第三章第3节 理想气体
工程热力学教案
《工程热力学》教案课程名称：工程热力学学分：2或3 学时：32或48课程教材：李永，宋健. 工程热力学[M]. 北京：机械工业出版社，2017专业年级：工科类相关专业本科生一、目的与任务工程热力学基本定律反映了自然界的客观规律,以这些定律为基础进行演绎、逻辑推理而得到的工程热力学方法、关系与结论,具有高度的普遍性、可行性、可靠性与实用性,可以应用于力学、宇航工程、机械与车辆工程等各个领域。
工程热力学目的是研究和讲授热力学系统、热能动力装置中工作介质的基本热力学性质、热力学定律、热力学各种装置的工作过程以及提高能量转化效率的途径等，使学生熟练掌握解决工程热力学问题的基本方法，培养学生灵活应用热力学定律合理分析热力学系统的基本能力。
工程热力学任务是研究和传授热力系统能量、能量转换以及与能量转换有关的物性间相互关系和基本研究方法，培养学生对热力学的基本概念、基本理论的熟练掌握，分析求解热力学基本问题的能力。
工程热力学起源于对热机和工质等的研究，热力学定律条理清楚，推理严格。
工程热力学的内容多、概念多、公式多与方法多，工程热力学广泛联系热力工程和能源工程等领域。
二、主要教学内容与学时分配绪论(2 学时)第一节热力学的发展意义第二节热力学的历史沿革第三节热力学的基本定律第四节熵与能源第一章基本概念(2学时)第一节热能、热力系统、状态及状态参数第二节热力过程、功量及热量第三节热力循环第二章热力学第一定律及其应用(2学时)第一节热力学第一定律及其表达第二节热力学能和总储存能第三节热力学第一定律的实质(2学时)第四节能量方程式第五节稳定流动系统的能量方程(2学时)第六节能量方程的应用第七节循环过程第三章理想气体的性质(2学时)理想气体及其状态方程理想气体的比热容、比热力学能、比焓及比熵理想气体的混合物第四章理想气体的热力过程(2学时)第一节热力过程的方法概述热力过程的基本分析方法第二节理想气体的基本热力过程(2学时)第三节理想气体的多变过程(2学时)第四节压气机的理论压缩功(2学时)第五章热力学第二定律(2学时)第一节热力过程的方向性热力学第二定律的表述第二节卡诺热机(2学时)卡诺循环和卡诺定理状态参数熵第三节熵增原理(2学时)克劳修斯不等式和不可逆过程的熵变熵的物理意义第四节㶲参数和热量㶲(2学时)㶲参数、能量的品质与能量贬值原理热量㶲、热量有效能及有效能损失第六章水蒸气的热力性质和热力过程(2学时)定压下水蒸气的发生过程蒸气热力性质图表蒸气的热力过程第七章实际空气的性质和过程(2学时)实际空气的状态参数及焓湿图实际空气的基本热力过程及工程应用三、考核与成绩评定考核：采用统一命题，闭卷考试。
《主题八 第三节 理想气体状态方程》教学设计
《理想气体状态方程》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 理解理想气体状态方程的观点和意义。
2. 掌握应用理想气体状态方程解决实际问题的能力。
3. 了解理想气体状态方程在生活和工程中的应用。
二、教学重难点1. 重点：理解理想气体状态方程的观点和意义，掌握应用该方程解决实际问题的基本方法。
2. 难点：理解理想气体观点，正确应用理想气体状态方程解决实际问题。
三、教学准备1. 准备教学用具：黑板、白板、气球、温度计、压力计等。
2. 准备教学材料：理想气体状态方程的PPT、相关例题和习题。
3. 安排实验或模拟实验，让学生观察理想气体状态的变化过程。
四、教学过程：（一）引入1. 回顾气体性质，引出气体压强的观点。
2. 介绍理想气体的观点和特点。
3. 引出理想气体状态方程。
（二）新课教学1. 讲解理想气体状态方程的公式及适用条件。
2. 通过实验或图片展示气体在不同状态下的变化情况。
3. 举例说明气体状态变化在生产、生活和科学技术中的应用。
4. 针对具体问题，进行讨论和解答。
（三）实践活动1. 组织学生分组进行实验，观察理想气体在等温变化和绝热变化过程中的体积和压强的变化。
2. 要求学生根据实验数据，尝试用理想气体状态方程进行计算和诠释。
3. 鼓励学生提出自己的问题和观点，进行讨论和交流。
（四）小结与作业1. 总结本节课的主要内容，强调理想气体状态方程的应用和意义。
2. 安置作业：要求学生自行收集一些气体状态变化的实际案例，尝试用理想气体状态方程进行诠释和分析。
3. 提醒学生关注气体状态方程在实际生活和科学中的应用，鼓励学生继续学习和探索。
教学设计方案（第二课时）一、教学目标1. 知识与技能：理解理想气体状态方程的含义，掌握其基本应用。
2. 过程与方法：通过实验和案例分析，提高分析和解决问题的能力。
3. 情感态度价值观：认识到物理学在生活中的应用，培养科学态度和探究精神。
二、教学重难点1. 教学重点：理解理想气体状态方程的推导过程和应用。
03第三节热力学第二定律
dz Mdx Ndy
( M y
)x
(
N x
)
y
(
T V
)S
(
p S
)V
(2) dH TdS Vdp
(
T p
)S
(
V S
)p
(3) ddAA SdT pdV
(
S V
)T
(
p T
)V
(4) dG SdT Vdp
(
S p
)T
(
V T
)
p
利用该关系式可将实验可测的偏微商来代替那些不易
直接测定的偏微商。
平衡 自发
在恒温、恒容、不做非体积功的条件下，自发变化 总是朝着亥姆霍兹自由能减少的方向进行,直到达到平 衡为止。所以亥姆霍兹自由能又称之为等温、等容位。
(三）吉布斯自由能
（三）吉布斯自由能 1.吉布斯自由能函数
G def H TS
G称为吉布斯自由能（Gibbs free energy），是 状态函数，具有容量性质。
非等温理想气体变化中的G和A
3、非等温变化过程中的G和A的求算
（1）恒容过程、恒压过程和绝热不可逆过程
A U (TS) G H (TS)
（2）绝热可逆过程
A U ST G H ST
等温化学变化中的G和F
4、等温化学变化中的G和A的求算 (1) rGm r H m Tr Sm
(2) rGm B f Gm (B)
nCV ,m
T
ln T2 T1
b. 先等温后等压
S nR ln( p1 ) T2 nCp,mdT
p2
T1
T
若Cp,m 常数
S
nR ln
专题8.3 理想气体的状态方程
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：pVCT=（C为常量）或112212p V p VT T=。
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：学科-网（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pCT=，即________。
（3）当一定质量理想气体________不变时，由理想气体状态方程得VCT=，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。
第3节理想气体的状态方程
一、理想气体 为了研究方便，假设一种气体，在任何温度、任何压强下 都遵从气体的等温，等压，等容变化规律，我们将这样的 气体叫做理想气体 注意：温度不太低，压强不太高时，一般的气体都可以看成 理想气体。 二、理想气体的状态方程 1、描述理想气体的状态参量：P、V、T 气体的等温、等容、等压变化，都是在一个参量不变的情况 下其他两个参量的变化规律。而实际情况，这三个参量同时 变化的。这三个参量同时变化有什么规律呢？
第3节 理想气体的状态方程
制作人：陈红斌
复习
1、气体的等温变化
玻意尔定律
查理定律 盖-吕萨克定律
2、气体的等容变化
3、气体的等压变化
气体的等温、等容、等压变化的适用范围： 压强不太大（相对大气压）、温度不太低（相对室温） 例如：对一定质量的氦气，初状态的压强和大气压相等，体积 为1m3,温度为00c。在温度不变的情况下，如果压强增大到大气 压的500倍，此时，按照玻意尔定律计算，体积减小到1/500m3 但是，实际结果是在温度不太低，压强不太高 的情况下：
温度不变时，体积和压强的变化规律： 玻意尔定律 体积不变时，压强和温度的变化规律： 查理定律 压强不变时，体积和温度的变化规律： 盖-吕萨克定律 压强、体积、温度同时变化时，压强和体积的乘积 与温度的比值不变。
如图所示，从A到B表示等温过程，从B到 C 表示等容过程。 如果用PA 、 VA 、 TA表示、气体在状态A的 压强、体积和温度，用PC 、 VC 、 TC表示 气体在状态C的压强、体积和温度。那么 PA 、 VA 、 TA与PC 、 VC 、 TC这几个 状态参量之间有什么定量关系？ 2、理想气体的状态方程： （1）内容：一定质量的理想气体在从一个状态1变化到另一个 状态2的过程中，其中气体的P、V、T都可能改变，但是，压强 和体积的乘积（PV）与热力学温度（Ｔ）的比值保持不变。 P2V2 （2）表达式： P1V1 = T1 T2 P1V1 T1表示初状态气体的压强、体积和温度， P2V2 T2表示 末状态气体的压强、体积和温度。
3-3第三节 理想气体的状态方程
即墨第四中学高二物理导学案【自主探究】一、理想气体1、为了研究问题的方便，可以设想一种气体，在任何，我们把这样的气体叫做理想气体。
2、理想气体是不存在的，它是实际气体在一定程度的近似，是一种理想化的模型。
3、理想气体分子间，除碰撞外无其它作用力，从能量上看，一定质量的理想气体的内能完全由决定。
二、理想气体的状态方程1、内容：一定质量的理想气体在从一个状态变到另一个状态时，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、方程：，。
3、推导：（两种方法）4、推论（1）一定质量的理想气体当状态变化过程中三个状态参量保持某一个参量不变时，就可以从理想气体状态方程分别得到（2）根据气体的密度ρ=m/V，可以得到气体的密度公式5、适用条件6、注意方程中各物理量的单位，温度必须用，公式两边中P和V单位必须，但不一定是国际单位。
三、气体分子运动的特点1、从微观的角度看，物体的热现象是由的热运动所决定的，尽管个别分子的运动有它的不确定性，但大量分子的运动情况会遵守一定的。
2、分子做无规则的运动，速率有大有小，由于分子间频繁碰撞，速率又将发生变化，但分子的速率都呈现的规律分布。
这种分子整体所体现出来的规律叫统计规律。
3、气体分子运动的特点（1）分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向着运动的分子都有，而且向各个方向运动的气体分子数目都。
（2）气体分子速率分布表现出“中间多，两头少”的分布规律。
温度升高时，速率大的分子数目，速率小的分子数目，分子的平均速率。
4、温度是的标志。
用公式表示为。
四、气体压强的微观意义1、气体的压强是而产生的。
气体压强等于大量气体分子作用在器壁。
2、影响气体压强的两个因素：，。
从两个因素中可见一定质量的气体的压强与，两个参量有关。
五、对气体实验定律的微观解释1、一定质量的气体，温度保持不变时，分子的平均动能是的，在这种情况下，体积减小时，分子的，气体的压强就这就是玻意耳定律的微观解释。
5. 理想气体-教科版选修3-3教案
理想气体-教科版选修3-3教案1. 学习目标本节课主要学习以下知识点：•理想气体的概念和特征•理想气体状态方程及其推导•理想气体的内能和外能•热容和热力学第一定律2. 学习内容2.1 理想气体的概念和特征理想气体是指分子间距离很大，相互之间不存在相互作用力，分子的尺寸可以忽略不计的气体。
理想气体有以下特征：•单位体积内分子数很大，可看作连续分布•分子相互独立，运动无规律性•分子间距越大，分子间相互作用力越小，分子间碰撞几率也越小•理想气体是热力学研究的重要对象，它的理论分析为实际气体的热力学研究提供了基础。
2.2 理想气体状态方程及其推导理想气体状态方程表达式为：PV=nRT其中，P表示气体的压强，V表示气体的体积，n表示分子数，R为气体常数，T为气体的绝对温度。
这是理想气体的状态方程，表明了理想气体压强与体积、分子数、温度之间的关系。
从分子角度来看，P表示分子与容器壁的碰撞频率和分子在单位时间内单位面积上的动能，V表示单位体积内分子数，R则描述了气体分子的性质。
由此可知，当分子数、温度和容器体积固定时，气体压强与分子数成正比，与温度成正比，与容器体积成反比。
理想气体状态方程的推导，可以从分子动力学角度出发，通过分析分子间的相互作用力，结合玻尔兹曼分布函数推导而得。
这里不做赘述。
2.3 理想气体的内能和外能理想气体的能量分为内能和外能，内能是指气体分子自身的能量，外能是指气体分子之间的相互作用引起的能量，主要表现为气压和温度。
对于理想气体来说，内能和外能是独立的，内能仅与气体分子的温度有关，与压强和体积无关，而外能则与气体的压强和体积有关，与温度无关。
因此，理想气体的总能量只与温度有关，与压强和体积无关。
2.4 热容和热力学第一定律热容是指在恒定压强或恒定体积下，单位物质的温度升高 $1\\\\mathrm{K}$ 所需的吸热量。
根据内能和外能独立的特点，我们可以得到两种热容：•等压热容C p：表示在恒定的压力下，单位物质温度升高 $1\\\\mathrm{K}$ 所需的吸热量。
工程热力学第三章 热力学第一定律
进入控制体的能量Q(h11 2c12gz1)m1
离开控制体的能量W s(h21 2c2 2gz2)m 2
控制体储存能变化： dE cv(EdE )cvE cv 根据热力学第一定律建立能量方程
Q(h11 2c1 2gz1)m 1(h21 2c2 2gz2)m 2W sdEcv Q(h21 2c2 2gz2)m 2(h11 2c1 2gz1)m 1W sdEcv
可逆过程能量方程
可逆过程能量方程 以下二式仅适用可逆过程：
q du pdv
2
q u pdv 1
闭口系统能量方程反映了热功转换的实质，是热 力学第一定律的基本方程式，其热量、内能和膨 胀功三者之间的关系也适用于开口系统
二、热力学第一定律在循环过程中的应用
q12 u2 u1 w12 q23 u3 u2 w23 q34 u4 u3 w34 q41 u1 u4 w41
h g i hi i 1
n
H n H i i 1
只有当混合气体的组成成分一定时，混合气体 单位质量的焓才是温度的单值函数
第六节 稳态稳流能量方程的应用
一、动力机
利用工质在机器中膨胀获得机械功的设备
由q
(h2
h1)
1 2
(c22
c12
)
g(z2
z1)
ws
g(z2 z1) 0
1 2
(c22
pv
对 移 动 1kg工 质 进 、 出 控 制 净 流 动 功
w
＝
f
p 2 v 2－
p1v1
流动功是一种特殊的功，其数值取决于控制体进出口
界面工质的热力状态
第三章(3-4节)工作循环
上述能量方程是进行内燃机工作过程计算的基本微分方程式， 与下面质量守恒方程、气体状态方程联立，即可求解。 质量守恒方程、 dms dme dm dmB d d d d （3-7） 气体状态方程
pV mRT
（3-8）
上述方程式中， 下标s表示通过进气门流入气缸的气体参数， 下标e表示通过排气门流出气缸的气体参数， 下标B表示燃料燃烧放热项， 下标w表示通过壁面与热力学系统间发生的热量交换。 其余无下标的各项，分别表示气缸内的有关参数， λ为瞬时过量空气系数，其意义见下文。
ห้องสมุดไป่ตู้
一、工质影响； 理论循环工质是理 想的双原子气体，实 际循环工质是空气和 燃烧产物。 考虑实际工质的影 响，主要有： 1、工质成分的变化： 燃烧前，工质由新 鲜空气、燃料蒸气和 残余废气组成；燃烧 中及燃烧后，工质成 分及数量都变化，与 燃料成分、燃烧温度、 等都有关。
2、工质比热的变化： 空气和燃气的比热 都具有随着温度增加 而上升的性质，并且 燃气中三原子（CO2、 H2O等）气体要比双 原子气体的比热大。 这就意味着，相同 的加热量下实际循环 的产生的压力和温度 要比理论循环的要低。 即，循环作功能力降 低，膨胀线下移。
例如，对于为18、 为1.5、pmax为8MPa 的混合循环：理论热 效率大致为0.60；实 际热效率为0.51。 在右图上，反映出 燃烧膨胀线和压缩线 （虚线所示）分别低 于理论循环的燃烧膨 胀线和压缩线（点实 线）。其中燃烧膨胀 线由于比热容增加的 幅度较大而导致下降 幅度也大一些。这样， 示功图面积小于理论
（2）最高压力下降 燃烧速度有限性、加上传热损失、上止点 后活塞下行运动而使气缸体积膨胀，使得压力升高率明显低于理论 循环值，这样，实际循环的最高压力有所下降。 （3）初始膨胀比减小 理论循环假定全部热量是在某一点（zt点，见图3-2）前完全加 热（燃烧）完毕，压力达到最大，而后进入膨胀过程。 实际的燃烧过程则由于传热损失、不完全燃烧、后燃以及活塞 运动等因素，使初始膨胀比ρ0减小（ zz1＜ztz）。 t 上述各种影响因素，使实际燃烧过程偏离理论循环的等容和等 压过程，增加了压缩耗功，减少了膨胀有用功，最终使指示热效率 和平均指示压力与理论循环相比均有明显的降低。 2、后燃以及不完全燃烧损失 理论循环：加热过程结束之后即转入绝热膨胀过程。 实际循环：由于供油系统供油不及时、混合气准备不充分、燃 烧后期氧气不足等原因而导致燃烧速度减缓，仍有部分燃油在气缸 压力达到最高点后继续进行燃烧，称之为后燃。
第三章(3) 理想气体热力学能、焓和熵变化量的计算
称为比热比或等熵指数。
五、理想气体熵变化量的计算
根据熵的定义式ds=δq/T及热力学第一定律的解析式：
δq=cvdT+ pdv δq=cpdT-vdp
两边同除以T,可得
ds=cvdT/T+ p/Tdv ds=cpdT/T-v/Tdp （1） （2）
由理想气体状态方程：pv=RT可知 p/T=R/v v/T=R/p
三、理想气体焓变化量的计算
根据焓的定义式 h=u+pv （流动功），对于理想气体，因 pv=RT,所以 H=u+RT=f(T) 因为焓是状态量，我们就可以选择压力不变的可逆过程来计
算理想气体焓的变化量。根据开口系统可逆稳定流动过程可知，
能量方程式可表示为: δq=dh –vdp(技术功)
对于定压过程，因dp=0、δq=cpdT,代入上式可得
例3-5:一绝热刚性容器被隔板分为容积相等的 A、B两个空间，
A侧装有1kg空气，压力pA=0.2MPa,温度TA=300K。B侧为真空， 如图所示。抽去隔板后，空气充满整个空间，达到新的平衡。 试求（1）气体的温度； （2）气体熵的变化量（视比热容为定值）。
dh=cpdT
当采用定值比热容时，则有：△h=cp △ T
结论：1）理想气体无论经历什么过程，其焓的变化量都等
于定压过程的加热量。
2） 热力学第一定律应用于理想气体的任意过程中
δq=cpdT+ δw
3）对于理想气体的可逆过程，可表示为
δq=cpdT-vdp（技术功）
四、理想气体比定压热容与比定容热容的关系
第三节 理想气体热力学能、焓和熵变化量的计算
1.上节回顾 2. 理想气体热力学能变化量的计算
3. 理想气体焓变化量的计算
工程热力学全部章节复习习题
第二章基本概念基本要求：通过本章的学习，你应该掌握以下工程热力学的基本概念：工质，热力学系统（及其分类），外界,边界，热力学平衡态（与稳态、均匀的区别），状态参数（及其特征），准静态过程，可逆过程，功，热量本章重点：1、热力学系统的概念及其分类。
2、热力学平衡态的概念及其判断。
3、状态参数的概念及其特征。
4、准静态过程的概念及其意义、判断。
5、可逆过程的概念及其判断。
6、准静态过程与可逆过程的联系与区别。
7、功、热量的概念及其区别、方向符号。
第一节工质热力学系统1. 作为工质应具有良好的______和______。
A. 流动性/多变性B. 膨胀性/多变性C. 膨胀性/分离性2. 把热能转化为机械能，通过______的膨胀来实现。
A. 高温气体C. 液体D. A、B、C均不对3. 把热量转化为功的媒介物称为______。
A. 功源B. 热源C. 质源工质必须具有良好的膨胀性和流动性，常用工质有：B. 润滑油C. 水D. 天然气4. 内燃机动力装置的工质是_______。
B. 蒸气C. 燃油D. 水5. 燃气轮机动力装置的做功工质是：B. 蒸汽C. 氧气D. 水6. 蒸汽动力装置的工质必须具有良好的______性。
B. 耐高温C. 纯净D. 导热7. 下列哪一种系统与外界肯定没有质量交换但可能有热量交换?A. 绝热系统B. 孤立系统D. 开口系统8. 与外界没有质量交换的系统是______，同时它也可能是______。
A. 开口系统/孤立系统B. 开口系统/绝热系统D. 绝热系统/孤立系统9. 封闭系统是指______的系统。
B. 与外界没有热量交换C. 与外界既没有物质交换也没有热量交换D. 与外界没有功的交换10. 开口系统是指______的系统。
B. 与外界有热量交换C. 与外界有物质交换没有热量交换D. 与外界有功的交换11. 与外界有质量交换的系统是开口系统，同时它也可能是：A.封闭系统C.孤立系统D.B+C12. _____与外界肯定没有能量交换。
理想气体的热力性质和热力过程
况，进而找出影响转化的主要因素。 2、一般方法
(1)、对实际热力过程进行分析，将各种过程近似地概括为 几种典型过程，即定容、定压、定温和绝热过程。为使问题 简化，暂不考虑实际过程中的不可逆的耗损而作为可逆过程。
(2)、用简单的热力学方法对四种基本热力过程进行分析计算。
c t2 p,0℃
t2
-
c t1 p,0℃
t1
c t2 p,t1
c
t2 p,0℃
t2
-ct1 p,0℃来自t1t2 t1
p267附录A-4a给出了一些常用气体的平均比热容表
c c R t2
t2
v,t1
p,t1
g
(3)、平均比热容直线关系
qp
2 1
cp
(t)dt
2 1
(a
bt)dt
[a
b 2
所以MRg与物质的种类无关。（也与状态无关）令R＝ MRg ， R 称为摩尔气体常数。取标准状态参数得
R MRg
p0Vm0 T0
101325Pa 0.02241325m3/mol 273.15K
8.3143 J/(mol.K)
对于各种气体的气体常数的
Rg
R M
(3 5)
理想气体状态方程可有以下四种形式：
(t1
t2
)](t2
t1 )
c t2 p,t1
a
b 2
(t1
t2
)
(3 19)
上式称为比热容的线
性关系。附录A-5p268给 出了一些常用气体的平
均比热容直线关系式。
（4）、定值比热容
cp a
由分子运动论也可导出1mol理想气体的热力学能
《能量守恒定律》学情反馈检测
能量守恒定律（3-3第三章第3节）【课标要求】理解能量守恒定律【学情反馈】一、知识内容反馈（每小题10分，共30分）1、能的形式物体的每一种运动形式都有一种对应的能机械运动――能热运动――能电荷运动――能化学运动――能生物运动――能原子核内部的运动――能2、能量守恒定律能量既不会，也不会，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的保持不变。
这就是能量守恒定律。
3、永动机不可能制成第一类永动机违反了定律。
不消耗能量的机器从来没有制成功过。
能量不能创生，工程技术的任务在于设法找出合理利用能源途径和减少能量损耗，而不是去研制永动机。
二、知识应用反馈（每小题10分，共70分）1.能源的利用过程,实质上是能量的_________过程.2.说明下列能源利用方式中的能量转化过程:(1)水力发电:_________________________________________.(2)电动水泵抽水:_______________________________________.(3)柴油机车牵引列车前进:_________________________________________.(4)火箭发射人造卫星:_________________________________________.3.（双选）在光滑水平面上停放一木块,一子弹水平射穿木块,对此过程,下列说法中正确的是( ).(A)摩擦力(子弹与木块间)对木块做的功等于木块动能的增加(B)摩擦力对木块做的功完全转化为木块的内能(C)子弹损失的机械能等于子弹与木块增加的内能(D)子弹损失的机械能等于木块动能与系统内能的增加量4．下列说法中正确的是（）A. 弹簧的弹力做功10J，弹簧的弹性势能就减少10JB. 干电池中，化学力做功10J，就有10J的化学能转化为电能C. 电流通过电阻做功10J，就有10J的电能转化为内能D. 电流对电动机做功10J，就有10J的电能转化为机械能5．运动员把原来静止的足球踢出去，使足球获得100J的动能。
理想气体的状态方程-人教版高中物理选修3-3课件
一般状态变化图像的处理方法 基本方法，化“一般”为“特殊”， 如图是一定质量的某种气体的状态变 化过程 A→B→C→A。
在 V-T 图线上，等压线是一簇延长 线过原点的直线，过 A、B、C 三点作三条等压线分别表示 三个等压过程 pA′<pB′<pC′，即 pA<pB<pC，所以 A→B 压 强增大，温度降低，体积缩小，B→C 温度升高，体积减小， 压强增大，C→A 温度降低，体积增大，压强减小。
提示：中间过程只是为了应用学过的规律(如玻意耳定律、查 理定律等)，研究始、末状态参量之间的关系而采用的一种手 段，结论与中间过程无关。
理想气体状态方程的应用
[典例] 如图所示，有两个不计质量和厚度的活 塞 M、N，将两部分理想气体 A、B 封闭在绝热汽缸 内，温度均是 27 ℃。M 活塞是导热的，N 活塞是绝 热的，均可沿汽缸无摩擦地滑动，已知活塞的横截面 积均为 S＝2 cm2，初始时 M 活塞相对于底部的高度 为 h1＝27 cm，N 活塞相对于底部的高度为 h2＝18 cm。 现将一质量为 m＝1 kg 的小物体放在 M 活塞的上表面上，活塞下降。 已知大气压强为 p0＝1.0×105 Pa。(取 g＝10 m/s2)
(3)认过程：过程表示两个状态之间的一种变化方式，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，选用气 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 的单位需统一，但没有必要统一到国际单位，两边一致 即可，最后分析讨论所得结果的合理性及其物理意义。
第三节 理想气体的状态方程
气体
第三节 理想气体的状态方程 （第1课时）
一、理想气体
假设这样一种气体，它在任何温度和 任何压强下都能严格地遵循气体实验定 律,我们把这样的气体叫做“理想气体”。
理想气体具有以下特点
1.气体分子是一种没有内部结构,不占有体 积的刚性质点. 2.气体分子在运动过程中,除碰撞的瞬间外,分 子之间以及分子和器壁之间都无相互作用 力. 3.分子之间和分子与器壁之间的碰撞,都是完 全弹性碰撞.除碰撞以外,分子的运动是匀 速直线运动,各个方向的运动机会均等.
理想气体的状态方程表述为：
PV C T
或
PV PV 1 1 2 2 T1 T2
一定质量的理想气体的压强、体积的 乘积与热力学温度的比值1）先等容并使其 温度变为T2，则压强随之变为p′c，此中 间状态为（p′c，V1，T2），再等温并使 其体积变为V2，则压强也一定变为p2，也 到末状态（p2，V2，T2）。
根据玻意耳定律和查理定律，分别按两种过 程，自己推导理想气体状态过程。（即要求找 出p1、V1、T1与p2、V2、T2间的等量关系。）
理想气体是不存在的
在常温常压下,大多数实际气体,尤其是那些不 易液化的气体都可以近似地看成理想气体.
在温度不低于负几十摄氏度,压强不超过大气 压的几倍时,很多气体都可当成理想气体来处 理.
理想气体的内能仅由温度和分子总数决定 ,与 气体的体积无关.
二、 理想气体的状态方程（1）
对于一定质量的理想气体的状态可用 三个状态参量p、V、T来描述，且知道这三 个状态参量中只有一个变而另外两个参量 保持不变的情况是不会发生的。换句话说： 若其中任意两个参量确定之后，第三个参 量一定有唯一确定的值。它们共同表征一 定质量理想气体的唯一确定的一个状态。
高中物理第3节理想气体的状态方程试题
高中物理第3节理想气体的状态方程 试题 2019.091,一个矩形线圈匝数为100匝，线圈面积为202.0m ，在T B 5.0=的匀强磁场中以s rad /314=ω的角速度绕垂直于磁感线的轴匀速转动，开始时，线圈平面与磁感线平行，则（ ） A 、电动势的有效值为V2157B 、s t 02.0=时的电动势V e 314=C 、s t 01.0=时，电动势V e 314=D 、s t 01.0=时，电动势为零2,某线圈在匀强磁场中转动所产生的电动势变化规律为e=εm sin ωt ，保持其它条件不变，使该线圈的转速和匝数同时增加一倍，则此时所产生的电动势的瞬时表达式 。
3,一正弦式电流u ＝102sin314t ，其有效值为______，频率为______，接上R=10Ω电阻后，一周期内产生的热量为______。
4,如图所示，在第一个周期时间内，线圈转到中性面的时刻为______末，此时穿过线圈的磁通量______（填最大，最小或零．下同），流过线圈的电流为______．在0.02s 末时刻，线圈在磁场中的位置是_____________．5,一台发电机产生的按正弦规律变化的电动势的峰值为400V ，线圈匀速转动的角速度为314rad/s ，今将该发电机与只含电阻的负载组成的闭合电路的总电阻为2000Ω。
试写出该电流的瞬时值表达式并求出该电路所消耗的交流电功率。
6,边长为a的正方形线圈在磁感强度为B的匀强磁场中，以一条边为轴匀速转动，角速度为ω，转动轴与磁场方向垂直，若线圈电阻为R，则从图中所示线圈平面与磁场方向平行的位置转过90°角的过程中，在线圈中产生的热量是多少？7,交流发电机电枢电阻为2欧，感应电动势瞬时值表达式为e=389sin100πt（V），给电阻R=8Ω的用电器供电，则（1）通过用电器的电流为多少？（2）电源输出功率和发电总功率为多少？（3）发电机输出端电压为多少？8,一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示，下面说法中正确的是（）A、t1时刻通过线圈的磁通量为零B、t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C、t3时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大D、每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值最小9,将一根电阻丝接到100V直流电源上，在1min内产生的热量为Q，若将此电阻丝接到某一正弦式交流电源上，则在2min内产生的热量也为Q，那么该交流电压的最大值为（）A、50VB、502VC、100VD、100V210,一矩形线圈，绕与匀强磁场垂直的中心轴OO′按顺时针方向旋转．引出线的两端与互相绝缘的半圆铜环连接，两个半圆环分别与固定电刷A、B滑动接触，电刷间接有电阻，如图所示，在线圈转动过程中，通过电阻的电流( )Ａ、大小和方向都不断变化．Ｂ、大小和方向都不变．Ｃ、大小不断变化，方向Ｄ、大小不断变化，方向从11,一交变电流的电压瞬时值表达式为u=311sin314tV，则：（1）该交变电流的电压有效值为 V，频率为 Hz，周期为 s。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
P’ V2 T1
PV P2V2 1 1 T1 T2
P ' P2 T1 T2
问题2
一定质量理想气体的三个状态参量可能只有一个 变化而另两个参量不变化吗？
小结 问题1 问题2 问题3 实际气体在什么条件下遵守气体实验定律？ 什么叫理想气体？实际气体在什么条件下 遵守气体实验定律？ 理想气体在微观上有哪些特征？
感知：在温度不太低、压强不太高的条件下，不同 气体都能在较高程度上近似地遵守气体实验定律。
活动二
同种气体不同条件下的比较
感知：气体在压强太大时，实验值和理论值的偏差 较大。
活动三
建立理想气体模型
问题1
有没有一种气体在任何条件下都遵守气体实 验定律呢？
在任何温度、任何压强下都严格遵守气体实 验定律的气体叫理想气体。
问题2 在实际生活中理想气体是否真的略次要因素
理想模型
类比：物理学中还有哪些理想模型？
问题3
实际气体在什么条件下可以当做理想气体来处理， 而不会出现太大的偏差呢？
问题4
“温度不太低、压强不太大”这一条件从微观角 度又如何解释呢？
其分子都是不占 有空间的质点
理想气体 微观特点
分子间除了碰撞外完 全没有相互作用力
问题5
一定质量理想气体的内能由哪些因素决定？
一定质量理想气体的内能仅由温度决定。
活动四 问题1
推导理想气体状态方程
一定质量理想气体的三个状态参量都变化， 它们的变化有什么关系呢？ P1 V1 T1 P2 V2 T2
PV 1 1 P 'V2
判天地之美，析万物之理
物理学家费尔德曾指出：
当你领悟一个出色的公式时，你会得到 如同听巴哈的乐曲一样的感受。
问题 前面的学习中我们以空气作为研究对象在一 定实验条件下，得到了气体的三条实验定律，那 它们是否对所有气体都成立呢？对其他气体实验 值与理论值是否有偏差呢？
3
理想气体
活动一
不同气体的比较
问题4
问题5
理想气体的内能由什么决定？ 什么是理想气体状态方程？