《理想气体的状态方程》课件3解析

问题1.气体实验定律成立条件？一定质量的某种气体在压强不太大（相对大气压强），温度不太低（相对室温）时遵守。问题2.压强很大、温度很低时，情况如何？一定质量氦气p(105Pa)V(m3)pV(105Pa·m3)1.001.001.005001.36/5001.3610002.07/10002.07一定质量氦气p(105Pa)V(m3)pV(105Pa·m3)1.001.001.005001/5001.0010001/10001.00实验结果根据玻意耳定律计算结果•尽管如此，很多实际气体，特别是那些不容易液化的气化，如氢气、氧气、氮气、氦气等，在通常的温度和压强下，其性质与实验定律的结论符合得很好。▲理想气体•为了研究方便，可以设想一种气体，在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律，我们把这样的气体叫做理想气体。•理想气体是一种理想化模型①每个分子可看成弹性小球②气体分子本身大小可以忽略不计（质点）③除碰撞的瞬间外，气体分子之间没有相互作用力在温度不低于零下几十摄氏度、压强不超过大气压的几倍时，可以把实际气体当成理想气体来处理。理想气体分子间作用力为零，理想气体内能由分子动能决定。宏观上只与温度、物质的量有关，与体积无关。▲理想气体的状态方程假定一定质量的某种理想气体从状态A(pA、VA、TA)到达状态C(pC、VC，TC)思考：从AC有几条途径？p0VABC等温等容玻意耳定律：pV=C盖－吕萨克定律：V=CTCTpV查理定律：p=CT无关的常量），，是与（或TVpCCTpVTVpTVp2221111.一定质量的理想气体，由初状态（p1、V1、T1）变化到末状态（p2、V2、T2）时，两个状态的状态参量之间的关系为：方程具有普遍性)(TCpVT保持不变当温度)(VCTpV保持不变当体积)(pCTVp保持不变当压强两个重要推论22112211222111.TTppTpTp等压等温推论一222111.TVpTVpTpV推论二此方程反应了几部分气体从几个分状态合为一个状态（或相反）时各状态参量之间的关系2、任意质量的理想气体状态方程：PV＝nRT＝mRT/M(1)n为物质的量，R=8.31J/(mol·K)——摩尔气体恒量R=0.082atm·L/(mol·K)R=62400mmHg·L/(mol·K)(2)该式是任意质量的理想气体状态方程，又叫克拉伯龙方程•分别写出两个状态的状态参量解题思路流程•画出该题两个状态的示意图•该题研究对象是什么？1、（2分）对于一定量的理想气体，下列四个论述中正确的是（A）当分子热运动变剧烈时，压强必变大（B）当分子热运动变剧烈时，压强可以不变（C）当分子间的平均距离变大时，压强必变小（D）当分子间的平均距离变大时，压强必变大2、（2分）地面附近有一正在上升的空气团，它与外界的热交热忽略不计。已知大气压强随高度增加而降低，则该气团在此上升过程中（不计气团内分子间的势能）：A.体积减小，温度降低B.体积减小，温度不变C.体积增大，温度降低D.体积增大，温度不变如图，一定量的理想气体从状态a沿直线变化到状态b，在此过程中，其压强（）（A）逐渐增大（B）逐渐减小（C）始终不变（D）先增大后减小4、（2分）氧气钢瓶充气后压强高于外界大气压，假设缓慢漏气时瓶内外温度始终相等且保持不变，氧气分子之间的相互作用。在该漏气过程中瓶内氧气：A.分子总数减少，分子总动能不变B.密度降低，分子平均动能不变C.吸收热量，膨胀做功D.压强降低，不对外做功5、（3分）带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体。气体开始处于状态a，然后经过过程ab到达状态b或进过过程ac到状态c，b、c状态温度相同，如V-T图所示。设气体在状态b和状态c的压强分别为Pb、和PC,在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac，则A.PbPc，QabQacB.PbPc，QabQacC.PbPc，QabQacD.PbPc，QabQac6、（4分）如图为竖直放置的上细下粗密闭细管，水银柱将气体分隔为A、B两部分，初始温度相同．使A、B升高相同温度达到稳定后，体积变化量为ΔVa、ΔVb，压强变化量为ΔPa、ΔPb，对液面压力的变化量为ΔFa、ΔFb，则（）(A)水银柱向上移动了一段距离(B)ΔVa＜ΔVb(C)ΔPa＞ΔPb(D)ΔFa＝ΔFb先假设液柱不动7、（3分）活塞式抽气机气缸容积与被抽气的容器的容积相等，若被抽气的容器内原来的气体压强为1atm，当抽气机抽气5次后容器气体的压强将变为（），设抽气过程中气体的温度不变，且每抽完一次气后，抽气机气缸内气体全部被排出。（A）、1/16atm（B）、1/32atm（C）、1/243atm（A）、1/81atm8、（4分）已知地球半径约为6.4106m，空气的摩尔质量约为2.910－2kg/mol，一个标准大气压约为1.0105Pa。利用以上数据可估算出地球表面大气在标准状态下的体积为（）（A）41016m3（B）41018m3（C）41020m3（D）41022m324RpgVVMmolmol9、（4分）一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置。金属圆板A的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为θ，圆板的质量为M。不计圆板与容器内壁之间的摩擦。若大气压强为p0，则被圆板封闭在容器中的气体的压强p等于()(A)p0+(Mgcosθ)/s(B)(p0/cosθ)+[Mg/(scosθ)](C)p0+(Mgcos2θ)/s(D)p0+(Mg/s)10、（10分）如图所示，可沿气缸壁自由活动的活塞将密封的圆筒形气缸分隔成A、B两部分。活塞与气缸顶部有一弹簧相连。当活塞位于气缸底部时弹簧恰好无形变。开始时B内充有一定量的气体，A内是真空。B部分高度为L1=0.10米，此时活塞受到的弹簧作用力与重力的大小相等。现将整个装置倒置，假设温度不变，达到新的平衡后B部分的高度L2等于多少？设开始时B中压强为p1,气缸倒置达到平衡后B中压强为p2、分析活塞受力得：p1S＝kL1+Mg,p2S+Mg＝kL2,其中S为气缸横截面积,M为活塞质量,k为弹簧的倔强系数、由题给条件有：kL1＝Mg,玻意耳定律,p1L1＝p2L2,解得L2＝2L1＝0.2米11、（10分）一水银气压计中混进了空气，因而在27℃，外界大气压为758毫米汞柱时，这个水银气压计的读数为738毫米汞柱，此时管中水银面距管顶80毫米，当温度降至-3℃时，这个气压计的读数为743毫米汞柱，求此时的实际大气压值为多少毫米汞柱？代入有：分析与解：T1=27+273=300Kp1=758-738=20mmHgV1=80mmST2=273-3=270Kp2=p0-743mmHgV2=80-(743-738)mmS222111TVpTVpmmHg.pSpS276227075)743(300802000如图，在大气中有一水平放置的固定圆筒，它由a、b和c三个粗细不同的部分连接而成的，各部分的横截面积分别为2S、S/2和S。已知大气压强为p0，温度为Ｔ0。两活塞Ａ和Ｂ用一根长为4l的不可伸长的轻线相连，把温度为T0的空气密封在两活塞之间，此时两活塞的位置如图所示。现对被密封的气体加热，使其温度缓慢上升到Ｔ。若活塞与圆筒壁之间的摩擦可忽略，此时两活塞之间气体的压强可能为多少？12、（15分）解：设加热前，被密封气体的压强为p1,轻线的张力为f。因活塞处在静止状态，对Ａ活塞有02210fSpSp对B活塞有001fSpSp解得：01pp0f即被密封气体的压强与大气压强相等，细线处在拉直的松驰状态。这时气体的体积SlSlSlSlV421对气体加热时，被密封气体温度缓慢升高，两活塞一起向左缓慢移动。气体体积增大，压强保持p1不变，若持续加热，此过程会一直持续到活塞向左移动的距离等于l为此，这时气体体积SlSlSlV542设此时气体的温度为Ｔ2,由盖－吕萨克定律有0122TVTV解得：0245TT由此可知，当T≤T2=5T0/4时，气体压强p2=p0当T＞T2时，活塞已无法移动，被密封气体的体积保持V2不变，气体经历一等容升压过程。当气体的温度为T时，设其压强为p，由查理定律，即有20TpTp解得：0054pTTp0005454pTTpTT时，气体压强为即当