83理想气体的状态方程学习教案

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1、会计学183理想气体的状态方程理想气体的状态方程问题问题1.气体实验定律成立条件？气体实验定律成立条件？ 一定质量一定质量的某种气体在的某种气体在压强不太大压强不太大，温度温度不太低不太低时遵守时遵守问题问题2.压强很大、温度很低时压强很大、温度很低时一定一定质量质量氦气氦气p( 105Pa)V(m3)pV ( 105Pam3)1.001.001.005001.36/5001.3610002.07/10002.07第1页/共30页第2页/共30页 假定一定质量的某种理想气体从状态假定一定质量的某种理想气体从状态A(pA、VA、TA) 到到达状态达状态C(pC、VC，TC)思考：从思考：从AC有

2、几条途径？有几条途径？p0VABC等温等温等容等容第3页/共30页玻意耳定律玻意耳定律：pV=C盖吕萨克定律：盖吕萨克定律：V=CT查理定律：查理定律：CTp CTpV 第4页/共30页CTpVTVpTVp 或或2221111.一定质量的理想气体，由初状态（一定质量的理想气体，由初状态（p1、V1、T1）变）变化到末状态（化到末状态（p2、V2、T2）时，两个状态的状态参量之）时，两个状态的状态参量之间的关系为：间的关系为：方程具有方程具有普遍性普遍性)(TCpVT 保保持持不不变变当当温温度度)(VCTpV 保保持持不不变变当当体体积积)(pCTVp 保持不变保持不变当压强当压强第5页/共3

3、0页 22112211222111.TTppTpTp 等压等压等温等温推论一推论一 222111.TVpTVpTpV推论二推论二此方程反应了几部分气体从几个此方程反应了几部分气体从几个分状态合为一个状态（或相反）分状态合为一个状态（或相反）时各状态参量之间的关系时各状态参量之间的关系第6页/共30页2、任意质量的理想气体状态方程：、任意质量的理想气体状态方程：PVnRT(1)n为物质的量，为物质的量，R8.31J/mol.k摩尔气体恒量摩尔气体恒量(2)该式是任意质量的理想气体状态方程，又叫该式是任意质量的理想气体状态方程，又叫克拉帕克拉帕龙方程龙方程第7页/共30页第8页/共30页 1气体分

4、子的运动特点：气体分子的运动特点：(1)分子间分子间 的距离大，除碰撞外不受力的作用；的距离大，除碰撞外不受力的作用； (2)分子间的碰撞十分频繁，分子运分子间的碰撞十分频繁，分子运 动杂乱无章，无规则。动杂乱无章，无规则。 2气体分子的速率都呈气体分子的速率都呈“中间多，两中间多，两 头少头少”的分布。的分布。3温度越高，气体分子热运动越激烈。温度越高，气体分子热运动越激烈。4从微观角度来看：气体压强的大小跟两个因素有关：一从微观角度来看：气体压强的大小跟两个因素有关：一 个是气体分子的平均动能，二是分子的密集程度。个是气体分子的平均动能，二是分子的密集程度。第9页/共30页自学教材自学教材

5、1随机性与统计规律随机性与统计规律(1)必然事件：在一定条件下必然事件：在一定条件下 出现的事件。出现的事件。(2)不可能事件：在一定条件下不可能事件：在一定条件下 出现的事件。出现的事件。(3)随机事件：在一定条件下随机事件：在一定条件下 出现，也出现，也 不出现的事件。不出现的事件。(4)统计规律：大量的统计规律：大量的 整体表现出的规律。整体表现出的规律。不可能不可能必然必然可能可能可能可能随机事件随机事件第10页/共30页 2气体分子运动的三性气体分子运动的三性 (1)理想性：气体分子距离比较大，分子间的作用力很弱，除理想性：气体分子距离比较大，分子间的作用力很弱，除相互碰撞或跟器壁碰

6、撞外，可以认为分子不受力而做相互碰撞或跟器壁碰撞外，可以认为分子不受力而做 运动，因而气体能充满它能达到的整个空间。运动，因而气体能充满它能达到的整个空间。 (2)现实性：分子之间频繁地发生碰撞，使每个分子的速度大小和现实性：分子之间频繁地发生碰撞，使每个分子的速度大小和方向频繁地改变，分子的运动方向频繁地改变，分子的运动 。 匀速直线匀速直线杂乱无章杂乱无章 (3)规律性规律性： 分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向着任分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向着任何一个方向运动的分子都有，而且向着各个方向运动的气何一个方向运动的分子都有，而且向着各个方向运动的气体分子数目都体分子数目都 。 气体分子

7、的速率各不相同，但遵守速率分布规律，即出气体分子的速率各不相同，但遵守速率分布规律，即出现现“ ”的分布规律。的分布规律。相等相等中间多、两头少中间多、两头少第11页/共30页越高越高温度温度第12页/共30页1下列关于气体分子运动的说法正确的是下列关于气体分子运动的说法正确的是 ()A分子除相互碰撞或跟容器壁碰撞外，可在空间自由分子除相互碰撞或跟容器壁碰撞外，可在空间自由 移动移动B分子的频繁碰撞致使它做杂乱无章的热运动分子的频繁碰撞致使它做杂乱无章的热运动C分子沿各个方向运动的机会相等分子沿各个方向运动的机会相等D分子的速率分布毫无规律分子的速率分布毫无规律第13页/共30页解析：解析：分

8、子的频繁碰撞使其做杂乱无章的无规则运动，除碰分子的频繁碰撞使其做杂乱无章的无规则运动，除碰撞外，分子可做匀速直线运动，撞外，分子可做匀速直线运动，A、B对。大量分子运动遵守统对。大量分子运动遵守统计规律，如分子向各方向运动机会均等，分子速率分布呈计规律，如分子向各方向运动机会均等，分子速率分布呈“中间多中间多，两头少，两头少”的规律，的规律，C对，对，D错。错。答案：答案：ABC第14页/共30页自学教材自学教材(1)气体的压强是大量气体分子频繁地气体的压强是大量气体分子频繁地 而产生的。而产生的。(2)影响气体压强的两个因素：影响气体压强的两个因素：气体分子的气体分子的 ；分子的分子的 。平

9、均动能平均动能碰撞容器碰撞容器密集程度密集程度第15页/共30页重点诠释重点诠释 1气体压强的产生气体压强的产生 单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但是大量分子频繁地碰单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但是大量分子频繁地碰撞器壁，就对器壁产生持续、均匀的压力。所以从分子动理论的撞器壁，就对器壁产生持续、均匀的压力。所以从分子动理论的观点来看，气体的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上观点来看，气体的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力。的平均作用力。第16页/共30页 2决定气体压强大小的因素决定气体压强大小的因素 (1)微观因素：微观因素： 气体分子的密集程度：气体分子密集程

10、度气体分子的密集程度：气体分子密集程度(即单位体积内气体分子即单位体积内气体分子的数目的数目)大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就多，气大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就多，气体压强就越大；体压强就越大； 气体分子的平均动能：气体的温度高，气体分子的平均动能就气体分子的平均动能：气体的温度高，气体分子的平均动能就大，每个气体分子与器壁的碰撞大，每个气体分子与器壁的碰撞(可视为弹性碰撞可视为弹性碰撞)给器壁的冲力给器壁的冲力就大；从另一方面讲，分子的平均速率大，在单位时间内器就大；从另一方面讲，分子的平均速率大，在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就多，累计冲力就大，气体压

11、强就壁受气体分子撞击的次数就多，累计冲力就大，气体压强就越大。越大。第17页/共30页(2)宏观因素：宏观因素：与温度有关：温度越高，气体的压强越大；与温度有关：温度越高，气体的压强越大；与体积有关：体积越小，气体的压强越大。与体积有关：体积越小，气体的压强越大。3气体压强与大气压强不同气体压强与大气压强不同大气压强由重力而产生，并且随高度增大而减小。大气压强由重力而产生，并且随高度增大而减小。第18页/共30页2有关气体的压强，下列说法正确的是有关气体的压强，下列说法正确的是 ()A气体分子的平均速率增大，则气体的压强一定增大气体分子的平均速率增大，则气体的压强一定增大B气体分子的密集程度增

12、大，则气体的压强一定增大气体分子的密集程度增大，则气体的压强一定增大C气体分子的平均动能增大，则气体的压强一定增大气体分子的平均动能增大，则气体的压强一定增大D气体分子的平均动能增大，气体的压强有可能减小气体分子的平均动能增大，气体的压强有可能减小第19页/共30页解析：解析：分子的平均速率增大，表明气体温度升高，分子平分子的平均速率增大，表明气体温度升高，分子平均动能增大，若分子的密集程度减小，则压强有可能减小均动能增大，若分子的密集程度减小，则压强有可能减小，故，故A、C错，错，D对。分子的密集程度增大，则体积减小，若对。分子的密集程度增大，则体积减小，若温度降低，压强也有可能减小或不变，

13、故温度降低，压强也有可能减小或不变，故B错。错。答案：答案：D第20页/共30页 1.玻意耳定律玻意耳定律 (1)宏观表现：一定质量的气体，在温度保持不变时，体积宏观表现：一定质量的气体，在温度保持不变时，体积减小，压强减小，压强 ，体积增大，压强，体积增大，压强 。 (2)微观解释：温度不变，分子的平均动能微观解释：温度不变，分子的平均动能 。体积减。体积减小，分子越密集，单位时间内撞到单位面积器壁上的分小，分子越密集，单位时间内撞到单位面积器壁上的分子数就越多，气体的压强就子数就越多，气体的压强就 。增大增大减小减小不变不变越大越大第21页/共30页 2查理定律查理定律 (1)宏观表现：一

14、定质量的气体，在体积保持不变时，温宏观表现：一定质量的气体，在体积保持不变时，温度升高，压强度升高，压强 ，温度降低，压强，温度降低，压强 。 (2)微观解释：体积不变，则分子密度微观解释：体积不变，则分子密度 ，温度升高，分子，温度升高，分子平均动能平均动能 ，分子撞击器壁的作用力变大，所以气体的压强，分子撞击器壁的作用力变大，所以气体的压强 。增大增大减小减小不变不变增大增大增大增大第22页/共30页 3盖吕萨克定律盖吕萨克定律 (1)宏观表现：一定质量的气体，在压强不变时，温度升宏观表现：一定质量的气体，在压强不变时，温度升高，体积高，体积 ，温度降低，体积，温度降低，体积 。 (2)微

15、观解释：温度升高，分子平均动能微观解释：温度升高，分子平均动能 ，撞击器壁的，撞击器壁的作用力变大，而要使压强不变，则需影响压强的另一个因素作用力变大，而要使压强不变，则需影响压强的另一个因素分子密度减小，所以气体的体积分子密度减小，所以气体的体积 。增大增大减小减小增大增大增大增大第23页/共30页3对一定质量的理想气体，下列说法正确的是对一定质量的理想气体，下列说法正确的是 ()A体积不变、压强增大时，气体分子的平均动能一定体积不变、压强增大时，气体分子的平均动能一定 增大增大B温度不变、压强减小时，气体的密度一定减小温度不变、压强减小时，气体的密度一定减小C压强不变、温度降低时，气体的密

16、度一定减小压强不变、温度降低时，气体的密度一定减小D温度升高，压强和体积都可能不变温度升高，压强和体积都可能不变第24页/共30页答案：答案：AB第25页/共30页题语：题语：大气压强的产生机制说法有二：大气压强的产生机制说法有二： (1)大量大气分子频繁撞击地面产生；大量大气分子频繁撞击地面产生； (2)大气受地球的重力作用而对地面产生压强大气受地球的重力作用而对地面产生压强.24 RpgVVMmolmol 第26页/共30页代入代入 有：有： 分析与解：分析与解：T1=27+273=300Kp1=758-738=20mmHgV1=80mmST2=273-3=270Kp2=p0-743mmH

17、gV2=80-(743-738)mmS222111TVpTVp mmHg.pSpS276227075)743(300802000 第27页/共30页第28页/共30页解：由于轮胎容积不变，轮胎内气体做等容变化。解：由于轮胎容积不变，轮胎内气体做等容变化。设在设在T0293K充气后的最小胎压为充气后的最小胎压为Pmin，最大胎压为，最大胎压为Pmax。依题意，当。依题意，当T1233K时胎压为时胎压为P11.6atm。根据查理定。根据查理定律律 atmppTpTp01. 22932336 . 1minmin0min11 当当T2363K是胎压为是胎压为P23.5atm。根据查理定律。根据查理定律atmppTpTp83. 22932635 . 3maxmax0max22 第29页/共30页