2018-2019學(xué)年高中物理 第八章 氣體 課時3 理想氣體的狀態(tài)方程課件 新人教版選修3-3.ppt

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1、,,第八章,,氣 體,目標(biāo)定位,,1.了解理想氣體的模型，并知道實(shí)際氣體看成理想氣體的條件. 2.掌握理想氣體狀態(tài)方程，知道理想氣體狀態(tài)方程的推導(dǎo)過程. 3.能利用理想氣體狀態(tài)方程分析解決實(shí)際問題.,學(xué)案3 理想氣體的狀態(tài)方程,,知識探究,,自我檢測,一、理想氣體,玻意耳定律、查理定律、蓋—呂薩克定律等氣體實(shí)驗(yàn)定律都是在壓強(qiáng)不太大(相對大氣壓強(qiáng))、溫度不太低(相對室溫)的條件下總結(jié)出來的.那么當(dāng)壓強(qiáng)很大、溫度很低時，氣體還遵守該實(shí)驗(yàn)定律嗎？ 答案 在高壓、低溫狀態(tài)下，氣體狀態(tài)發(fā)生改變時，將不會嚴(yán)格遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律了.因?yàn)樵诟邏?、低溫狀態(tài)下，氣體的狀態(tài)可能已接近或達(dá)到液態(tài)，故氣體實(shí)驗(yàn)定律將不再

2、適用.,問題設(shè)計(jì),,,知識探究,1.理想氣體：在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體. 2.理想氣體是一種 模型，是對實(shí)際氣體的科學(xué)抽象. 3.理想氣體分子除碰撞外，無相互作用的引力和斥力，故無 ，一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能只與 有關(guān).,理想化,分子勢能,要點(diǎn)提煉,溫度,4.實(shí)際氣體，特別是那些不容易液化的氣體，如氫氣、氧氣、氮?dú)?、氦氣等，在壓?qiáng) (不超過大氣壓強(qiáng)的幾倍)、溫度 (不低于零下幾十?dāng)z氏度)時，才可以近似地視為理想氣體.,不太大,不太低,二、理想氣體的狀態(tài)方程,如圖1所示，一定質(zhì)量的某種理想氣體從狀態(tài)A 到B經(jīng)歷了一個等溫過程，又從狀態(tài)B到C經(jīng)歷 了一

3、個等容過程，請推導(dǎo)狀態(tài)A的三個參量pA、 VA、TA和狀態(tài)C的三個參量pC、VC、TC之間的關(guān)系.,問題設(shè)計(jì),圖1,答案 從A→B為等溫變化過程，根據(jù)玻意耳定律可得pAVA＝pBVB ①,,由題意可知：TA＝TB ③,VB＝VC ④,,p1V1＝p2V2,要點(diǎn)提煉,,,,3.應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程解題的一般思路 (1)確定研究對象，即一定質(zhì)量的理想氣體 (2)確定氣體的初、末狀態(tài)參量p1、V1、T1和p2、V2、T2，并注意單位的統(tǒng)一. (3)由狀態(tài)方程列式求解. (4)討論結(jié)果的合理性.,,,典例精析,一、理想氣體狀態(tài)方程的基本應(yīng)用,例1 如圖2所示，粗細(xì)均勻

4、一端封閉一端開口 的U形玻璃管，當(dāng)t1＝31 ℃，大氣壓強(qiáng)p0＝76 cm Hg時，兩管水銀面相平，這時左管被封閉的氣 柱長L1＝8 cm，則當(dāng)溫度t2是多少時，左管氣柱L2 為9 cm?,圖2,解析 初狀態(tài)：p1＝p0＝76 cmHg， V1＝L1S＝8 cmS，T1＝304 K； 末狀態(tài)：p2＝p0＋2 cmHg＝78 cmHg， V2＝L2S＝9 cmS，T2＝？,解得：T2＝351 K，則t2＝(351－273) ℃＝78 ℃. 答案 78 ℃,例2 如圖3所示，一氣缸豎直放置，橫截面積S＝50 cm2，質(zhì)量m＝10 kg的活塞將一定質(zhì)量的氣體封閉在缸 內(nèi)，氣體柱長h0＝15 cm，活

5、塞用銷子銷住，缸 內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p1＝2.4105 Pa，溫度177 ℃.現(xiàn)拔 去活塞銷K(不漏氣)，不計(jì)活塞與氣缸壁的摩擦. 當(dāng)活塞速度達(dá)到最大時，缸內(nèi)氣體的溫度為57 ℃，外界大氣壓為p0＝1.0105 Pa.g＝10 m/s2，求此時氣體柱的長度h.,圖3,解析 當(dāng)活塞速度達(dá)到最大時，氣體受力平衡,解得：h＝22 cm.,答案 22 cm,二、理想氣體狀態(tài)方程的綜合應(yīng)用,例3 如圖4甲所示，一導(dǎo)熱性能良好、內(nèi)壁光滑的氣缸水平放置，橫截面積為S＝210－3m2、質(zhì)量為m＝4 kg、厚度不計(jì)的活塞與氣缸底部之間封閉了一部分理想氣體，此時活塞與氣缸底部之間的距離為24 cm，在活塞的右側(cè)12 c

6、m處有一對與氣缸固定連接的卡環(huán)，氣體的溫度為300 K，大氣壓強(qiáng)p0＝1.0105 Pa.現(xiàn)將氣缸豎直放置，如圖乙所示，取g＝10 m/s2.求：,圖4,(1)活塞與氣缸底部之間的距離；,,答案 20 cm,(2)加熱到675 K時封閉氣體的壓強(qiáng).,解析 假設(shè)活塞能到達(dá)卡環(huán)處，則 T3＝675 K，V3＝36 cmS,得p3＝1.5105 Pa>p2＝1.2105 Pa 所以活塞到達(dá)卡環(huán)處，氣體壓強(qiáng)為1.5105 Pa.,答案 1.5105 Pa,,,自我檢測,,1,2,3,1,2,3,答案 D,2.(理想氣體狀態(tài)方程的基本應(yīng)用)鋼筒內(nèi)裝有3 kg氣體，溫度是－23 ℃，壓強(qiáng)為4 atm，如果

7、用掉1 kg后溫度升高到27 ℃，求筒內(nèi)氣體壓強(qiáng).,1,2,3,解析 將筒內(nèi)氣體看做理想氣體，以2 kg氣體為研究對象，設(shè)鋼筒的容積為V，,初狀態(tài)：p1＝4 atm，V1＝2V/3，T1＝250 K，,末狀態(tài)：V2＝V，T2＝300 K，,1,2,3,3.(理想氣體狀態(tài)方程的綜合應(yīng)用)如圖5所示，豎直放置在水平面上的氣缸，其缸體質(zhì)量M＝10 kg，活塞質(zhì)量m＝5 kg，橫截面積S＝210－3 m2，活塞上部的氣缸里封閉一部分理想氣體，下部有氣孔a與外界相通，大氣壓強(qiáng)p0＝1.0105 Pa，活塞的下端與勁度系數(shù)k＝2103 N/m的彈簧相連.當(dāng)氣缸內(nèi)氣體溫度為127 ℃時，彈簧的彈力恰好為零，此時缸內(nèi)氣柱長為L＝20 cm.求當(dāng)缸內(nèi)氣體溫度升高到多少時，氣缸對地面的壓力為零.(g取10 m/s2，活塞不漏氣且與氣缸壁無摩擦),1,2,3,圖5,1,2,3,解析 缸內(nèi)氣體初狀態(tài)：V1＝LS＝20S，,T1＝(273＋127) K＝400 K.,1,2,3,氣缸和活塞整體受力平衡：kx＝(m＋M)g，,缸內(nèi)氣體體積V2＝(L＋x)S＝27.5S，,1,2,3,解得：T2＝1 100 K，即t＝827 ℃,答案 827 ℃,課堂要點(diǎn)小結(jié),,