高中物理选修3-3第八章气体8.3理想气体状态方程导学案

江苏省徐州第一中学-1-学习内容8.3理想气体的状态方程学习目标1．知道什么是理想气体；2．理解一定质量理想气体状态方程的内容和表达式；3．能由气体的实验定律推导出一定质量理想气体状态方程；4．知道用理想气体状态方程解决问题的基本思路，并能解决有关问题。学习重、难点1．对“理想气体”这一概念的理解；2．理想气体的状态方程。学法指导[来源:学科网]自主、合作、探究知识链接1．波义耳定律；2．查理定律；3．盖吕萨克定律。学习过程用案人自我创新[自主学习]1、理想气体：（1）定义：（2）理想气体是从实际中抽象出来的物理模型，实际中（“存在”或“不存在”）。但在温度，压强的情况下，可把实际气体看作是理想气体。2、理想气体的状态方程：（1）状态方程：或。（2）试用条件：。（3）气体实验定律可看作是状态方程的特例：当m不变，T1=T2时玻意耳定律当m不变，V1=V2时查理定律当m不变，p1=p2时盖吕萨克定律（4）推广：气体密度与状态参量的关系；V=m代入状态方程，得111Tp=222Tp由此可知，气体的密度与成正比，与成反比。探究：1、气体三个状态参量p、V、T之间的数学表达式。2、理想气体的特点。理想气体：1、定义2、条件（实际气体可以看作理想气体的条件）理想气体方程：1、方程式2、推导过程3、适用条件4、特殊情况及推广江苏省徐州第一中学-2-例1、如图8.3—1所示，粗细均匀的一端封闭一端开口的U型玻璃管，当t1=31℃，大气压强p0=1atm时，两管水银面相平，这时左管被封闭气柱长l1=8cm。求：（1）当温度t2等于多少时，左管气柱长l2为9cm？（2）当温度达到上问中温度t2时，为使左管气柱长l3为8cm，则应在右管加多长水银柱？例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，再等温压缩例3某柴油机的汽缸容积为0.83×310m3，压缩前其中空气的温度为47C、压强为0.8×510Pa。在压缩冲程中，活塞把空气压缩到原体积的1/17，压强增大到40×105Pa，求这时空气的温度。图8.3—1江苏省徐州第一中学-3-达标检测1、1.下列说法正确的是（）A.玻意耳定律对任何压强都适用B.盖·吕萨克定律对任意温度都适用C.常温、常压下的各种气体，可以当做理想气体D.一定质量的气体，在压强不变的情况下，它的体积跟温度成正比2.对一定质量的理想气体，下列四种状态变化中，哪些是可能实现的（）A.增大压强时，体积增大，温度降低B.升高温度时，压强增大，体积减小C.降低温度时，压强增大，体积不变D.降低温度时，压强减小，体积增大3.向固定容器内充气，当气体压强为p，温度为27℃时气体的密度为ρ，当温度为327℃，气体压强为1.5P时，气体的密度为（）[来源:学科网]A.0.25ρB.0.5ρC.0.75ρD.ρ4.对于理想气体方程pV/T=恒量，下列叙述正确的是（）A.质量相同的不同种气体，恒量一定相同B.质量不同的不同种气体，恒量一定不相同C.摩尔数相同的任何气体，恒量一定相等D.标准状态下的气体，恒量一定相同[来源:Zxxk.Com]5.如图8.3—4所示，一导热性能良好的气缸吊在弹簧下，缸内被活塞封住一定质量的气体（不计活塞与缸壁摩擦），当温度升高到某一数值时，变化了的量有（）A.活塞高度hB.缸体高度HC.气体压强pD.弹簧长度L6.将一根质量可忽略的一端封闭的塑料管子插入液体中，在力F作用下保持平衡，在图8.3—5中H值的大小将与下列哪个量无关A.管子的半径B.大气压强C.液体的密度D.力F7.如图8.3—6所示，开口向下的竖直玻璃管的末端有一段水银柱，当玻璃管从竖直位置转过45。时，开口端的水银柱将A.从管的开口端流出一部分B.不发生变化C.沿着管子向上移动一段距离D.无法确定其变化8、定质量的理想气体，由状态A（1，3）沿直线AB变化到C（3，1），如图8.3—7所示，气体在A、B、C三个状态中的温度之比是A.1：1：1B.1：2：3C.3：4：3D.4：3：4图8.3—4图8.3—5图8.3—6图8.3—7江苏省徐州第一中学-4-9、一活塞将一定质量的理想气体封闭在水平固定放置的气缸内，开始时气体体积为V，温度27℃。活塞上施加压力,将气体体积压缩到2V/3，温度升高到57℃。设大气压强P0=1.0×510Pa，活塞与气缸壁摩擦不计。（1）求此时气体的压强；（2）保持温度不变，缓慢减小施加在活塞上的压力使气体体积恢复到V，求此时气体的压强。10、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？11、为了测定湖的深度，将一根试管开口向下缓缓压至湖底，测得进入管中的水的高度为管长的3/4，湖底水温为17C，湖面水温为37C，大气压强76cmHg。求湖深多少？学习反思布置作业1．完成这两节的“思考与练习”；江苏省徐州第一中学-5-参考答案例1：（1）取左管中气体为研究对象，初状态p1=1atm=76cmHg，T1=t1+273=304K，V1=l1S=8Scm3（设截面积为S），因为左管水银面下降1cm，右管水银面一定上升1cm，则左右两管高度差为2cm，因而末状态p2=（76+2）=78cmHg，V2=9Scm3。用p1v1/T1=p2v2/T2，代入数据76×8S/304=78×9S/T2，∴T2=351K从而知t2=78℃（2）在78℃情况下，气柱长从9cm减小到8cm。体积减小，压强一定增大即压强大于78cmHg，故一定右管加水银。由p1v1/T1=p3v3/T3，且V1=V3，T2=T3有：p3=p1T3/T1=76×（273+78）/（273+31）=87.75cmHg故应在右管加（87.75-76）=11.75cmHg例2、BD【解析】气体状态无论怎样变化，其pV/T比值却不能改变。A项中气体先经V↑p↓T不变的过程，再经T↓p↓的等容过程，压强降了再降，不可能回到初态的压强p值。B项中，T不变，V↓p↑后V不变，T↓p↓，压强增了之后又减小，可能会回到初态压强值p，即B正确。C项中，V不变，T↑p↑之后T不变，V↓p↑，压强增了再增，末态压强必大于初态压强值p，C项不可能实现。D项中，V不变，T↓p↓之后T不变，V↓p↑，压强先减后增，末态压强可能等于初态压强值p，D项正确，本题选B、D。例3：941.17k668.17摄氏度1、根据理想气体的定义可作出判断。答案：C2、由理想气体状态方程可作出判断。答案：BD3、由p/ρT=C可得。答案：C4、由pV=nRT可得。答案：C5、以气缸为研究对象受力分析，可知气体的压强不变；对气体受力分析可知，L不变，h不变，但H增加。答案：B6、对管子受力分析可得，F=ρ水gπr2H。答案：B7、水银柱产生的压强减小，封闭气体的压强增大，体积减小，故水银柱沿着管子上移。答案：C8、由理想气体状态方程可作出判断。答案：C9、1.65x510Pa1.1x510Pa江苏省徐州第一中学-6-10、（1）该题研究对象是什么？答案：混入水银气压计中的空气。（2）画出该题两个状态的示意图：（3）分别写出两个状态的状态参量：p1=758-738=20mmHgV1=80Smm3（S是管的横截面积）。T1=273+27=300Kp2=p-743mmHgV2=（738+80）S-743S=75Smm3T2=273+（-3）=270K解得p=762.2mmHg11、2.56m