专题8.3+理想气体的状态方程-2017-2018学年高二物理人教版（选修3-3）+Word版含解析.docVIP

第八章 气体 第3节 理想气体的状态方程 一、理想气体 1．定义：在任何温度、任何压强下都遵从_____________的气体叫做理想气体 2．实际气体可视为理想气体的条件： 实际气体在温度不太________（不低于零下几十摄氏度）、压强不太________（不超过大气压的几倍）时，可以当成理想气体。 二、理想气体的状态方程 1．内容：一定________的某种________气体，在从一个状态变化到另一个状态时，尽管p、V、T都可能改变，但是压强与体积的乘积与________的比值保持不变。 2．公式：（C为常量）或。 3．适用条件：一定________的________气体。 4．理想气体状态方程与气体实验定律的关系：（1）当一定质量理想气体________不变时，由理想气体状态方程得pV=C，即________。 （2）当一定质量理想气体________不变时，由理想气体状态方程得，即________。 （3）当一定质量理想气体________不变时，由理想气体状态方程得，即________。 气体实验定律 低 大 质量 理想 热力学温度 质量 理想 温度 玻意耳定律 体积 查理定律 压强 盖–吕萨克定律 一、理想气体 1．理解 （1）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。 （2）从宏观上讲，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。而在微观意义上，理想气体是指分子本身大小与分子间的距离相比可以忽略不计且分子间不存在相互作用的引力和斥力的气体。 2．特点 （1）严格遵守气体实验定律及理想气体状态方程。 （2）理想气体分子本身的大小与分子间的距离相比可以忽略不计，分子可视为质点。 （3）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，理想气体的内能等于所有分子热运动动能之和，一定质量的理想气体内能只与温度有关。 二、对理想气体状态方程的理解 1．理想气体状态方程与气体实验定律 2．理想气体状态方程的推导 一定质量的理想气体初态（p1、V1、T1）变化到末态（p2、V2、T2），因气体遵从三个实验定律，我们可以从三个定律中任意选取其中两个，通过一个中间状态，建立两个方程，解方程消去中间状态参量便可得到理想气体状态方程。组成方式有6种，如图所示。 我们选（1）先等温、后等压来证明。 从初态→中间态，由玻意耳定律得 p1V1=p2V 从中间态→末态，由盖—吕萨克定律得 由式得。 其余5组大家可试证明一下。 3．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。 【例题1】一定质量的理想气体，处于某一状态，经下列过程后会回到原来的温度的是 A．先保持压强不变，使它的体积膨胀，接着保持体积不变而减小压强 B．先保持压强不变，使它的体积缩小，接着保持体积不变而减小压强 C．先保持体积不变，增大压强，接着保持压强不变而使它的体积膨胀 D．先保持体积不变，减小压强，接着保持压强不变而使它的体积膨胀 参考答案：AD 试题解析：选项A，先p不变，V增大，则T升高；再V不变，p减小，则T降低，可能实现回到初始温度。选项B，先p不变，V减小，则T降低；再V不变，p减小，则T又降低，不可能实现回到初始温度。选项C，先V不变，p增大，则T升高；再p不变，V增大，则T又升高，不可能实现回到初始温度。选项D，先V不变，p减小，则T降低；再p不变，V增大，则T升高，可能实现回到初始温度。综上所述，正确的选项为AD。 三、理想气体状态变化的图象 1．一定质量的理想气体的各种图象 名称 图象 特点 其他图象 等温线 p–V pV=CT（C为常量）即pV之积越大的等温线对应的温度越高，离原点越远 p– p，斜率k=CT即斜率越大，对应的温度越高 等容线 p–T p=斜率k=，即斜率越大，对应的体积越小 p–t 图线的延长线均过点（–273.15，0），斜率越大，对应的体积越小