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高中物理人教版 (新课标)选修33 理想气体的状态方程背景图课件ppt
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这是一份高中物理人教版 (新课标)选修33 理想气体的状态方程背景图课件ppt，共34页。PPT课件主要包含了理想气体，气体实验定律，不太大，不太低，理想化，科学抽象，热力学温度，理想气体状态方程，答案－5℃，答案D等内容，欢迎下载使用。
第3讲 理想气体的状态方程
目标定位 1.了解理想气体的概念，并知道实际气体在什么情况下可以看成理想气体.2.掌握理想气体状态方程的内容和表达式，并能应用方程解决实际问题.
预习导学 梳理·识记·点拨
1.定义：在任何温度、任何压强下都严格遵从的气体.2.实际气体在压强 (相对大气压)、温度 (相对室温)时可当成理想气体处理.3.理想气体是一种 的模型，是对实际气体的 .
二、理想气体的状态方程
1.内容：一定 的某种理想气体，在从一个状态(p1、V1、T1)变化到另一个状态(p2、V2、T2)时，尽管p、V、T都可能改变，但是 跟体积的乘积与 的比值保持不变.
2.理想气体状态方程表达式： 或 ＝C(常量).
3.推导方法：(1)控制变量法.(2)选定状态变化法.4.成立条件：质量一定的理想气体.
课堂讲义 理解·深化·探究
1.理想气体(1)理解：理想气体是为了研究问题方便提出的一种理想化模型，是实际气体的一种近似，就像力学中质点、电学中点电荷模型一样，突出矛盾的主要方面，忽略次要方面，从而认识物理现象的本质，是物理学中常用的方法.
(2)特点：①严格遵守气体实验定律及理想气体状态方程.②理想气体分子本身的大小与分子间的距离相比可以忽略不计，分子可视为质点.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，理想气体的内能等于所有分子热运动动能之和，一定质量的理想气体内能只与温度有关.
2.理想气体状态方程与气体实验定律
3.应用状态方程解题的一般步骤(1)明确研究对象，即一定质量的理想气体；(2)确定气体在初、末状态的参量p1、V1、T1及p2、V2、T2；(3)由状态方程列式求解；(4)讨论结果的合理性.
例1 一水银气压计中混进了空气，因而在27 ℃、外界大气压为758 mmHg时，这个水银气压计的读数为738 mmHg，此时管中水银面距管顶80 mm，当温度降至－3 ℃时，这个气压计的读数为743 mmHg，求此时的实际大气压值为多少mmHg?
解析 画出该题初、末状态的示意图：
分别写出初、末状态的状态参量：p1＝758 mmHg－738 mmHg＝20 mmHgV1＝(80 mm)·S(S是管的横截面积)T1＝(273＋27) K＝300 Kp2＝p－743 mmHgV2＝(738＋80)mm·S－743(mm)·S＝75(mm)·ST2＝(273－3)K＝270 K
将数据代入理想气体状态方程：
解得p＝762.2 mmHg.
答案 762.2 mmHg
针对训练 内径均匀的L形直角细玻璃管，一端封闭，一端开口竖直向上，用水银柱将一定质量空气封存在封闭端内，空气柱长4 cm，水银柱高58 cm，进入封闭端长2 cm，如图1所示，温度是87 ℃，大气压强为75 cmHg，求：
(1)在图示位置空气柱的压强p1；
解析 p1＝p0＋ph＝(75＋58)cmHg＝133 cmHg.
答案 133 cmHg
(2)在图示位置，要使空气柱的长度变为3 cm，温度必须降低到多少度？
解析 对空气柱：初状态：p1＝133 cmHg，V1＝4S，T1＝(273＋87)K＝360 K.末状态：p2＝p0＋ph′＝(75＋57)cmHg＝132 cmHg，V2＝3S.
二、理想气体状态方程与气体图象
1.一定质量的理想气体的各种图象
2.理想气体状态方程与一般状态变化图象基本方法：化“一般”为“特殊”，如图2是一定质量的某种理想气体的状态变化过程A→B→C→A.
在V-T图线上，等压线是一簇延长线过原点的直线，过A、B、C三点作三条等压线分别表示三个等压过程，因pA′
A.一定不变 B.一定减小C.一定增大 D.不能判定怎样变化
解析 由题图可以看出气体从A到B的过程中，压强增大、温度升高，由理想气体状态方程 ＝C知V不确定，若BA的延长线过t轴上－273.15 ℃，则 恒定，V不变.现在题图中BA的延长线是否通过t轴上－273.15 ℃无法确定，故体积V的变化不确定.
借题发挥 分析状态变化的图象问题，要与状态方程结合起来，才能由某两个参量的变化情况确定第三个参量的变化情况，由 ＝恒量知，若气体在状态变化过程中pV之积不变，则温度不变；若 比值不变，则V不变；若 比值不变，则p不变，否则第三个参量发生变化.
针对训练 如图4所示，A、B两点代表一定质量理想气体的两个不同的状态，状态A的温度为TA，状态B的温度为TB.由图可知( )
A.TA＝2TB B.TB＝4TAC.TB＝6TA D.TB＝8TA
解析 从p-V图上可知TB>TA.为确定它们之间的定量关系，可以从pV图上的标度值代替压强和体积的大小，代入理想气体状态方程 ，即 ，故TB＝6TA.
对点练习 巩固·应用·反馈
理想气体状态方程的理解
1.对于一定质量的理想气体，下列状态变化中可能实现的是( )A.使气体体积增加而同时温度降低B.使气体温度升高，体积不变、压强减小C.使气体温度不变，而压强、体积同时增大D.使气体温度升高，压强减小，体积减小
解析 由理想气体状态方程 ＝恒量得A项中只要压强减小就有可能，故A项正确；
而B项中体积不变，温度与压强应同时变大或同时变小，故B项错；C项中温度不变，压强与体积成反比，故不能同时增大，故C项错；
D项中温度升高，压强减小，体积减小，导致 减小，故D项错误.
2.一定质量的理想气体，初始状态为p、V、T，经过一系列状态变化后，压强仍为p，则下列过程中可以实现的是( )A.先等温膨胀，再等容降温B.先等温压缩，再等容降温C.先等容升温，再等温压缩D.先等容降温，再等温压缩
解析 根据理想气体状态方程 ＝C，若经过等温膨胀，则T不变，V增加，p减小，再等容降温，则V不变，T降低，p减小，最后压强p肯定不是原来值，A错，同理可以确定C也错，正确选项为B、D.
理想气体状态变化的图象
3.如图5所示，在p-T坐标系中的a、b两点，表示一定质量的理想气体的两个状态，设气体在状态a时的体积为Va，密度为ρa，在状态b时的体积为Vb，密度为ρb，则( )A.Va>Vb，ρa>ρb B.VaVb，ρa<ρb D.Vaρb
解析 过a、b两点分别作它们的等容线，由于斜率ka>kb，所以Vaρb，故D正确.
4.在下列图中，不能反映一定质量的理想气体经历了等温变化→等容变化→等压变化后，又可以回到初始状态的图是( )
第3讲 理想气体的状态方程
目标定位 1.了解理想气体的概念，并知道实际气体在什么情况下可以看成理想气体.2.掌握理想气体状态方程的内容和表达式，并能应用方程解决实际问题.
预习导学 梳理·识记·点拨
1.定义：在任何温度、任何压强下都严格遵从的气体.2.实际气体在压强 (相对大气压)、温度 (相对室温)时可当成理想气体处理.3.理想气体是一种 的模型，是对实际气体的 .
二、理想气体的状态方程
1.内容：一定 的某种理想气体，在从一个状态(p1、V1、T1)变化到另一个状态(p2、V2、T2)时，尽管p、V、T都可能改变，但是 跟体积的乘积与 的比值保持不变.
2.理想气体状态方程表达式： 或 ＝C(常量).
3.推导方法：(1)控制变量法.(2)选定状态变化法.4.成立条件：质量一定的理想气体.
课堂讲义 理解·深化·探究
1.理想气体(1)理解：理想气体是为了研究问题方便提出的一种理想化模型，是实际气体的一种近似，就像力学中质点、电学中点电荷模型一样，突出矛盾的主要方面，忽略次要方面，从而认识物理现象的本质，是物理学中常用的方法.
(2)特点：①严格遵守气体实验定律及理想气体状态方程.②理想气体分子本身的大小与分子间的距离相比可以忽略不计，分子可视为质点.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，理想气体的内能等于所有分子热运动动能之和，一定质量的理想气体内能只与温度有关.
2.理想气体状态方程与气体实验定律
3.应用状态方程解题的一般步骤(1)明确研究对象，即一定质量的理想气体；(2)确定气体在初、末状态的参量p1、V1、T1及p2、V2、T2；(3)由状态方程列式求解；(4)讨论结果的合理性.
例1 一水银气压计中混进了空气，因而在27 ℃、外界大气压为758 mmHg时，这个水银气压计的读数为738 mmHg，此时管中水银面距管顶80 mm，当温度降至－3 ℃时，这个气压计的读数为743 mmHg，求此时的实际大气压值为多少mmHg?
解析 画出该题初、末状态的示意图：
分别写出初、末状态的状态参量：p1＝758 mmHg－738 mmHg＝20 mmHgV1＝(80 mm)·S(S是管的横截面积)T1＝(273＋27) K＝300 Kp2＝p－743 mmHgV2＝(738＋80)mm·S－743(mm)·S＝75(mm)·ST2＝(273－3)K＝270 K
将数据代入理想气体状态方程：
解得p＝762.2 mmHg.
答案 762.2 mmHg
针对训练 内径均匀的L形直角细玻璃管，一端封闭，一端开口竖直向上，用水银柱将一定质量空气封存在封闭端内，空气柱长4 cm，水银柱高58 cm，进入封闭端长2 cm，如图1所示，温度是87 ℃，大气压强为75 cmHg，求：
(1)在图示位置空气柱的压强p1；
解析 p1＝p0＋ph＝(75＋58)cmHg＝133 cmHg.
答案 133 cmHg
(2)在图示位置，要使空气柱的长度变为3 cm，温度必须降低到多少度？
解析 对空气柱：初状态：p1＝133 cmHg，V1＝4S，T1＝(273＋87)K＝360 K.末状态：p2＝p0＋ph′＝(75＋57)cmHg＝132 cmHg，V2＝3S.
二、理想气体状态方程与气体图象
1.一定质量的理想气体的各种图象
2.理想气体状态方程与一般状态变化图象基本方法：化“一般”为“特殊”，如图2是一定质量的某种理想气体的状态变化过程A→B→C→A.
在V-T图线上，等压线是一簇延长线过原点的直线，过A、B、C三点作三条等压线分别表示三个等压过程，因pA′
A.一定不变 B.一定减小C.一定增大 D.不能判定怎样变化
解析 由题图可以看出气体从A到B的过程中，压强增大、温度升高，由理想气体状态方程 ＝C知V不确定，若BA的延长线过t轴上－273.15 ℃，则 恒定，V不变.现在题图中BA的延长线是否通过t轴上－273.15 ℃无法确定，故体积V的变化不确定.
借题发挥 分析状态变化的图象问题，要与状态方程结合起来，才能由某两个参量的变化情况确定第三个参量的变化情况，由 ＝恒量知，若气体在状态变化过程中pV之积不变，则温度不变；若 比值不变，则V不变；若 比值不变，则p不变，否则第三个参量发生变化.
针对训练 如图4所示，A、B两点代表一定质量理想气体的两个不同的状态，状态A的温度为TA，状态B的温度为TB.由图可知( )
A.TA＝2TB B.TB＝4TAC.TB＝6TA D.TB＝8TA
解析 从p-V图上可知TB>TA.为确定它们之间的定量关系，可以从pV图上的标度值代替压强和体积的大小，代入理想气体状态方程 ，即 ，故TB＝6TA.
对点练习 巩固·应用·反馈
理想气体状态方程的理解
1.对于一定质量的理想气体，下列状态变化中可能实现的是( )A.使气体体积增加而同时温度降低B.使气体温度升高，体积不变、压强减小C.使气体温度不变，而压强、体积同时增大D.使气体温度升高，压强减小，体积减小
解析 由理想气体状态方程 ＝恒量得A项中只要压强减小就有可能，故A项正确；
而B项中体积不变，温度与压强应同时变大或同时变小，故B项错；C项中温度不变，压强与体积成反比，故不能同时增大，故C项错；
D项中温度升高，压强减小，体积减小，导致 减小，故D项错误.
2.一定质量的理想气体，初始状态为p、V、T，经过一系列状态变化后，压强仍为p，则下列过程中可以实现的是( )A.先等温膨胀，再等容降温B.先等温压缩，再等容降温C.先等容升温，再等温压缩D.先等容降温，再等温压缩
解析 根据理想气体状态方程 ＝C，若经过等温膨胀，则T不变，V增加，p减小，再等容降温，则V不变，T降低，p减小，最后压强p肯定不是原来值，A错，同理可以确定C也错，正确选项为B、D.
理想气体状态变化的图象
3.如图5所示，在p-T坐标系中的a、b两点，表示一定质量的理想气体的两个状态，设气体在状态a时的体积为Va，密度为ρa，在状态b时的体积为Vb，密度为ρb，则( )A.Va>Vb，ρa>ρb B.Va
解析 过a、b两点分别作它们的等容线，由于斜率ka>kb，所以Va
4.在下列图中，不能反映一定质量的理想气体经历了等温变化→等容变化→等压变化后，又可以回到初始状态的图是( )
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