第8章 3 理想气体的状态方程-2021-2022学年高中物理选修3-3【名师导航】同步Word教参(人教版)

3　理想气体的状态方程 [学习目标]　1.知道理想气体的模型，并知道实验气体在什么情况下可以看成理想气体．(重点)2.学会用气体实验定律推导出理想气体的状态方程．(重点)3.掌握理想气体状态方程的内容、表达式及物理意义．(重点、难点)4.学会应用理想气体状态方程解决实际问题．(重点、难点) 一、理想气体 1．理想气体 在任何温度、任何压强下都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的条件下，把实际气体当做理想气体来处理． 二、理想气体的状态方程 1．内容 一定质量的某种理想气体，在从状态1变化到状态2时，尽管p、V、T都可能改变，但是压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变． 2．表达式 (1)＝；(2)＝C. 3．成立条件 一定质量的理想气体． 4．理想气体状态方程与实验定律的关系 (1)当一定质量理想气体温度不变时，由理想气体状态方程得pV＝C，即玻意耳定律． (2)当一定质量理想气体体积不变时，由理想气体状态方程得＝C，即查理定律． (3)当一定质量理想气体压强不变时，由理想气体状态方程得＝C，即盖—吕萨克定律． 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)实际气体在常温常压下可看作理想气体． (√) (2)能严格遵守气体实验定律的气体是理想气体． (√) (3)理想气体在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律． (√) (4)一定质量的理想气体从状态1变化到状态2，经历的过程不同，状态参量的变化不同． (×) (5)一定质量的气体，体积、压强、温度都可以变化． (√) 2．(多选)关于理想气体，下列说法正确的是(　　) A．理想气体能严格遵守气体实验定律 B．实际气体在温度不太高、压强不太大的情况下，可看成理想气体 C．实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下，可看成理想气体 D．所有的实际气体在任何情况下，都可以看成理想气体 E．一定质量的理想气体内能的变化只与温度有关 ACE　[理想气体是在任何温度、任何压强下都能遵守气体实验定律的气体，A选项正确．它是实际气体在温度不太低、压强不太大情况下的抽象，故C正确；理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力，故无分子势能的变化，故E正确．] 3.一定质量的理想气体，封闭在有活塞的汽缸中，气体从状态a出发，经历ab、bc、cd、da四个过程回到状态a，各过程的压强p与温度T的关系如图所示，其中是等容过程的是__________． [解析]　从图象中看，一定质量的气体，在由状态a到状态b的过程中满足关系式＝，所以a→b过程是等容过程；对于c→d的过程，由题图可见，有＝，所以c→d过程也是等容过程． [答案]　ab、cd 理想气体状态方程 1．理想气体状态方程与气体实验定律 ＝⇒ 由此可见，三个气体实验定律是理想气体状态方程的特例． 2．理想气体状态方程的应用要点 (1)选对象：根据题意，选出所研究的某一部分气体，这部分气体在状态变化过程中，其质量必须保持一定． (2)找参量：找出作为研究对象的这部分气体发生状态变化前后的一组p、V、T数值或表达式，压强的确定往往是个关键，常需结合力学知识(如力的平衡条件或牛顿运动定律)才能写出表达式． (3)认过程：过程表示两个状态之间的一种变化式，除题中条件已直接指明外，在许多情况下，往往需要通过对研究对象跟周围环境的相互关系的分析中才能确定，认清变化过程是正确选用物理规律的前提． (4)列方程：根据研究对象状态变化的具体方式，选用理想气体状态方程或某一实验定律，代入具体数值，T必须用热力学温度，p、V的单位要统一，最后分析讨论所得结果的合理性及其物理意义． 【例1】　如图，绝热汽缸A与导热汽缸B横截面积相同，均固定于地面，由刚性杆连接的绝热活塞与两汽缸间均无摩擦．两汽缸内都装有处于平衡状态的理想气体，开始时体积均为V0、温度均为T0，缓慢加热A中气体，停止加热达到稳定后，A中气体压强变为原来的1.2倍，设环境温度始终保持不变，求汽缸A中气体的体积VA和温度TA. 思路点拨：(1)汽缸B导热，B中气体初、末状态温度相等，发生的量等温变化． (2)刚性杆连接绝热活塞，且A、B两个汽缸面积相等，因此A、B体积之和不变，而VA＋VB＝2V0. [解析]　设初态压强为p0，膨胀后A、B压强相等，均为1.2p0. B中气体始末状态温度相等，则有p0V0＝1.2p0(2V0－VA) VA＝V0. A部分气体满足＝ 解得TA＝1.4T0. [答案]　V0　1.4T0 对于一定质量的理想气体，由状态方程＝C可知，当其中一个状态参量发生变化时，一定会引起另外一个状态参量发生变化或另外两个状态参量都发生变化．分析时抓住三个状态参量之间的物理关系是解决此类问题的关键． 1．一个