理想气体实验定律

第二课时 理想气体实验定律

一、气体的三个状态参量：温度、体积、压强 气体的压强： ①产生原因：大量分子无规则运动，碰撞器壁，对器壁各处形成了一个持续的均匀的压力而产生。 ②大小：气体的压强在数值上等于气体作用在 上的压力．公式：p ＝ ③求解方法

【练习1】1、如图，一端封闭的玻璃管内用长为L 厘米的水银柱封闭了一部分气体， 已知大气压强为p 0厘米汞柱，则封闭气体的压强为________厘米汞柱． 若开口朝下竖直放置？

2、若大气压强为P0，活塞质量为m ，求下列三种情况下气体的压强

二、理想气体状态方程

1、理想气体： 情况下都遵循气体的三个实验定律的气体。实际气体在温度不太低压强不太高的情况下课视为理想气体。

2、理想气体状态方程：一定质量的理想气体，

3、 理想气体状态方程的三种特例：

①波义耳定律（ 变化）：

②查理定律 （ 变化） ③盖吕萨克定律 （ 变化） 【练习2】在图示气缸中封闭着温度为127C ︒的空气，一重物用绳索经滑轮与缸中活塞相连接，重物和活塞均处于平衡状态，这时活塞离缸底的高度为10cm ，如果缸内空气温度变为-23C ︒，则重物_________（填“上升”或“下降”），这时重物将从原处移动____________cm 。（设活塞与气缸壁间无摩擦）

【练习3】 如图所示，一内壁光滑的气缸固定于水平地面上，在距气缸底部L 1＝54 cm 处有一固定于气缸上的卡环，活塞与气缸底部之间封闭着一定质量的理想气体，活塞在图示位置时封闭气体的温度t 1＝267℃、压强p 1＝1.5 atm.设大气压强p 0恒为1 atm ，气缸导热性能良好，不计活塞的厚度．由于气缸缓慢放热，活塞最终会左移到某一位置而平衡．求：

① 活塞刚要离开卡环处时封闭气体的温度；

② 封闭气体温度下降到t 3＝27℃时活塞与气缸底部之间的距离．

【练习4】如图所示，气缸放置在水平平台上，活塞质量为10 kg ，横截面积50 cm 2，厚度1 cm ，气缸全长21 cm ，

气缸质量20 kg ，大气压强为1×105 Pa ，当温度为7℃时，活塞封闭的气柱长10 cm ，若将气缸倒过来放置时，活塞下方的空气能通过平台上的缺口与大气相通．g 取10 m/s 2，封闭的气体可视为理想气体，在转动过程中没有发生漏气．求：

①若气柱温度不变，气柱达到新的平衡时的长度；

②缓慢升高气柱的温度，当活塞刚好接触平台时气柱的温度．

【练习5】某自行车轮胎的容积为V ,里面已有压强为p 0的空气,现在要使轮胎内的气压增大到p,设充气过程为等温过程,空气可看作理想气体,轮胎容积保持不变,则还要向轮胎充入温度相同,压强也是p 0,体积为( )的空气。 A.

0p p

V B.

p p V C.(

p p -1)V D.(

p p +1)V

三、气体状态变化的图象问题

在以下各图中按要求画线，并写出作图依据

①等温线 ②等容线 ③等压线

【练习6】定质量的理想气体，从图示的A 状态开始，经历了B 、C ，最后到D 状态，下列说法中正确的是（ ） A ．A →B 温度升高，体积不变 B ．B →C 压强不变，体积变小 C ．C →D 压强变小，体积变大

D ．A 状态的温度最高，C 状态的体积最小

【练习7】一定质量理想气体的状态经历了如图2－7所示的ab 、bc 、cd 、da 四个过程，其中bc 的延长线通过原点，cd 垂直于ab 且与水平轴平行，da 与bc 平行，则气体体积在( )．

A ．ab 过程中不断减小

B ．bc 过程中保持不变

C ．cd 过程中不断增加

D ．da 过程中保持不变

【练习8】已知理想气体的内能与温度成正比。如图所示的实线为汽缸内一定质量的理想气体由状态1到状态2的变化曲线，则在整个过程中汽缸内气体的温度 。

【练习9】如图,一定量的理想气体从状态a 沿直线变化到状态b,在此过程中,其压强 。

一定量的理想气体从状态a 沿直线变化到状态b ，若右图，则压强

8、图示为0.2mol 某种理想气体的压强与温度关系图线，已知标准大气压P0=1.0×105

Pa ，则气体在B 状态时的压强为 ，体积为 .

【小结】

1、求解气体状态变化的图象问题，应当明确图象上的点表示一定质量的理想气体的一个平衡状态，它对应着三个状态参量；图象上的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态变化的一个过程，再由图像确定该过程满足的规律，列式求解

2．在VT 图象(或pT 图象)中，比较两个状态的压强(或体积)大小，可以比较这两个状态到原点连线的斜率的大小，其规律是：斜率越大，压强(或体积)越小；斜率越小，压强(或体积)越大．

分析变质量问题，可通过巧妙地选择研究对象，使这类问题转化为一定质量的气体问题，用气体实验定律求解。 五、对气体实验定律的微观解释

从微观角度来看，气体压强的大小跟两个因数有关：一是 ，二是 从宏观角度来看，影响压强的有 和 。

【练习9】下列说法中正确的是（ ）

A 、一定量的气体，在体积不变时，分子每秒平均碰撞次数随着温度降低而减小

B 、一定量的气体，在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而增加

C 、气体对器壁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

D 、气体分子热运动的平均动能减少，气体的压强一定减小

E 、单位体积的气体分子数增加，气体的压强一定增大

【课后练习】

1、关于一定量的气体,下列说法正确的是 ( )

A.气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积,而不是该气体所有分子体积之和

B.只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度,气体的温度就可以降低 C 气体从外界吸收热量,其内能一定增加 D.在完全失重的情况下,气体对容器壁的压强为零 E.气体在等压膨胀过程中温度一定升高 F ．先等容升温，再等压压缩，其温度有可能等于起始温度 G ．先等容加热，再绝热压缩，其内能必大于起始内能

2、一定质量的理想气体，由初始状态A 开始，按图中的箭头所示方向进行状态变化，最后

又回到初始状态A ，即A →B →C →A ，这一过程称为一个循环。 ①由A →B ，气体的分子平均动能 ；

由B →C ，气体的温度 （填“增加”、“减少”或“不变”）。 ②根据分子动理论（等压变化的微观解释），简要分析C →A 过程，压强 不变的原因。

3、实验室内，某同学用导热性能良好的气缸和活塞将一定质量的理想气体密封在气缸内（活塞与气缸壁之间无摩擦），活塞的质量为m ，气缸内部的横截面积为S 。用滴管将水缓慢滴注在活塞上，最终水层的高度为h ，如图所示。在此过程中，若大气压强恒为p 0，室内的温度不变，水的密度为 ，重力加速度为g ，则：①图示状态气缸内的压强为_________________； ②以下图像中能反映密闭气体状态变化过程的是

__________________

A B C

4、一定质量的理想气体经历了A→B→C 的三个变化过程，其压强随摄氏温度变化的p-t 图如图所示，A 、B 、C 三个状态时气体的体积分别为V A 、VB 、VC ，则通过图象可以判断它们的大小关系是 ( ) A.V A =V B ＞V C B.V A =V B ＜V C C.V A ＜V B ＜V C D.V A ＞V B ＞V C

5、空气压缩机的储气罐中储有1.0 atm 的空气6.0 L ，现再充入1.0 atm 的空气9.0 L 。设充气过程为等温过程，空气可看作理想气体，则充气后储气罐中气体压强为 ( ) A ．2.5 atm B ．2.0 atm C ．1.5 atm D ．1.0 atm

6、在“用DIS 研究在温度不变时,一定质量的气体压强与体积的关系”实验中,某同学将注射器活塞置于刻度为10mL 处,然后将注射器连接压强传感器并开始实验,气体体积V 每增加1mL 测一次压强p,最后得到p 和V 的乘积逐渐增大。

(1)由此可推断,该同学的实验结果可能为图 。 (2)图线弯曲的可能原因是在实验过程中( )

A.注射器中有异物

B.连接软管中存在气体

C.注射器内气体温度升高

D.注射器内气体温度降低

7、某理想气体在温度为0℃时，压强为2P 0 (P 0为一个标准大气压)，体积为0.5L ，己知1mol 理想气体标准状况下的体积为22.4L ，阿伏加德罗常数NA=6.0×1023mol-1。求: ①标准状况下该气体的体积；

②该气体的分子数(计算结果保留一位有效数字)。