nèi),氣體柱長h0=15 cm,活

5、塞用銷子銷住,缸 內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p1=2.4105 Pa,溫度177 ℃.現(xiàn)拔 去活塞銷K(不漏氣),不計活塞與氣缸壁的摩擦. 當(dāng)活塞速度達(dá)到最大時,缸內(nèi)氣體的溫度為57 ℃,外界大氣壓為p0=1.0105 Pa.g=10 m/s2,求此時氣體柱的長度h.,圖3,解析 當(dāng)活塞速度達(dá)到最大時,氣體受力平衡,解得:h=22 cm.,答案 22 cm,二、理想氣體狀態(tài)方程的綜合應(yīng)用,例3 如圖4甲所示,一導(dǎo)熱性能良好、內(nèi)壁光滑的氣缸水平放置,橫截面積為S=210-3m2、質(zhì)量為m=4 kg、厚度不計的活塞與氣缸底部之間封閉了一部分理想氣體,此時活塞與氣缸底部之間的距離為24 cm,在活塞的右側(cè)12 c

6、m處有一對與氣缸固定連接的卡環(huán),氣體的溫度為300 K,大氣壓強(qiáng)p0=1.0105 Pa.現(xiàn)將氣缸豎直放置,如圖乙所示,取g=10 m/s2.求:,圖4,(1)活塞與氣缸底部之間的距離;,,答案 20 cm,(2)加熱到675 K時封閉氣體的壓強(qiáng).,解析 假設(shè)活塞能到達(dá)卡環(huán)處,則 T3=675 K,V3=36 cmS,得p3=1.5105 Pa>p2=1.2105 Pa 所以活塞到達(dá)卡環(huán)處,氣體壓強(qiáng)為1.5105 Pa.,答案 1.5105 Pa,,,自我檢測,,1,2,3,1,2,3,答案 D,2.(理想氣體狀態(tài)方程的基本應(yīng)用)鋼筒內(nèi)裝有3 kg氣體,溫度是-23 ℃,壓強(qiáng)為4 atm,如果

7、用掉1 kg后溫度升高到27 ℃,求筒內(nèi)氣體壓強(qiáng).,1,2,3,解析 將筒內(nèi)氣體看做理想氣體,以2 kg氣體為研究對象,設(shè)鋼筒的容積為V,,初狀態(tài):p1=4 atm,V1=2V/3,T1=250 K,,末狀態(tài):V2=V,T2=300 K,,1,2,3,3.(理想氣體狀態(tài)方程的綜合應(yīng)用)如圖5所示,豎直放置在水平面上的氣缸,其缸體質(zhì)量M=10 kg,活塞質(zhì)量m=5 kg,橫截面積S=210-3 m2,活塞上部的氣缸里封閉一部分理想氣體,下部有氣孔a與外界相通,大氣壓強(qiáng)p0=1.0105 Pa,活塞的下端與勁度系數(shù)k=2103 N/m的彈簧相連.當(dāng)氣缸內(nèi)氣體溫度為127 ℃時,彈簧的彈力恰好為零,此時缸內(nèi)氣柱長為L=20 cm.求當(dāng)缸內(nèi)氣體溫度升高到多少時,氣缸對地面的壓力為零.(g取10 m/s2,活塞不漏氣且與氣缸壁無摩擦),1,2,3,圖5,1,2,3,解析 缸內(nèi)氣體初狀態(tài):V1=LS=20S,,T1=(273+127) K=400 K.,1,2,3,氣缸和活塞整體受力平衡:kx=(m+M)g,,缸內(nèi)氣體體積V2=(L+x)S=27.5S,,1,2,3,解得:T2=1 100 K,即t=827 ℃,答案 827 ℃,課堂要點(diǎn)小結(jié),,

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