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1、理想气体状态参量与方程第1页，本讲稿共37页理想气体的状态参量理想气体的状态参量第2页，本讲稿共37页一、气体的状态参量1、气体体积2、气体温度3、气体压强第3页，本讲稿共37页1、气体体积气体总是充满它所在的容器，气体总是充满它所在的容器，所以气体的体积总是等于盛装气体的容器的所以气体的体积总是等于盛装气体的容器的容积。容积。单位：单位：m3 、L（升）（升）第4页，本讲稿共37页2、气体温度（1）宏观上表示物体的冷热程度；宏观上表示物体的冷热程度；在微观上是分子平均动能的标志。在微观上是分子平均动能的标志。（2）单位：热力学温度是国际单位制中的基本量之一，符号 T，单位K（开尔文）；摄氏温
2、度是导出单位，符号t，单位（摄氏度）。关系是t=T-T0，其中T0=273.15K，两种温度间的关系可以表示为两种温度间的关系可以表示为：T=t+273.15K和和T=t，要注意两种单位制下每一度的间隔是相同的。0K是低温的极限，它表示所有分子都停止了热运动。可以无限接近，但永远不能达到。第5页，本讲稿共37页3、气体压强（1）压强的产生：大量分子对器壁频繁碰撞，就对器壁产生一个持续的均匀的压力。一般情况下不考虑气体本身的重量，所以同一容器内气体的压强处处相等。但大气压在宏观上可以看成是大气受地球吸引而产生的重力而引起的。（例如在估算地球大气的总重量时可以用标准大气压乘以地球表面积。）第6页，
3、本讲稿共37页气体的状态参量压强（P）气体作用在容器壁单位面积上的压力叫气体的压强，它是由大量气体分子在热运动中频繁碰状容器壁产生的。压强的单位有Pa、atm、cmHg、mmHg等。它们之间的关系为：1Pa=1N/M21atm=76cmHg=760mmHg=1.103x105Pa第7页，本讲稿共37页状态及状态变化 对一定质量的气体来说，如果温度、体积和压强都不变，就说气体处于一定的状态中。状态 如果气体的状态参量发生变化，我们就说气体的状态发生了变化状态变化 一定质量的气体发生状态变化时，至少要有两个状态参量发生变化。第8页，本讲稿共37页理想气体的状态方程理想气体的状态方程第9页，本讲稿共
4、37页理想气体的等温变化理想气体的等温变化第10页，本讲稿共37页一 问题的引入生活实例：夏天打足气的自行车在烈日下曝晒，会出现什么现象？原因是什么动手：用一个注射器密闭一定质量的空气，缓慢的推动活塞，同学们观察活塞中空气体积变化？思考压强的变化？气体状态变化：(P1、V1、T1)(P1、V1、T1)第11页，本讲稿共37页气体的等温变化一定质量的气体在温度不变的情况下，发生的状态变化叫做等温变化采用的方法：控制变量法第12页，本讲稿共37页三、实验探究猜想猜想一定质量的气一定质量的气体，在温度不体，在温度不变时，其压强变时，其压强与体积之间有与体积之间有何关系？何关系？试验探究试验探究 研究
5、对象是什么？研究对象是什么？如何控制气体的质量如何控制气体的质量m、温度、温度T保持不变保持不变 如何改变压强如何改变压强P、体体积积 V如何测量压强如何测量压强P、体、体积积V？采用仪器采用仪器 移动注射移动注射器，气体器，气体压强传感压强传感器器第13页，本讲稿共37页数据采集P增大，V减小，P,V间到底什么关系？猜想！气体状态参量012345气体的体积气体的压强室内温度室内温度:思考与讨论思考与讨论第14页，本讲稿共37页数据处理算一下算一下P,V乘积。乘积。1作作P，V图像，观察结果图像，观察结果2作作P，1/V图像，观察结果图像，观察结果3第15页，本讲稿共37页气体压强气体压强P气
6、体体积气体体积V第16页，本讲稿共37页气体压强气体压强P气体体积倒数气体体积倒数1/V第17页，本讲稿共37页试验结论-玻意耳定律文字表述文字表述1一定质量某种气体，在温度不变的一定质量某种气体，在温度不变的情况下，压强情况下，压强p与体积与体积V成反比。成反比。公式表示公式表示2pV=常数常数 或或p1V1=p2V2第18页，本讲稿共37页试验结论-玻意耳定律图像表述图像表述3p1/V0Vp0AA使用范围使用范围4温度不太低，压强不太大温度不太低，压强不太大第19页，本讲稿共37页理想气体的等容变化理想气体的等容变化第20页，本讲稿共37页气体的等容变化气体的等容变化1 1等等容容过过程程
7、：气气体体在在体体积积不不变变的的情情况况下下发生的状态变化过程叫做等容过程发生的状态变化过程叫做等容过程2 2查查理理定定律律：一一定定质质量量的的某某种种气气体体，在在体体积积不不变变的的情情况况下下，压压强强p p与与热热力力学学温温度度T T成正比（成正比（p p T T ）可写成可写成 或或第21页，本讲稿共37页（1 1）查理定律是实验定律，由法国科学家查理通）查理定律是实验定律，由法国科学家查理通过实验发现的过实验发现的（2 2）适用条件：气体质量一定，体积不变）适用条件：气体质量一定，体积不变.（3）在在p/T=C中中的的C与与气气体体的的种种类类、质质量量、体体积积有关有关
8、注注意意：p p与与热热力力学学温温度度T T成成正正比比，不不与与摄摄氏氏温温度度成成正正比比，但但压压强的变化强的变化 p p与摄氏温度与摄氏温度 t t的变化成正比的变化成正比（4 4）一一定定质质量量的的气气体体在在等等容容时时，升升高高（或或降降低低）相相同同的的温温度度，所所增增加加（或或减减小小）的的压压强强是是相相同同的的（5 5）解题时前后两状态压强的单位要统一）解题时前后两状态压强的单位要统一.3.3.说明说明:第22页，本讲稿共37页 4 4等容线等容线 （1 1）等等容容线线：一一定定质质量量的的某某种种气气体体在在等等容容变变化化过过程程中中，压压强强p p跟跟热热力
9、力学学温温度度T T的的正正比比关关系系p pT T在在直直角角坐坐标标系系中中的的图图象象叫叫做做等等容容线线（2 2）一一定定质质量量气气体体的的等等容容线线p pT T图图象象，其其延延长长线线经经过过坐坐标标原原点点，斜斜率率反反映映体体积积大大小小，如图所示如图所示第23页，本讲稿共37页5 5等容线的物理意义等容线的物理意义（）图图线线上上每每一一个个点点表表示示气气体体一一个个确确定定的的状状态，同一条等容线上各状态的体积相同态，同一条等容线上各状态的体积相同 （）不不同同体体积积下下的的等等容容线线，斜斜率率越越大大，体体积积越越小小（同同一一温温度度下下，压压强强大大的的体体
10、积积小小）如如图图所示，所示，V V2 2 V V1 1第24页，本讲稿共37页理想气体的等压变化第25页，本讲稿共37页气体的等压变化气体的等压变化1 1等等压压过过程程：气气体体在在压压强强不不变变的的情情况况下下发生的状态变化过程叫做等压过程发生的状态变化过程叫做等压过程2 2盖盖吕吕萨萨克克定定律律：一一定定质质量量的的某某种种气气体体，在在压压强强不不变变的的情情况况下下，体体积积V V与与热热力学温度成正比（力学温度成正比（V V T T ）.可写成可写成 或或第26页，本讲稿共37页（1 1）盖）盖吕萨克定律是实验定律，由法国科学吕萨克定律是实验定律，由法国科学家盖家盖吕萨克通过
11、实验发现的吕萨克通过实验发现的（2 2）适用条件：气体质量一定，压强不变）适用条件：气体质量一定，压强不变（3 3）在在 V/V/=C=C 中中的的C C与与气气体体的的种种类类、质质量量、压强有关压强有关注意：注意：V V正比于正比于T T而不正比于而不正比于t t，但但 V t t（4 4）一一定定质质量量的的气气体体发发生生等等压压变变化化时时，升升高高（或或降降低低）相相同同的的温温度度，增增加加（或或减减小小）的的体体积是相同的积是相同的（5 5）解题时前后两状态的体积单位要统一）解题时前后两状态的体积单位要统一3.3.说明说明:第27页，本讲稿共37页4 4等压线等压线（1 1）等
12、等压压线线：一一定定质质量量的的某某种种气气体体在在等等压压变变化化过过程程中中，体体积积V V与与热热力力学学温温度度T T的的正正比比关关系系在在V VT T直直角角坐坐标标系系中中的的图图象象叫叫做等压线做等压线（2 2）一一定定质质量量气气体体的的等等压压线线的的V VT T图图象象，其其延延长长线线经经过过坐坐标标原原点点，斜斜率率反反映映压压强强大小，如图所示大小，如图所示第28页，本讲稿共37页5 5等压线的物理意义等压线的物理意义（）图图线线上上每每一一个个点点表表示示气气体体一一个个确确定定的的状状态态，同同一一条条等等压压线线上上各各状状态态的的压压强相同强相同（）不不同同
13、压压强强下下的的等等压压线线，斜斜率率越越大大，压压强强越越小小（同同一一温温度度下下，体体积积大大的的压压强强小）如图所示小）如图所示2 2 1 1 第29页，本讲稿共37页小结：小结：一一定定质质量量的的气气体体在在等等容容变变化化时时，遵遵守守查查理理定律定律一一定定质质量量的的气气体体在在等等压压变变化化时时，遵遵守守盖盖吕萨克定律吕萨克定律可写成或可写成或可写成或可写成或第30页，本讲稿共37页例题例题:某种气体在状态时压强某种气体在状态时压强2102105 5Pa,Pa,体积为体积为1m1m3,3,温度为温度为200K,(1)200K,(1)它它在等温过程中由状态在等温过程中由状态
14、A A变为状态变为状态B,B,状态状态B B 的体积为的体积为2m2m3 3,求状态求状态B B 的压强的压强.(2)(2)随后随后,又由状态又由状态B B 在等容过程中变为状态在等容过程中变为状态C,C,状态状态C C 的温度为的温度为300K,300K,求状态求状态C C 的压强的压强.解解(1)(1)气体由状态气体由状态A A 变为状态变为状态B B 的过程遵从玻意耳定律的过程遵从玻意耳定律.由由p pA AV VA A=P=PB BV VB,B,P PB B=10=105 5PaPa(2)(2)气体由状态气体由状态B B变为状态变为状态C C的过程遵从查理定律的过程遵从查理定律.由由
15、p pc c=1.510=1.5105 5PaPaA B C第31页，本讲稿共37页随堂练习随堂练习练习练习1 1、密闭在容积不变的容器中的气体，当温度降低时：、密闭在容积不变的容器中的气体，当温度降低时：A A、压强减小，密度减小、压强减小，密度减小;B B、压强减小，密度增大；、压强减小，密度增大；C C、压强不变，密度减小；、压强不变，密度减小；D D、压强减小，密度不变、压强减小，密度不变练习练习2 2、下列关于一定质量的气体的等容变化的说法中正、下列关于一定质量的气体的等容变化的说法中正确的是：确的是：A A、气体压强的改变量与摄氏温度成正比；、气体压强的改变量与摄氏温度成正比；B
16、B、气体的压强与摄氏温度成正比；、气体的压强与摄氏温度成正比；C C、气体压强的改变量与热力学温度的改变量成正比；、气体压强的改变量与热力学温度的改变量成正比；D D、气体的压强与热力学温度成正比。、气体的压强与热力学温度成正比。DCD第32页，本讲稿共37页3.3.在冬季在冬季,剩有半瓶热水的暖水瓶经过一个剩有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚夜晚,第二天拔瓶口的软木塞时觉得很紧第二天拔瓶口的软木塞时觉得很紧,不易拔出来不易拔出来,主要原因是主要原因是(D).).(A)(A)软木塞受潮膨涨软木塞受潮膨涨(B)(B)瓶口因温度降低而收缩变小瓶口因温度降低而收缩变小(C)(C)白天气温升高白天气温升高
17、,大气压强变大大气压强变大(D)(D)瓶内气体因温度降低而压强减小瓶内气体因温度降低而压强减小第33页，本讲稿共37页理想气体的状态方程气体的压强与体积的关系 一定质量的气体，在保持温度不变的情况下，压强与体积的乘积保持不变。这个规律叫做玻意耳定律。PV=常量P1V1=P2V2第34页，本讲稿共37页理想气体的状态方程气体的压强与温度的关系 一定质量的气体，在体积保持不变的情况下，压强与热力学温度之比保持不变。P/T=常量P1/T1=P2/T2 特别注意：这里的温度指的是热力学温度而不是摄氏温度。第35页，本讲稿共37页理想气体的状态方程理想气体的状态方程 一定质量的气体，在状态发生变化时，它的压强和体积的乘积与热力学温度的比保持不变。PV/T=常量P1V1/T1=P2V2/T2 严格遵守气体实验定律的气体叫做理想气体。理想气体是一种理想化模型，实际并不存在，实际气体在压强不太高、温度不太低的情况下都可以看成是理想气体。第36页，本讲稿共37页华职教育 第37页，本讲稿共37页