高二物理 选修3-3 8.3 理想气体的状态方程

学习目标：1.理解理想气体的定义及实际意义。2.理想气体状态方程的推导。3.综合应用理想气体定律解决实际问题。回顾气体三定律等温变化玻意耳定律：PV=C等压变化盖－吕萨克定律：CTV等容变化查理定律：CTP问题：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。一定质量氦气p(105Pa)V(m3)pV(105Pa·m3)1.001.001.005001/5001.0010001/10001.00根据玻意耳定律计算结果一定质量氦气p(105Pa)V(m3)pV(105Pa·m3)1.001.001.005001.36/5001.3610002.07/10002.07实验结果一、理想气体1、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。3、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2、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。假定一定质量的某种气体从状态A(PA，VA，TA)到达状态C(PC，VC，TC)P/atm0V/m3ABC12341234若TA=300k，求Tc=？D等温等容P/atm0V/m3ABC12341234TA=TBA(PA，VA，TA)（4atm,2m3,300K）先等温再等容B(PB，VB，TB)（2atm,4m3,300K）C(PC，VC，TC)（3atm,4m3,）VB=VCTC=450K450KPAVA=PBVBCCBBTPTPP/atm0V/m312341234BACTA=TB如果气体直接状态A到达状态C，可不可以有一个方程直接解决呢？PAVA=PBVBVB=VCPAVA=PBVCCCBBTPTPCCABTPTPTA=TBCCCAAATPVTVPCCCAAATVPTVP玻意耳定律：pV=C1CTpV盖－吕萨克定律：3CTV查理定律：2CTP这一公式正确么？如何验证？P/atm0V/m3AC12341234A(PA，VA，TA)（4atm,2m3,300K）C(PC，VC，TC)（3atm,4m3,）222111TVPTVPCTPV或CCCAAATVPTVPCTmatmKmatm334330024TC=450K450KCTpVTVpTVp或2221111.一定质量的理想气体的状态方程：方程具有普遍性)(TCpVT保持不变当温度)(VCTpV保持不变当体积)(pCTVp保持不变当压强二、理想气体的状态方程科学，每当解决一个问题就会发现若干新问题，如此科学才能不断进步。新问题:PV=CT,C是一个与P、V、T无关的常数，那C与什么有关？提出假设数学推理实验验证解释数据同行交流发表论文nRTPV克拉伯龙方程n气体物质的量单位：molP气体压强单位：PaV气体压体积单位：m3T气体温度单位：Kn是气体物质的量R是常数，8.31J/(mol·K)0AA(PA，VA，TA)(1.5×104Pa，1m3，200K)DDDAAATVPTVPKmPKmPaD40032001105.1334T/102KV/m3123412345CBDD(PD，VD，TD)(?，3m3，400K)PaPD4102.理想气体状态方程的应用例题：一定质量的理想气体由状态A变化到状态D，状态A的压强1.5×104Pa，状态D的压强是？确定两个状态的状态参量解题思路流程确定初末状态确定研究对象科学知识总是要会转化为技术，应用于生产。理想气体的状态方程有什么应用呢？练习：护士为病人输液时，必须排尽输液管中的空气，否则空气泡进入血管后会随着血液向前流动，而当流到口径较细的血管时，会出现“栓塞”阻碍血液的流动，造成严重的医疗事故。某病人的体温为37℃，舒张压为80mmHg，收缩压为120mmHg，假设一护士在为病人输液时，一时疏忽将一个大气压，体积为0.01cm3，温度为27℃的空气泡打入静脉血管，当空气泡随血液流到横截面积为1mm2的血管时，产生“栓塞”的最小长度为多少？6.54cm打气筒、商场门口的充气广告，气枪，充气玩具，气球。总结：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体叫做理想气体。222111TVPTVPCTPV或C是与P、V、T无关的常数。在温度不低于零下几十摄氏度、压强不超过大气压几倍时，把实际气体当成理想气体来处理，误差很小。高考链接：2014新课标Ⅱ如图所示，两气缸AB粗细均匀，等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通；A的直径为B的2倍，A上端封闭，B上端与大气连通；两气缸除A顶部导热外，其余部分均绝热。两气缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a、b，活塞下方充有氮气，活塞a上方充有氧气；当大气压为P0，外界和气缸内气体温度均为7℃且平衡时，活塞a离气缸顶的距离是气缸高度的1/4，活塞b在气缸的正中央。（ⅰ）现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b升至顶部时，求氮气的温度；（ⅱ）继续缓慢加热，使活塞a上升，当活塞a上升的距离是气缸高度的1/16时，求氧气的压强。（ⅰ）320K（ⅱ）4P0/3高考链接：2013新课标Ⅱ如图，一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置。玻璃管的下部封有长=25.0cm的空气柱，中间有一段长为=25.0cm的水银柱，上部空气柱的长度=40.0cm。已知大气压强为P0=75.0cmHg。现将一活塞（图中未画出）从玻璃管开口处缓缓往下推，使管下部空气柱长度变为=20.0cm。假设活塞下推过程中没有漏气，求活塞下推的距离。15.0cm