83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页第一页，编辑于星期五：八点 四十九分。理想气体理想气体 为了研究方便，可以设想一种气体，在任何温度、任何压为了研究方便，可以设想一种气体，在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律，我们把这样的气体叫做理想气强下都遵从气体实验定律，我们把这样的气体叫做理想气体。体。 理想气体是一种理想化模型理想气体是一种理想化模型每个分子可看成弹性小球每个分子可看成弹性小球气体分子本身大小可以忽略不计（质点）气体分子本身大小可以忽略不计（质点）除碰撞的瞬间外，气体分子之间没有相互作用力除碰撞的瞬间外，气体分子之间没有相互作用力 在温度不低于零下几十摄氏度、压强不超过大气压的几倍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时，可以把实际气体当成理想气体来处理 理想气体分子间作用力为零，理想气体内能由分子动理想气体分子间作用力为零，理想气体内能由分子动能决定。宏观上只与能决定。宏观上只与温度、物质的量温度、物质的量有关，与体积无关。有关，与体积无关。第2页/共30页第二页，编辑于星期五：八点 四十九分。理想气体的状态方程理想气体的状态方程 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) 到达状态到达状态C(pC、VC，TC)思考：从思考：从AC有几条途径？有几条途径？p0VABC等温等温等容等容第3页/共30页第三页，编辑于星期五：八点 四十九分。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页第四页，编辑于星期五：八点 四十九分。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）变化）变化到末状态（到末状态（p2、V2、T2）时，两个状态的状态参量之间）时，两个状态的状态参量之间的关系为：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30页第五页，编辑于星期五：八点 四十九分。两个重要推论两个重要推论 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（或相个分状态合为一个状态（或相反）时各状态参量之间的关系反）时各状态参量之间的关系第6页/共30页第六页，编辑于星期五：八点 四十九分。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，又叫克拉帕龙方克拉帕龙方程程第7页/共30页第七页，编辑于星期五：八点 四十九分。第8页/共30页第八页，编辑于星期五：八点 四十九分。 1气体分子的运动特点：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页第九页，编辑于星期五：八点 四十九分。自学教材自学教材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页第十页，编辑于星期五：八点 四十九分。 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，除相互碰理想性：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撞外，可以认为分子不受力而做撞或跟器壁碰撞外，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，分子的运动小和方向频繁地改变，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体分子数目都动的气体分子数目都 。 气体分子的速率各不相同，但遵守速率分布规律，即出现气体分子的速率各不相同，但遵守速率分布规律，即出现“ ”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页第十一页，编辑于星期五：八点 四十九分。越高越高温度温度第12页/共30页第十二页，编辑于星期五：八点 四十九分。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页第十三页，编辑于星期五：八点 四十九分。解析：解析：分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，分子速率分布呈统计规律，如分子向各方向运动机会均等，分子速率分布呈“中间多，两头少中间多，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页第十四页，编辑于星期五：八点 四十九分。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页第十五页，编辑于星期五：八点 四十九分。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观点来看，气体的压强就是大量气体分子作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的平均作用力。用在器壁单位面积上的平均作用力。第16页/共30页第十六页，编辑于星期五：八点 四十九分。 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：气体分子密集程度气体分子的密集程度：气体分子密集程度(即单位体积内即单位体积内气体分子的数目气体分子的数目)大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的大，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；分子数就多，气体压强就越大； 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动能就大，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。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。第17页/共30页第十七页，编辑于星期五：八点 四十九分。(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页第十八页，编辑于星期五：八点 四十九分。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页第十九页，编辑于星期五：八点 四十九分。解析：解析：分子的平均速率增大，表明气体温度升高，分子平均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，故动能增大，若分子的密集程度减小，则压强有可能减小，故A、C错，错，D对。分子的密集程度增大，则体积减小，若温度降低，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，故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页第二十页，编辑于星期五：八点 四十九分。 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，宏观表现：一定质量的气体，在温度保持不变时，体积减小，压强体积减小，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。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减小，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页第二十一页，编辑于星期五：八点 四十九分。 2查理定律查理定律 (1)宏观表现：一定质量的气体，在体积保持不变时，温度宏观表现：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，分子撞击器壁的作用力变大，所以气体的压强强 。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页第二十二页，编辑于星期五：八点 四十九分。 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，温度宏观表现：一定质量的气体，在压强不变时，温度升高，体积升高，体积 ，温度降低，体积，温度降低，体积 。 (2)微观解释：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，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分子密度减小，所以气体的体积素分子密度减小，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页第二十三页，编辑于星期五：八点 四十九分。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页第二十四页，编辑于星期五：八点 四十九分。答案：答案：AB第25页/共30页第二十五页，编辑于星期五：八点 四十九分。例题例题 已知地球半径约为已知地球半径约为6.4 106 m，空气的摩尔质量约，空气的摩尔质量约为为2.9 102 kg/mol，一个标准大气压约为，一个标准大气压约为1.0 105 Pa。利用以上数据可估算出地球表面大气在标准状态下的利用以上数据可估算出地球表面大气在标准状态下的体积为（体积为（）（A）4 1016 m3（B）4 1018 m3（C）4 1020 m3（D）4 1022 m3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页第二十六页，编辑于星期五：八点 四十九分。例题例题 一水银气压计中混进了空气，因而在一水银气压计中混进了空气，因而在27，外界大气，外界大气压为压为758毫米汞柱时，这个水银气压计的读数为毫米汞柱时，这个水银气压计的读数为738毫毫米汞柱，此时管中水银面距管顶米汞柱，此时管中水银面距管顶80毫米，当温度降至毫米，当温度降至-3时，这个气压计的读数为时，这个气压计的读数为743毫米汞柱，求此时的毫米汞柱，求此时的实际大气压值为多少毫米汞柱？实际大气压值为多少毫米汞柱？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=p0-743mmHgV2=80-(743-738)mmS222111TVpTVp mmHg.pSpS276227075)743(300802000 第27页/共30页第二十七页，编辑于星期五：八点 四十九分。例题例题 汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故，汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故，太低又会造成耗油上升。已知某型号轮胎能在太低又会造成耗油上升。已知某型号轮胎能在4090正常工作，为使轮胎在此温度正常工作，为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过范围内工作时的最高胎压不超过3.5atm，最，最低胎压不低于低胎压不低于1.6atm，那么在，那么在t20时给该时给该轮胎充气，充气后的胎压在什么范围内比较合轮胎充气，充气后的胎压在什么范围内比较合适？（设轮胎容积不变）适？（设轮胎容积不变）第28页/共30页第二十八页，编辑于星期五：八点 四十九分。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。根据查理定律理定律 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页第二十九页，编辑于星期五：八点 四十九分。感谢您的观看。第30页/共30页第三十页，编辑于星期五：八点 四十九分。