2019-2020学年度粤教版选修3-3 2.6气体状态参量 教案(9)
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○2分子间有相互作用的引力和斥力,但分子力相对于分子的弹性碰撞时的冲力很小,也可以忽略。

○3一定质量的气体,在温度不变时,如果压强不太大,气体分子自身体积可忽略,玻意耳定律成立,但在压强足够大时,气体体积足够小而分子本身不能压缩,分子体积显然不能忽略,这样,玻意耳定律也就不成立了。

○4一定质量的气体,在体积不变时,如果温度足够低,分子动能非常小,与碰撞时的冲力相比,分子间分子力不能忽略,因此查理定律亦不成立了。

总结规律:设想有这样的气体,气体分子本身体积完全可以忽略,分子间的作用力完全等于零,也就是说,气体严格遵守实验定律。这样的气体就叫做理想气体。

  a.实际的气体,在温度不太低、压强不太大时,可以近似为理想气体。

  b.理想气体是一个理想化模型,实际气体在压强不太大、温度不太低的情况下可以看作是理想气体.

二、理想气体的状态方程

情景设置:理想气体状态方程是根据气体实验定律推导得到的。如图所示,一定质量的理想气体由状态1(T1、p1、v1)变化到状态2(T2、p2、v2),各状态参量变化有什么样的变化呢?我们可以假设先让气体由状态1(T1、p1、v1)经等温变化到状态c(T1、pc、v2),再经过等容变化到状态2(T2、p2、v2)。

推导过程:状态A→状态B,等温变化,由玻意耳定律:

  状态B→状态C,等容变化,由查理定律:

  两式消去,得

  又 ,

  代入上式得

  上式即为状态A的三个参量pA、VA、TA与状态C的三个参量pC、VC、TC的关系。

总结规律:(1)内容:一定质量的理想气体,在状态发生变化时,它的压强P和体积V的乘积与热力学温度T的比值保持不变,总等于一个常量。这个规律叫做一定质量的理想气体状态方程。

  (2)公式:设一定质量的理想气体从状态1(p1、V1、T1)变到状态2(p2、V2、T2)则有表达式: 或= 恒量

  适用条件:①一定质量的理想气体;②一定质量的实际气体在压强不太高,温度不太低的情况下也可使用。

能力创新思维

例1.某个汽缸中有活塞封闭了一定质量的空气,它从状态A变化到状态B,其压强p和温度T的关系如图所示,则它的体积 ( )

  A.增大

  B.减小

  C.保持不变

  D.无法判断

解析:根据理想气体状态方程恒量,由图可知,气体从A变化到B的过程中温度T保持不变,压强p增大,则体积v一定变小。本题正确选项是:B.

拓展:物理学中可以用图象来分析研究物理过程中物理量的变化关系,也可以用图象来描述物理量的变化关系,也就是说图象可以作为一种表达方式,本题中的图象给了我们气体状态变化的信息,要学会从图中寻找已知条件,然后根据理想气体状态方程作出判断。