专题二 理想气体的状态方程-新教材高中物理选择性必修第三册【新课程同步训练】学习手册（人教版）

第二章 气体、 固体和液体 学 知 识 梳 理 知识点 1 理想气体 1. 定义： 在任何温度、 任何压强下都严格遵从气 体实验定律的气体。 2. 理想气体与实际气体： 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。 知识点 2 理想气体的状态方程 1. 内容： 一定质量的某种理想气体， 在从一个状 查理定律 p C T C = p B T B ， 得 p C = p B T B T C = 1.5×10 5 300 ×400 Pa= 2×10 5 Pa 。 在图乙中的图 像如图丙所示。 答案： （ 1 ） A→B 过程中 压强不变， T A =200 K （ 2 ） 见解析 题型 4 气体实验定律的微观解释 例 5 （多选 ） 如图所示 ， 质量为 m 的活塞将 一定质量的气体封闭 在汽缸内， 活塞与汽 缸壁之间无摩擦。 a 态是汽缸放在冰水混 合物中气体达到的平衡状态， b 态是汽缸 从容器中移出后， 在室温 （ 27 ℃ ） 中达到 的平衡状态。 气体从 a 态变化到 b 态的过 程中大气压强保持不变。 若忽略气体分子 之间的势能， 下列说法中正确的是 （ ） A. 与 b 态相比， a 态的气体分子在单位时间内撞 击活塞的个数较多 B. 与 a 态相比， b 态的气体分子在单位时间内对 活塞的冲击力较大 C. a 、 b 两态的气体分子对活塞的冲击力相等 D. 从 a 态到 b 态， 气体的平均动能增加， 气体的 密度增加 解析： 封闭气体压强： p 气 =p 0 ＋ M 缸 g S ， 大气压没有变 化， 活塞重力一定， 封闭气体压强不变， 故从 a 态到 b 态是等压变化， 根据盖—吕萨克定律 V 1 T 1 = V 2 T 2 ， 温度 升高， 体积变大。 体积变大， 气体分子在单位时间内 撞击活塞的个数变少， A 正确； 压强不变， 气体分子 在单位时间内对活塞的冲击力不变， B 错误， C 正 确； 温度升高， 气体的平均动能增加， 气体的体积增 加， 密度减小， D 错误。 答案： AC （ 1 ） 图线上的某一点表示的是一定质量气体的 一个平衡状态； 图线上的某一线段表示的 是一定质量的气体状态变化的过程。 （ 2 ） 应用图像解决问题时， 要注意数学公式与 图像的转换， 图像与物理过程、 物理意义 之间的关系。 （ 3 ） 在图形转换时， 关键是要明确状态的各个参 量， 并正确分析出各过程的性质及图像特点。 丙 例 4 题图 p/×10 5 Pa T/K 2.0 1.5 1.0 0.5 0 100 200 300 400 A B C 专题二 理想气体的状态方程 方法总结 例 5 题图 a b 首先分清两个状态下三个宏观状态参量中哪 个是已知， 哪个需要根据气体实验定律去确定， 三个宏观状态参量如何变化， 再根据宏观表现与 微观量之间的对应性， 找出微观因素。 其中， 两 个状态下， 分析活塞受力， 根据平衡条件得出气 体的压强不变是解决本题的突破口， 冰水混合物 的温度为 0℃ ， 从 a 态到 b 态温度升高。 思路点拨 对于这类定性判断问题， 掌握两个途径进 行分析： 一是从宏观角度， 根据气体实验定律 确定气体状态参量如何变化； 二是从微观角度 分析找出对应关系。 方法总结 29 学 第三册 （人教版）高中物理选择性必修 态变化到另一个状态时， 压强跟体积的乘积与 热力学温度的比值保持不变。 2. 公式： p 1 V 1 T 1 = p 2 V 2 T 2 或 pV T =C （恒量）。 C 与气体种 类、 质量有关。 3. 适用条件： 一定质量的理想气体。 要 点 突 破 要点 1 对理想气体的理解 1. 宏观上讲， 理想气体是指在任何条件下始终遵 守气体实验定律的气体。 实际气体在压强不太 大、 温度不太低的条件下， 可视为理想气体。 2. 微观上讲， 气体分子本身没有体积， 即认为它所占 据的空间都是可以被压缩的空间。 理想气体的分子 间除碰撞外无其他作用力， 气体的分子势能为零。 3. 理想气体是为了研究问题方便而提出的一种理想 模型， 是实际气体的一种近似， 实际上并不存在， 就像力学中的质点、 电学中的点电荷模型一样。 要点 2 对理想气体状态方程的理解 1. 理想气体状态方程 （ 1 ） 内容： 一定质量的某种理想气体， 在从一个状 态变化到另一个状态时， 压强跟体积的乘积 与热力学温度的比值保持不变。 （ 2 ） 公式： p 1 V 1 T 1 = p 2 V 2 T 2 或 pV T =C 。 C 是与气体种类、 质量有关的恒量。 （ 3 ） 说明： 该方程是在理想气体质量不变的条件下 才适用， 是一定质量理想气体三个状态参量