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8 3 理想氣體的狀態(tài)方程 教學目標 知識與能力1 知識要求 1 初步理解 理想氣體 的概念 2 掌握運用玻意耳定律和查理定律推導理想氣體狀態(tài)方程的過程 熟記理想氣體狀態(tài)方程的數(shù)學表達式 并能正確運用理想氣體狀態(tài)方程解答有關簡單問題 3 熟記蓋 呂薩克定律及數(shù)學表達式 并能正確用它來解答氣體等壓變化的有關問題 2 通過推導理想氣體狀態(tài)方程及由理想氣體狀態(tài)方程推導蓋 呂薩克定律的過程 培養(yǎng)學生嚴密的邏輯思維能力 3 通過用實驗驗證蓋 呂薩克定律的教學過程 使學生學會用實驗來驗證成正比關系的物理定律的一種方法 并對學生進行 實踐是檢驗真理唯一的標準 的教育 重點 難點分析1 理想氣體的狀態(tài)方程是本節(jié)課的重點 因為它不僅是本節(jié)課的核心內(nèi)容 還是中學階段解答氣體問題所遵循的最重要的規(guī)律之一 2 對 理想氣體 這一概念的理解是本節(jié)課的一個難點 因為這一概念對中學生來講十分抽象 而且在本節(jié)只能從宏觀現(xiàn)象對 理想氣體 給出初步概念定義 只有到后兩節(jié)從微觀的氣體分子動理論方面才能對 理想氣體 給予進一步的論述 另外在推導氣體狀態(tài)方程的過程中用狀態(tài)參量來表示氣體狀態(tài)的變化也很抽象 學生理解上也有一定難度 教具1 氣體定律實驗器 燒杯 溫度計等 一 理想氣體 假設這樣一種氣體 它在任何溫度和任何壓強下都能嚴格地遵循氣體實驗定律 我們把這樣的氣體叫做 理想氣體 理想氣體具有以下特點 1 氣體分子是一種沒有內(nèi)部結構 不占有體積的剛性質點 2 氣體分子在運動過程中 除碰撞的瞬間外 分子之間以及分子和器壁之間都無相互作用力 3 分子之間和分子與器壁之間的碰撞 都是完全彈性碰撞 除碰撞以外 分子的運動是勻速直線運動 各個方向的運動機會均等 理想氣體是不存在的 1 在常溫常壓下 大多數(shù)實際氣體 尤其是那些不易液化的氣體都可以近似地看成理想氣體 2 在溫度不低于負幾十攝氏度 壓強不超過大氣壓的幾倍時 很多氣體都可當成理想氣體來處理 3 理想氣體的內(nèi)能僅由溫度和分子總數(shù)決定 與氣體的體積無關 二 推導理想氣體狀態(tài)方程 對于一定質量的理想氣體的狀態(tài)可用三個狀態(tài)參量p V T來描述 且知道這三個狀態(tài)參量中只有一個變而另外兩個參量保持不變的情況是不會發(fā)生的 換句話說 若其中任意兩個參量確定之后 第三個參量一定有唯一確定的值 它們共同表征一定質量理想氣體的唯一確定的一個狀態(tài) 假定一定質量的理想氣體在開始狀態(tài)時各狀態(tài)參量為 p1 V1 T1 經(jīng)過某變化過程 到末狀態(tài)時各狀態(tài)參量變?yōu)?p2 V2 T2 這中間的變化過程可以是各種各樣的 假設有兩種過程 第一種 從 p1 V1 T1 先等溫并使其體積變?yōu)閂2 壓強隨之變?yōu)閜c 此中間狀態(tài)為 pc V2 T1 再等容并使其溫度變?yōu)門2 則其壓強一定變?yōu)閜2 則末狀態(tài) p2 V2 T2 第二種 從 p1 V1 T1 先等容并使其溫度變?yōu)門2 則壓強隨之變?yōu)閜 c 此中間狀態(tài)為 p c V1 T2 再等溫并使其體積變?yōu)閂2 則壓強也一定變?yōu)閜2 也到末狀態(tài) p2 V2 T2 根據(jù)玻意耳定律和查理定律 分別按兩種過程 自己推導理想氣體狀態(tài)過程 即要求找出p1 V1 T1與p2 V2 T2間的等量關系 三 理想氣體的狀態(tài)方程 一定質量的理想氣體的壓強 體積的乘積與熱力學溫度的比值是一個常數(shù) 使用條件 一定質量的某種理想氣體 恒量由兩個因素決定 1 理想氣體的質量 2 理想氣體的種類 氣體的物質的量決定 不同種類的理想氣體 具有相同的狀態(tài) 同時具有相同的物質的量 這個恒量就相同 例題一 例題二 一水銀氣壓計中混進了空氣 因而在27 外界大氣壓為758毫米汞柱時 這個水銀氣壓計的讀數(shù)為738毫米汞柱 此時管中水銀面距管頂80毫米 當溫度降至 3 時 這個氣壓計的讀數(shù)為743毫米汞柱 求此時的實際大氣壓值為多少毫米汞柱 引導學生按以下步驟解答此題 1 該題研究對象是什么 混入水銀氣壓計中的空氣 2 畫出該題兩個狀態(tài)的示意圖 3 分別寫出兩個狀態(tài)的狀態(tài)參量 p1 758 738 20mmHgV1 80Smm3 S是管的橫截面積 T1 273 27 300Kp2 p 743mmHgV2 738 80 S 743S 75Smm3 T2 273 3 270K 解得p 762 2mmHg