气体的pvt关系
第一章气体的pVT关系
物质的聚集状态：气态gas 流体结构最简单
液态liquid 结构最复杂
固态solid 凝聚体
另外还有：等离子态、超固态、中子态等
§1.1 理想气体ideal /perfect gas状态方程一、理想气体状态方程
三个经验定律：波义耳定律：恒温下一定量气体V∞1/p
盖-吕萨克定律：恒压下一定量气体V∞T
阿伏加德罗定律：同温同压同体积气体分子数相同理想气体状态方程：pV = nRT
SI单位:Pa m3mol K R=8.3145J?K-1?mol-1
V m = V/n n = m/M ρ = m/V (P8)例:用管道输送天然气，当输送压力为200kPa，温度为25℃时，管道内天然气(可视为纯甲烷)的密度是多少?
二、理想气体模型
E = E吸引+ E排斥= －A/r6＋B/r12
两大假设：
①分子之间无相互作用
②分子本身不占有体积
三、 摩尔气体常数
对理想气体，R=pV m /T ；对实际气体，R=(pV m /T)p →0 R =N A .
k =6.0221367*1023×1.380658*10-23=8.314511J/K .mol
§1.2 理想气体混合物
一、混合物的组成
三种表示法：摩尔分数x ，质量分数w ，体积分数φ (混合前，
某纯组分的体积与各纯组分体积总和之比)
二、理想气体混合物的状态方程 pV = nRT =m M
RT
如M
空气 =∑
x i M i = 0.21M O 2 + 0.79M N 2 = 28.851g/mol
三、道尔顿分压定律 Dalton ’s law of partial pressure 分压，即某组分气体它对混合气体总压的贡献，显然 p B = p
总
.
x B ∑p B = p
总
对混合理想气体， p B = p
总.
x B = p
总
.
n B /∑n B = n B RT / V
(P13)例:今有300K ，104.365kPa 的含水蒸气的湿烃，其中水蒸气的分压3.167kPa ，现欲得到除去水蒸气的1000mol 干烃，试求：(1)应从湿烃中除去的水蒸气的量；
(2)所需湿烃的初始体积。 四、阿马加分体积定律
某组分的分体积即该组分单独在混合气体的T ，p 条件下所具有的体积，显然，V
总
=∑V B ，x B =V B / V 总=p B /p
总
§1.3 气体的液化 liquefaction 及临界参数
一、液体的饱和蒸气压 saturated vapor pressure
气液平衡、饱和蒸气压、沸点boiling point 、正常沸点 二、临界参数 critical constant
临界温度T C 、临界压力p C 、临界(摩尔)体积、临界状态 三、实际气体的p-V m 图及气体的液化
在临界点c 处，2200C C
m m T T
p p V V ????
??== ? ???????
p
V m
c
c
c
§1.4 实际气体状态方程
一、实际气体的pV m -p 图及波义耳温度 Boyle ’s temperature
二、范德华方程 van der Waals equation(1873)
()22
m m m m
a p V
b R T V R T a o r p V b
V ??
+-= ?
?
?=
-
-
,2
2
2
83,,27272727,,8
648m c c c c c c B c
c
a a V
b T p R b
b
T R T R T a T a b R b
p p ====
==
=
三、维里方程(卡末林?昂尼斯于20世纪初提出)
()
2
2
1...1''...m
m m
m B C
p V R T V V p V R T
B p
C p
??=+++ ???
=+
++
第二、第三……维里系数
pV m
p
0 ()0lim 0B
m p T pV p →???
=?????
§1.5 对应状态原理及普遍化压缩因子图
一、压缩因子 compressibility factor
pV m = ZRT
Z = pV m / RT = V m(实际) / V m(理想) Z c = p c V m,c / RT c
Z-p 等温线的形状与pV m -p 等温线相同。大多数物质的实测Z c
值在0.27~0.29之间，若将临界参数与范德华常数的关系代入则得Z c = 3/8 = 0.375。
二、对应状态原理 principle of corresponding state
三个对比参数：p r = p / p c ，V r = V m / V m,c ，T r = T / T c 普遍化范德华方程：283
31r
r r r
T p V V =--
对应状态原理：各种不同的气体，若有两个对比参数相同，则第三个对比参数必(大致)相同。 三、普遍化压缩因子图
,c m c m r r r r c c
r
r
p V p V p V p V Z Z R T
R T T T =
=
?=?
因Z c 大多在0.27~0.29(可视为常数)，故处在相同对应状态的气体具有(大致)相同的压缩因子，偏离临界状态程度相同的气体它们偏离理想气体的程度也相同。
Z = f (p r ，T r )
绘成图(等T r 线)，即得普遍化压缩因子图。
高中物理 第二章 固体、液体和气体 第六讲 气体状态参量教案 粤教版选修33
第六讲气体状态参量 [目标定位] 1.知道描述气体状态的三个参量.2.理解气体的体积、温度和压强.3.会计算气体的压强.4.理解压强的微观意义 . 一、气体的体积 1.定义 气体分子所能达到的空间，也就是气体充满的容器的容积. 2.单位 国际单位制中，体积的单位为立方米，符号：m3，常用的单位还有升、毫升，符号分别为L、mL. 1L＝10－3m3＝1dm3；1mL＝10－6m3＝1cm3. 二、温度和温标 1.温度：物体内部分子热运动平均动能的标志. 2.温标：温度的数值表示法，一般有摄氏温标和热力学温标两种，国际单位制中，用热力学温标表示温度. 3.热力学温度：用热力学温标表示的温度，单位：开尔文，符号：K. 4.热力学温度和摄氏温度的大小关系 T＝t＋273.15K，近似表示为T＝t＋273K. 5.两种温标比较 (1)两种温标的零点选取不同，热力学温标的零点在摄氏温标的－273.15℃. (2)两种温标的分度，即每一度的大小相同. 三、压强 1.定义：气体作用在器壁单位面积上的压力. 2.单位：(1)国际单位：帕斯卡，简称：帕，符号：Pa,1Pa＝1N/m2. (2)常用单位：标准大气压(符号：atm)和毫米汞柱(符号：mmHg).1atm＝1.013×105Pa＝760mmHg. 3.决定压强的因素 (1)宏观上跟气体的温度和体积有关. (2)微观上跟气体分子的平均动能和分子的密集程度有关. 解决学生疑难点 _______________________________________________________________________________
理想气体的状态方程 说课稿 教案 教学设计
新课标要求 知识与技能过程与方法情感、态度和价值观 1．掌握理想气体状态方程的内容及表达式。 2．知道理想气体状态方程的使用条件。 3．会用理想气体状态方程进行简单的运算。通过推导理想气 体状态方程，培 养学生利用所学 知识解决实际问 题的能力 理想气体是学生遇到 的又一个理想化模型， 正确建立模型，对于学 好物理是非常重要的， 因此注意对学生进行 物理建模方面的教育 教材分析与方法 教学重点教学难点教学方法教学用 具 1．掌握理想气体状态方程的内容及表达式。知道理想气体状态方程的使用条件。 2．正确选取热学研究对象，抓住气体的初、末状态，正确确定气体的状态参量，从而应用理想气体状态方程求解有关问题。应用理想 气体状态 方程求解 有关问题 启发、讲 授、实验探 究 投影仪、 多媒体、 实验仪 器 教师活动学生活动 1.前面我们已经学习了三个气体 实验定律，玻意耳定律、查理定 律、盖－吕萨克定律。这三个定 律分别描述了怎样的规律？说出 它们的公式。 2.以上三个定律讨论的都是一个 参量变化时另外两个参量的关 系。那么，当气体的p、V、T三 个参量都变化时，它们的关系如 何呢？ 一、理想气体 问题： 压强（p）（atm）空气体积V（L）pV值( 1×1.013×105PaL) 1 100 200 500 1000 1.000 0.9730/100 1.0100/200 1.3400/500 1.9920/1000 1.000 0.9730 1.0100 1.3400 1.9920 在压强不太大的情况下，实验结果跟实验定律——玻意耳定律基本吻合，而在压强较大时，玻意耳定律则完全不适用了。 （2）为什么在压强较大时，玻意耳定律不成立呢？如果温度太低，查理定律是否也不成立呢？
气体的pvt关系
第一章气体的pVT关系 物质的聚集状态：气态gas 流体结构最简单 液态liquid 结构最复杂 固态solid 凝聚体 另外还有：等离子态、超固态、中子态等 §1.1 理想气体ideal /perfect gas状态方程一、理想气体状态方程 三个经验定律：波义耳定律：恒温下一定量气体V∞1/p 盖-吕萨克定律：恒压下一定量气体V∞T 阿伏加德罗定律：同温同压同体积气体分子数相同理想气体状态方程：pV = nRT SI单位:Pa m3mol K R=8.3145J?K-1?mol-1 V m = V/n n = m/M ρ = m/V (P8)例:用管道输送天然气，当输送压力为200kPa，温度为25℃时，管道内天然气(可视为纯甲烷)的密度是多少? 二、理想气体模型 E = E吸引+ E排斥= －A/r6＋B/r12 两大假设： ①分子之间无相互作用 ②分子本身不占有体积
三、 摩尔气体常数 对理想气体，R=pV m /T ；对实际气体，R=(pV m /T)p →0 R =N A . k =6.0221367*1023×1.380658*10-23=8.314511J/K .mol §1.2 理想气体混合物 一、混合物的组成 三种表示法：摩尔分数x ，质量分数w ，体积分数φ (混合前， 某纯组分的体积与各纯组分体积总和之比) 二、理想气体混合物的状态方程 pV = nRT =m M RT 如M 空气 =∑ x i M i = 0.21M O 2 + 0.79M N 2 = 28.851g/mol 三、道尔顿分压定律 Dalton ’s law of partial pressure 分压，即某组分气体它对混合气体总压的贡献，显然 p B = p 总 . x B ∑p B = p 总 对混合理想气体， p B = p 总. x B = p 总 . n B /∑n B = n B RT / V
理想气体的状态方程教案
理想气体的状态方程教 案 TTA standardization office【TTA 5AB- TTAK 08- TTA 2C】
第3节理想气体的状态方程 复习预习引入 知识探究过程 一、理想气体 问题：以下是一定质量的空气在温度不变时，体积随常压和非常压变化的实验数据：
压强（p）（atm）空气体积V （L） pV值( 1××105PaL) 1 100 200 500 1000 100 200 500 1000 问题分析：（1）从表中发现了什么规律？ 在压强不太大的情况下，实验结果跟实验定律——玻意耳定律基本吻合，而在压强较大时，玻意耳定律则完全不适用了。 （2）为什么在压强较大时，玻意耳定律不成立呢如果温度太低，查理定律是否也不成立呢 ○1分子本身有体积，但在气体状态下分子的体积相对于分子间的空隙很小，可以忽略不计。 ○2分子间有相互作用的引力和斥力，但分子力相对于分子的弹性碰撞时的冲力很小，也可以忽略。 ○3一定质量的气体，在温度不变时，如果压强不太大，气体分子自身体积可忽略，玻意耳定律成立，但在压强足够大时，气体体积足够小而分子本身不能压缩，分子体积显然不能忽略，这样，玻意耳定律也就不成立了。 ○4一定质量的气体，在体积不变时，如果温度足够低，分子动能非常小，与碰撞时的冲力相比，分子间分子力不能忽略，因此查理定律亦不成立了。 总结规律：设想有这样的气体，气体分子本身体积完全可以忽略，分子间的作用力完全等于零，也就是说，气体严格遵守实验定律。这样的气体就叫做理想气体。 a.实际的气体，在温度不太低、压强不太大时，可以近似为理想气体。
b.理想气体是一个理想化模型，实际气体在压强不太大、温度不太低的情况下可以看作是理想气体． 二、理想气体的状态方程 情景设置：理想气体状态方程是根据气体实验定律推导得到的。如图所示，一定质量的理想气体由状态1（T 1、p 1、v 1）变化到状态2（T 2、p 2、v 2），各状态参量变化有什么样的变化 呢？我们可以假设先让气体由状态1（T 1、p 1、v 1）经等温变化到状态c （T 1、p c 、v 2），再经过等容变化到状态2（T 2、p 2、v 2）。 推导过程：状态A →状态B ，等温变化，由玻意耳定律： 状态B →状态C ，等容变化，由查理定律： 两式消去B p ，得 又 A B T T =，C B V V = 代入上式得 上式即为状态A 的三个参量p A 、V A 、T A 与状态C 的三个参量p C 、V C 、T C 的关系。 总结规律：（1）内容：一定质量的理想气体，在状态发生变化时，它的压强P 和体积V 的乘积与热力学温度T 的比值保持不变，总等于一个常量。这个规律叫做一定质量的理想气体状态方程。 （2）公式：设一定质量的理想气体从状态1（p 1、V 1、T 1）变到状态2（p 2、V 2、T 2）则有表达式： 222111T V p T V p =或T pV = 恒量 适用条件：①一定质量的理想气体；②一定质量的实际气体在压强不太高，温度不太低的情况下也可使用。
气体的pVT关系
第一章 气体的pVT 关系 §1.1 理想气体状态方程 （1）状态方程 状态方程：处于一定聚集态（气体、液体或固体）的物质都有一些可以直接测量的物理量，如p 、V 、T 等，这些物理量之间存在一定的函数关系，用来描述物质状态各物理量之间的函数关系的数学表达式称物质的状态方程（也称物态方程）。 气体的状态方程可写为：0f p V T n =（，，，） p － 压力 V － 体积 T － 热力学温度（绝对温度） n － 气体的物质的量 （2）理想气体状态方程 1、波义尔定律（Boyle ） 波义尔定律：在恒温条件下，一定量任何气体的体积与其压力成反比，即： 1V p ∝，或 .pV cont = 2、盖-吕萨克定律（Gay-Lussac ） 盖-吕萨克定律：在恒压条件下，一定量任何气体的体积均与其绝对温度成 正比，即：T V ∝，或 .V cont T = 3、阿伏加德罗定律（A. Avogadro ，1811) V / n ＝cont (T, p 一定) 4、理想气体状态方程 理想气体状态方程：pV nRT = 或：m pV RT =，m V V n = （摩尔体积）
R － 摩尔气体常数（或气体常数）。R =8.314J.K -1.mol -1。 理想气体的特点：①分子自身无体积； ②分子间无相互作用力。 精确实验证明，只有在压力趋近于零的极限情况下，各种气体才严格服从理想气体的状态方程。 理想气体状态方程的推导： 已知气体的状态方程可写为：0n T V P f =） ，，，（ 化为：），，（n T P f V = 有： dn n V dT T V dP P V dV T P n P n T ，，，??? ????+??? ????+??? ????= 根据波义尔定律：.cont PV = 得：P V P C P V 2n T -=-=??? ????， 根据盖-吕萨克定律：.cont T V =，即 'C T V = 有：T V 'C T V n ,P ==??? ???? 对于一定量气体（dn = 0），有：dT T V dP P V dV +-= 化为：T dT P dP V dV +-= 积分得：lnV +lnP =lnT +cont.，即 .cont T PV ?= 若气体为 1 mol ，则常数写为R ，有 RT PV m = 对于 n mol 气体，有 nRT PV = §1.2 理想气体混合物 （1）道尔顿（Dalton ）分压定律 气体能以任意比例相互混合，而液体、固体一般不能。
高中物理人教版选修3-3教案 《理想气体的状态方程》(2篇)
理想气体的状态方程 一、教学目标 1．在物理知识方面的要求： （1）初步理解“理想气体”的概念。 （2）掌握运用玻意耳定律和查理定律推导理想气体状态方程的过程，熟记理想气体状态方程的数学表达式，并能正确运用理想气体状态方程解答有关简单问题。 （3）熟记盖·吕萨克定律及数学表达式，并能正确用它来解答气体等压变化的有关问题。 2．通过推导理想气体状态方程及由理想气体状态方程推导盖·吕萨克定律的过程，培养学生严密的逻辑思维能力。 3．通过用实验验证盖·吕萨克定律的教学过程，使学生学会用实验来验证成正比关系的物理定律的一种方法，并对学生进行“实践是检验真理唯一的标准”的教育。 二、重点、难点分析 1．理想气体的状态方程是本节课的重点，因为它不仅是本节课的核心内容，还是中学阶段解答气体问题所遵循的最重要的规律之一。 2．对“理想气体”这一概念的理解是本节课的一个难点，因为这一概念对中学生来讲十分抽象，而且在本节只能从宏观现象对“理想气体”给出初步概念定义，只有到后两节从微观的气体分子动理论方面才能对“理想气体”给予进一步的论述。另外在推导气体状态方程的过程中用状态参量来表示气体状态的变化也很抽象，学生理解上也有一定难度。 三、教具 1．气体定律实验器、烧杯、温度计等。 四、主要教学过程 （一）引入新课 前面我们学习的玻意耳定律是一定质量的气体在温度不变时，压强与体积变化所遵循的规律，而查理定律是一定质量的气体在体积不变时，压强与温度变化时所遵循的规律，即这两个定律都是一定质量的气体的体积、压强、温度三个状态参量中都有一个参量不变，而另外两个参量变化所遵循的规律，若三个状态参量都发生变化时，应遵循什么样的规律呢？这就是我们今天这节课要学习的主要问题。 （二）教学过程设计 1．关于“理想气体”概念的教学 设问： （1）玻意耳定律和查理定律是如何得出的？即它们是物理理论推导出来的还是由实验总结归纳得出来的？答案是：由实验总结归纳得出的。 （2）这两个定律是在什么条件下通过实验得到的？老师引导学生知道是在温度不太低（与常温比较）和压强不太大（与大气压强相比）的条件得出的。 老师讲解：在初中我们就学过使常温常压下呈气态的物质（如氧气、氢气等）液化的方法是降低温度和增大压强。这就是说，当温度足够低或压强足够大时，任何气体都被液化了，当然也不遵循反映气体状态变化的玻意耳定律和查理定律了。而且实验事实也证明：在较低温度或较大压强下，气体即使未被液化，它们的实验数据也与玻意耳定律或查理定律计算出的数据有较大的误差。 P (×1.013×105Pa) pV值(×1.013×105PaL) H 2 N 2 O 2 空 气 1 1 .000 1 .000 1 .000 1 .000 100 1 .0690 .9941 .9265 .9730 200 1 .1380 1 .0483 .9140 1 .0100 500 1 .3565 1 .3900 1 .1560 1 .3400 1000 1211
高三第一轮复习 气体的状态参量教案
气体的状态参量 一、考点聚焦 1.气体状态和状态参量。热力学温度。 2.气体的体积、温度、压强之间的关系.。 3.气体分子运动的特点。气体压强的微观意义。 二、知识扫描 1．1atm= 1.01×105 pa= 76 cmHg，相当于 10.3 m高水柱所产生的压强。 2．气体的状态参量有：(p、V、T) ①压强(p)：封闭气体的压强是大量分子对器壁撞击的宏观表现，其决定因素有：1) 温度；2)单位体积内分子数。 ②体积(V)：1m3=103l= 106ml 。 ③热力学温度T= t+273.15 。 4．一定质量的理想气体的体积、压强、温度之间的关系是：PV/T=常数，克拉珀珑方程是： PV/T=RM/μ。 5．理想气体分子间没有相互作用力。注意：一定质量的某种理想气体内能由温度决定。 三、典型例题 例1．已知大气压强为p0 cmHg,一端开口的玻璃管内封闭一部分气体，管内水银柱高度为h cm，（或两边水银柱面高度差为h cm），玻璃管静止，求下列图中封闭理想气体的压强各是多少？ 解析：将图中的水银柱隔离出来做受力分析；⑺中取与管内气体接触的水银面为研究对象做 受力分析．本题的所有试管的加速度都为零．所以在⑴中：G=N，p0S=PS；在⑵图中：p0S+G=pS，p0S+ρghS=pS，取cmHg(厘米汞柱)为压强单位则有：p= p0+h；同理，图⑶中试管内气体的压强为：p= p0-h；采用正交分解法解得：图⑷中：p= p0+hsinθ；图 ⑸中：p=p0-hsinθ；图⑹中取高出槽的汞柱为研究对象，可得到：p= p0-h；图⑺中取
与管内气体接触的水银面（无质量）为研究对象：p 0S+ρghS=pS ，p= p 0+h 点评： （1） 确定封闭气体压强主要是找准封闭气体与水银柱（或其他起隔绝作用的物体）的接 触面，利用平衡的条件计算封闭气体的压强． （2） 封闭气体达到平衡状态时，其内部各处、各个方向上压强值处处相等． （3） 液体压强产生的原因是重力 （4）液体可将其表面所受压强向各个方向传递． 例2.两个完全相同的圆柱形密闭容器，如图8．３—１所示，甲 中装有与容 器等体积的水，乙中充满空气，试问： （1）两容器各侧壁压强的大小关系及压强大小决定于哪些因素？ （2）若两容器同时做自由落体运动，容器侧壁所受压强将怎样变化？ 解析： （1）对于甲容器，上壁压强为零，底面压强最大，侧壁压强自上而下由小变大其大小决 定于深度，对于乙容器各处器壁上的压强均相等，其大小决定于气体分子的温度和气体分子的密度。 （2）甲容器做自由落体运动时，处于完全失重状态，器壁各处的压强均为零；乙容器做 自由落体运动时，气体分子的温度和气体分子的密度不变，所以器壁各处的压强不发生变化。 点评：要分析、弄清液体压强和气体压强产生的原因是解决本题的关键。 例３．钢瓶内装有高压气体，打开阀门高压气体迅速从瓶口喷出，当内外气压相等时立即关闭阀门。过一段时间后再打开阀门，问会不会再有气体喷出？ 解析：第一次打开阀门气体高速喷出，气体迅速膨胀对外做功，但来不及吸热。由热力学第 一定律可知，气体内能减少，导致温度突然下降。关闭阀门时，瓶内气体温度低于外界温度，但瓶内压强等于外界气体压强。过一段时间后，通过与外界热交换，瓶内温度升高到和外界温度相同，而瓶的体积没变，故而瓶内气体压强增大。因此，再次打开阀门，会有气体喷出。 点评：此题有两个过程，第一次相当于绝热膨胀过程，第二次是等容升温。 例４．一房间内，上午10时的温度为150C ，下午2时的温度为250C ，假定大气压无变化， 则下午2时与上午10时相比较，房间内的 （ ） A ．空气密度增大 B ．空气分子的平均动增大 C ．空气分子速率都增大 D ．空气质量增大 解析：由于房间与外界相通，外界大气压无变化，因而房间内气体压强不变。但温度升高后， 体积膨胀，导致分子数密度减小。所以，房间内空气质量减少，空气分子的平均动增大。但并非每个分子速率都增大，因为单个分子的运动是无规则的。答案B 是正确。 图８．３－１ 甲 乙
高中物理 理想气体的状态方程教案 新人教版选修3
8.3、理想气体的状态方程 一、教学目标 1．在物理知识方面的要求： （1）初步理解“理想气体”的概念。 （2）掌握运用玻意耳定律和查理定律推导理想气体状态方程的过程，熟记理想气体状态方程的数学表达式，并能正确运用理想气体状态方程解答有关简单问题。 （3）熟记盖·吕萨克定律及数学表达式，并能正确用它来解答气体等压变化的有关问题。 2．通过推导理想气体状态方程及由理想气体状态方程推导盖·吕萨克定律的过程，培养学生严密的逻辑思维能力。 3．通过用实验验证盖·吕萨克定律的教学过程，使学生学会用实验来验证成正比关系的物理定律的一种方法，并对学生进行“实践是检验真理唯一的标准”的教育。 二、重点、难点分析 1．理想气体的状态方程是本节课的重点，因为它不仅是本节课的核心内容，还是中学阶段解答气体问题所遵循的最重要的规律之一。 2．对“理想气体”这一概念的理解是本节课的一个难点，因为这一概念对中学生来讲十分抽象，而且在本节只能从宏观现象对“理想气体”给出初步概念定义，只有到后两节从微观的气体分子动理论方面才能对“理想气体”给予进一步的论述。 另外在推导气体状态方程的过程中用状态参量来表示气体状态的变化也很抽象，学生理解上也有一定难度。 三、教具 1．气体定律实验器、烧杯、温度计等。 四、主要教学过程 （一）引入新课 前面我们学习的玻意耳定律是一定质量的气体在温度不变时，压强与体积变化所遵循的规律，而查理定律是一定质量的气体在体积不变时，压强与温度变化时所遵循的规律，即这两个定律都是一定质量的气体的体积、压强、温度三个状态参量中都有一个参量不变，而另外两个参量变化所遵循的规律，若三个状态参量都发生变化时，应遵循什么样的规律呢？这就是我们今天这节课要学习的主要问题。 （二）教学过程设计 1．关于“理想气体”概念的教学 设问： （1）玻意耳定律和查理定律是如何得出的？即它们是物理理论推导出来的还是由实验总结归纳得出来的？答案是：由实验总结归纳得出的。 （2）这两个定律是在什么条件下通过实验得到的？老师引导学生知道是在温度不太低（与常温比较）和压强不太大（与大气压强相比）的条件得出的。 老师讲解：在初中我们就学过使常温常压下呈气态的物质（如氧气、氢气等）液化的方法是降低温度和增大压强。这就是说，当温度足够低或压强足够大时，任何气体都被液化了，当然也不遵循反映气体状态变化的玻意耳定律和查理定律了。而且实验事实也证明：在较低温度或较大压强下，气体即使未被液化，它们的实验数 (×1.013×105Pa) pV值(×1.013×105PaL H2N2O2空 气 1 1. 000 1. 000 1. 000 1. 000 100 1. 0690 0. 9941 0. 9265 0. 9730 200 1. 1380 1. 0483 0. 9140 1. 0100 500 1. 1. 1. 1.
第一章气体的pVT关系
第一章 气体的pVT 关系 主要内容 1.理想气体和理想气体状态方程 （1）理想气体 凡在任何温度、压力下均服从B V 的气体称为理想气体。 理想气体具有两个特征： (Ⅰ)分子本身不占有体积。 (Ⅱ)分子间无相互作用力。 （2）理想气体状态方程 nRT pV = RT pV =m 理想气体状态方程适用于理想气体和低压条件下的实际气体。 2.道尔顿分压定律和阿马格分体积定律 （1）分压力 分压力定义为：在总压力为p 的混合气体中，任一组分B 的分压力B p 等于它的物质的量分数B y 与混合气体中压力p 之积。 即 p y p B B = p p =∑B B 此二式适用于理想气体混合物和非理想气体混合物。 对于理想气体有 V RT n p B B = （2）道尔顿定律 道尔顿定律：混合气体的总压力等于各组分单独存在于混合气体的,T V 条件下所产生压力的总和。 即 V RT n p /)(B B ∑= 此定律适用于混合理想气体和低压混合气体。 （3）分体积 分体积B V 是所含n B 的B 单独存在于混合气体的,T P 条件下占有的体积。 )/(B B p RT n V = V y V B B = 两式适用于理想气体和低压条件下的混合气体。 （4）阿马格定律 阿马格定律：混合气体各组分的分体积之和与总体积相等，即
p RT n V V V /)(,B B B B ∑∑== 3.实际气体的PVT 性质 （1）实际气体的PVT 性质 RT pV nRT pV Z /)/( def m = 理想气体状态方程与实际气体状态方程有偏差，偏差值为修正因子，称压缩因子Z 。 Z 的数值直接表示出实际气体对理想气体的偏差程度。 （2）范德华方程与维里方程 ①范德华方程 气体物质的量为1mol 的范德华方程：()m 2m a p b V RT V ? ?+-= ??? a 、范氏方程只适用中压范围。 b 、当p →0时，范氏方程可还原为理想气体方程。 ②维里方程 +++=+??? ??'+??? ??'+'=2211Cp Bp A V C V B A pV 4.实际气体的液化与临界性质 （1）饱和蒸气压与沸点 在一定温度下，当液(或固)体与其蒸气达成液(或固)、气两相平衡时，此时气相的压力则称为该液(或固)体在该温度下的饱和蒸气压，简称蒸气压。 沸点：当液体饱和蒸气压与外压相等时，液体沸腾，此时相应的温度称为液体的沸点。 正常沸点：101.325KPa 外压下的沸点。水是373.15K 。 （2）实际气体的液化 气体加压所允许的最高温度称为临界温度，以T c 表示; 气体在临界温度时发生液化所需的最小压力称为临界压力，以p c 表示； 物质在临界温度、临界压力的摩尔体积成为临界摩尔体积，以V m,c 表示。 T c 、p c 、V m,c 称为物质的临界参数。它是物质固有的一种特性参数。物质处在临界温度、临界压力下的状态称为临界状态。 5.对比参数、对应状态原理 （1）对比参数 r c r m,c m r c T T T V V V p p p === p r 、T r 、V r ：分别称对比压力、对比温度、对比体积，又统称为气体的对比参数。 对比参数反映了气体所处状态偏离临界点的倍数。
气体的pVT关系
第一章 气体的pVT 关系 重点： 理想气体的定义及微观模型，理想气体状态方程式及其应用，混合气体中组分气体分压、分体积的概念及道尔顿定律和阿马格定律。 难点： 实际气体的临界状态及临界参数用，道尔顿定律和阿马格定律的应用范围。 重要公式 1.n PV RT = RT pV =m 2.y B B P P = B B P P =∑ 3.B B V V =∑ n /B B V RT P ??= ??? ∑ ()m 2m a 4.b P V RT V ??+-= ?? ? 5.n PV Z RT = 气体、液体、固体是物质的三种主要聚集状态。这三种状态是由构成物质的大量质点（如分子、原子等）的相互作用力的大小所决定的。在通常情况下，气体物质的空隙大，气体分子间的距离比起分子的直径来说要大的多。因此气体是 一种分子间相互作用力很小的物质聚集态。 由于气体分子间作用力小，气体分子可通过热运动克服分子间的相互作用力而充满任何形状的容器的空间，且具有很大的可压缩性。另一方面，随着气体压力的减少，一定量的气体的体积增加，分子间的距离也随之增大，使得分子间作用力趋于更小 。因此在低压时分子间相互作用力往往小得可以忽略的地步。故气体同液体、固体相比较，气体是一种最简单的聚集状态，其物理量之间的相互关系、彼此之间的依赖规律也要简单的多。这就为热力学的研究提供了一个方便的体系。再则，由于气体具有良好的流动性与混合性，而使得它成为化工生产过程中不可缺少的物质。也就是说，研究气体既有理论意义，又有实际意义。 研究气体的性质，就是要讨论气体的P —V —T 关系,也就是气体的状态方程。气体的状态方程一般有两种来源：一是利用实验测量得到的数据归纳出来的，二
高中物理《理想气体的状态方程》优质课教案、教学设计
理想气体的状态方程教学设计 本堂课使用的教学方法： 讲授法、归纳法、互动探究法、实验法。 教学过程设计： （一）情景导入、展示目标 教师提出问题：瘪了的乒乓球如何恢复原状？ 演示：把乒乓球放入热水中，乒乓球恢复原样。 请同学们猜想解释：为何能够恢复原状？ 你知道如何应用气体知识解释这个现象吗？ 引入新课：理想气体状态方程 （二）回顾复习提问： 1、玻意耳定理（气体等温变化）：PV=C 2、查理定律（气体等容变化）：P/T=C 3、盖---吕萨克定律（气体等压变化）：V/T=C （三）新课探究、精讲点拨 1、理想气体： 问题探究一：教师通过引导学生分析表格数据，引导学生得出理想气体概念，通过对理想模型的说明对学生进行物理思想方法的培养。 2、理想气体状态方程： 问题探究二： 老师通过联系乒乓球的实际引导学生寻找P、V、T 三个状态参量同时变化时它们之间的关系。 （1）乒乓球内的气体可以看做理想气体
（2） 瘪了的乒乓球对应的三个状态参量分别为：P 1、V 1、T 1，放入热水复原后的乒乓球对应的三个状态参量分别为：P 2、V 2、T 2 这种情况下初末状态的这三个状态参量会遵循什么关系呢？ 教师引导点拨： 直接寻找初末状态各参量的关系比较困难，我们能否想办法寻找一个中间状态作为中转站，把一个不熟悉的比较复杂的过程化解成两个熟悉的简单的过程去解决？ 教师引导学生探究讨论， 并应用气体实验定律和相关数学知识推导， 并让学生展示推导过程。 教师引导学生反思总结： 比较以上探究过程，你能发现什么？ 虽然经历的过程不同，但是得出了相同的结论：一定质量的某种理想气体，在状态发生变化时，它的压强 P 和体积 V 的乘积与热力学温度 T 的比值相等 说明：这里的 1、2 是气体的任意两个状态，具有普遍意义，所以，可以得出结论： 对于一定质量的某种理想气体，满足： PV =C T 学生总结以上理论推导，得出结论： 理想气体状态方程教师引导学生深入探究： 常数 C 和什么有关呢？ 教师设计提出问题： 质量为m 的空气，在温度为T 1，压强为P 1 时，对应的体积为 V 1， 如何求其标况下对应的体积 V 2（设标况下温度为 T 0，压强为 P 0）？ 如果设标况下空气的摩尔体积为 V 0，摩尔质量为M ，请写出V 2 和V 0 的关系式。 引导学生得出： P 1V 1 T 1 =P 0V 2 T 0 =nP 0V 0 T 0 =nR =C
2017-2018学年高中物理第八章气体第3节理想气体的状态方程教学案新人教版选修3-3
第3节 理想气体的状态方程 1.理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实 验定律的气体，实际气体在压强不太大、温度不太低时可看作理想气体。 2．理想气体状态方程： p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2或pV T ＝C 。 3．适用条件：一定质量的理想气体。 一、理想气体 1．定义 在任何温度、任何压强下都严格遵从气体实验定律的气体。 2．理想气体与实际气体 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。 如图8-3-1所示。 图8-3-1 二、理想气体的状态方程 1．内容 一定质量的某种理想气体，在从一个状态变化到另一个状态时，压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。 2．公式 p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2或pV T ＝C (恒量)。 3．适用条件 一定质量的理想气体。
1．自主思考——判一判 (1)实际气体在常温常压下可看作理想气体。(√) (2)一定质量的理想气体从状态1变化到状态2，经历的过程不同，状态参量的变化不同。(×) (3)pV T ＝C 中的C 是一个与气体p 、V 、T 有关的常量。(×) (4)一定质量的气体，体积、压强不变，只有温度升高。(×) (5)一定质量的气体，温度不变时，体积、压强都增大。(×) (6)一定质量的气体，体积、压强、温度都可以变化。(√) 2．合作探究——议一议 (1)在实际生活中理想气体是否真的存在？有何意义？ 提示：不存在。是一种理想化模型，不会真的存在，是对实际气体的科学抽象。 (2)对于一定质量的理想气体，当其状态发生变化时，会不会只有一个状态参量变化，其余两个状态参量不变呢，为什么？ 提示：不会。根据理想气体状态方程，对于一定质量的理想气体，其状态可用三个状态参量p 、V 、T 来描述，且pV T ＝C (定值)。只要三个状态参量p 、V 、T 中的一个发生变化，另外两个参量中至少有一个会发生变化。故不会发生只有一个状态参量变化的情况。 (3)在理想气体状态方程的推导过程中，先后经历了等温变化、等容变化两个过程，是否表示始末状态参量的关系与中间过程有关？ 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 1．理想气体状态方程的分态式 (1)一定质量的理想气体的pV T 值，等于其各部分pV T 值之和。用公式表示为pV T ＝p 1V 1T 1＋ p 2V 2 T 2 ＋…＋ p n V n T n 。 (2)一定质量理想气体各部分的pV T 值之和在状态变化前后保持不变，用公式表示为 p 1V 1T 1＋p 2V 2T 2＋…＝p 1′V 1′T 1′＋p 2′V 2′ T 2′ ＋… (3)当理想气体发生状态变化时，如伴随着有气体的迁移、分装、混合等各种情况，使
气体的状态参量物理教案
知识目标 1、知道气体的温度、体积、压强是描述气体状态的状态参量，理解描述状态的三个参量的意义． 2、在知道温度物理意义的基础上；知道热力学温度及单位；知道热力学温度与摄氏温度的关系，并会进行换算． 3、知道气体的体积及其单位．并理解气体的压强是怎样产生的，能运用分子动理论进行解释；知道气体压强的单位并能进行单位换算；会计算各种情况下气体的压强． 能力目标 1、运用所学的力学及运动学知识计算各种情况下气体的压强，总结出求解气体压强的方法．明确气体的状态及状态参量是—一对应的关系． 情感目标 培养学生的分析、解决问题的能力及综合应用所学知识解决实际问题的能力． 教学建议 教材分析 气体压强的概念及计算是本节的重点，关于压强的产生，教材在本章第五节分子动理论中——对气体压强产生做了详细的介绍，而运用示例来讲解压强的计算，例题中分析了被水银柱封闭的空气柱在三种放置状态时的压强求解，利用前面所学的力学知识，分析水银柱受力的平衡条件，得到了气体压强值，教学时，注意让学生在复习初中内容的基础上，观察演示实验，讨论压强计算的公式并进行必要的练习，着重解决一下“气体的压强”问题，为以后的几节学习扫清障碍． 教法建议 针对本章的重点——气体压强的计算，通过以前学过的固体和液体的压强知识来理解气体压强的概念；用力学观点来计算气体的压强，把力学和热学联系起来． 教学设计方案 教学用具：压强计 教学整体设计：教师引导学生复习压强、力平衡、牛顿定律等力学知识引入气体压强等热学参量，再让学生做实验掌握气体压强的测量，通过例题讲解使学生掌握气体压强的求法．教学目标完成过程： （一）课堂引入 教师讲解：在前面一章中，我们主要研究了物质的三种存在状态：气、液、固中的两种——固体和液体，由于气体分子排布的特点，使得气体分子具有一些特有的性质，今天，我们便开始研究气体． （二）新课讲解 教师讲解：为了描述我们的研究对象，针对气体的热学特性，我们用体积、压强和温度物理量等来标识气体，这几个用来描述气体状态的物理量叫做气体的状态参量． 1、温度（t） 温度是表示物体冷热程度的物理量，是物体分子平均动能的标志． （1）测量：用温度计来测量． （2）温标：温度的数值表示法． ①摄氏温标：规定在1atm下冰水混合物的温度为0℃，沸水的温度为11℃，中间分成100等份，每一份为1℃，通常用t表示，单位为摄氏度（℃）．
理想气体状态方程教案
理想气体状态方程 一、教学目标： 1、知识目标：初步理解“理想气体”的概念 掌握运用玻意尔定律、查理定律和盖吕萨克推导理想气体状态方程的过程， 熟记理想气体状态方程的数学表达式，并能正确运用理想气体状态方程分析 理想气体初末状态，解答有关的简单问题。 2、方法和过程：通过推导理想气体状态方程及对气体初末状态的判断，培养学生严密的逻 辑思维能力。 3、情感、态度和价值观：通过采用不同方法推导出理想气体状态方程，使同学们养成全面 思考问题的习惯。而对气体初末状态变化的分析，则教会学生看到问题要抓 住问题的本质。 二、教学重点、难点分析： 1、如何理解理想气体状态方程是本节课的重点，也是中学阶段解答气体问题所遵循的最重要的规律之一。 2、本节课的难点在于如何分析气体变化问题的初末状态参量。尤其是末状态，各部分都发生变化的情况，更要选取合适的参考对象，找到压强变化与气体体积变化的关系。 三、主要教学过程： （一）、课堂引入 由生活中螃蟹在水中吐出的气泡上升过程中的变化问题引发思考，将该气泡作为理想气体，气泡上升到水面时体积是水底初始时的多少倍并给出具体数值，分别计算两种不同情况下，即湖底和湖面温度相同和不同时分别是多少 学生计算温度相同时可以直接运用前面学习的等温变化规律（玻意尔定律）直接解得，
但对于温度不同时，气泡三个状态参量都变化的情况却不能运用所学的三大定律解决。由此引入研究，气体在三个状态都变化时的规律的探究。 （二）、教学过程的设计 1、进行“理想气体”概念的教学 设问：（1）玻意耳定律和查理定律是如何得出的即它们是物理理论推导出来的还是由实验总结归纳得出的答案是：由实验总结归纳得出的。 （2）这两个定律是在什么条件下通过实验得到的老师引导学生知道是在温度不太低（与常温比较）和压强不太大（与大气压强相比）的条件得出的。 老师讲解：在初中我们就学过使常温常压下呈气态的物质（如氧气、氢气等）液化的方法是降低温度和增大压强。这就是说，当温度足够低或压强足够大时，任何气体都被液化了，当然也不遵循反映气体状态变化的玻意耳定律和查理定律了。而且实验事实也证明：在较低温度或较大压强下，气体即使未被液化，它们的实验数据也与玻意尔定律或查理定律计算出的数据有较大的误差。 出示投影片（1）： 说明讲解：投影片（1）所示是在温度为0℃，压强为×105Pa的条件下取1L几种常见实际气体保持温度不变时，在不同压强下用实验测出的pV乘积值。从表中可看出在压强为
高中物理气体的pVT关系
第一章习题解答 1.1物质的体膨胀系数αV与等温压缩率κT的定义如下： 试导出理想气体的、与压力、温度的关系 解：对于理想气体：PV=nRT , V= nRT/P 求偏导： 1.2 气柜储存有121.6kPa，27℃的氯乙烯（C2H3Cl）气体300m3，若以每小时90kg 的流量输往使用车间，试问储存的气体能用多少小时？ 解：将氯乙烯(M w=62.5g/mol)看成理想气体：PV=nRT , n= PV/RT n=121600?300/8.314?300.13 (mol)=14618.6mol m=14618.6?62.5/1000(kg)=913.66 kg t=972.138/90(hr)=10.15hr 1.3 0℃，101.325kPa的条件常称为气体的标准状况，试求甲烷在标准状况下的密度？ 解：将甲烷(M w=16g/mol)看成理想气体：PV=nRT , PV =mRT/ M w 甲烷在标准状况下的密度为=m/V= PM w/RT =101.325?16/8.314?273.15(kg/m3) =0.714 kg/m3 1.4 一抽成真空的球形容器，质量为25.0000g。充以4℃水之后，总质量为125.0000g。若改充以25℃，13.33kPa的某碳氢化合物气体，则总质量为25.0163g。试估算该气体的摩尔质量。水的密度按1 g.cm-3计算。 解：球形容器的体积为V=（125-25）g/1 g.cm-3=100 cm3 将某碳氢化合物看成理想气体：PV=nRT , PV =mRT/ M w M w= mRT/ PV=(25.0163-25.0000)?8.314?300.15/(13330?100?10-6) M w =30.51(g/mol)
理想气体的状态方程 说课稿 教案
理想气体的状态方程 教学目标： （一）知识与技能 （1）理解“理想气体”的概念。 （2）掌握运用玻意耳定律和查理定律推导理想气体状态方程的过程，熟记理想气体状态方程的数学表达式，并能正确运用理想气体状态方程解答有关简单问题。 （二）过程与方法 通过推导理想气体状态方程的过程，培养学生严密的逻辑思维能力。 （三）情感态度与价值观 通过理想气体状态方程的学习，培养学生尊重知识，勇于探索的科学精神。教学重点： 理想气体的状态方程。 教学难点： 对“理想气体”这一概念的理解。 教学方法：推理法、讲述法 教学用具： 1、投影幻灯机、书写用投影片。 2、气体定律实验器、烧杯、温度计等。 教学过程： （一）引入新课 玻意耳定律是一定质量的气体在温度不变时，压强与体积变化所遵循的规律，而查理定律是一定质量的气体在体积不变时，压强与温度变化时所遵循的规律，盖-吕萨克定律是一定质量的气体在压强不变时，温度与体积变化时所遵循的规律，即这三个定律都是一定质量的气体的体积、压强、温度三个状态参量中都有一个参量不变，而另外两个参量变化所遵循的规律，若三个状态参量都发生变化时，应遵循什么样的规律呢？这就是我们今天这节课要学习的主要问题。 （二）新课教学 1、关于“理想气体”的教学
设问： （1）玻意耳定律、查理定律和盖-吕萨克定律是如何得出的？即它们是物理理论推导出来的还是由实验总结归纳得出来的？答案是：由实验总结归纳得出的。 （2）这两个定律是在什么条件下通过实验得到的？老师引导学生知道是在温度不太低（与常温比较）和压强不太大（与大气压强相比）的条件下得出的。 老师讲解：在初中我们就学过使常温常压下呈气态的物质（如氧气、氢气等）液化的方法是降低温度和增大压强。这就是说，当温度足够低或压强足够大时，任何气体都被液化了， Pa ） PaL 空气说明讲解：投影片（l ）所示是在温度为0℃，压强为 Pa 的条件 下取1L 几种常见实际气体保持温度不变时，在不同压强下用实验测出的pV 乘积值。从表中可看出在压强为 Pa 至 Pa 之间时，实验结果与玻意耳定律计算值，近似相等，当压强为 Pa 时，玻意耳定律就完全 不适用了。 这说明实际气体只有在一定温度和一定压强范围内才能近似地遵循气体的实验定律。而且不同的实际气体适用的温度范围和压强范围也是各不相同的。为
2019高考物理总练习教学案第42讲-气体的状态和状态参量
2019高考物理总练习教学案第42讲-气体的状态和状态参量 12.1气体的状态和状态参量 12.2气体压强、体积和温度的关系 【一】教学目标 1、在物理知识方面要求： 〔1〕知道气体的温度、体积和压强是描述气体状态的状态参量； 〔2〕理解气体的温度、体积和压强的物理意义； 〔3〕知道气体的压强是大量气体分子频繁碰撞器壁而产生的； 〔4〕会用水银压强计测量密闭气体的压强； 〔5〕会计算气体的压强。 2、通过研究描述气体状态的三个参量，明确本章的中心课题和研究方法，增强学生学习的目的性。 【二】重点、难点分析 1、气体的压强是重点，因为它是以后进一步学习气体实验定律和理想气体状态方程的基础。所以要让学生理解压强概念的物理意义，知道压强的单位，会计算气体的压强，会用水银压强计测定气体的压强。 2、正确确定密闭气体的压强是难点，特别是U形管中气体的压强。受重力—压力—压强这样的推理逻辑的影响，学生在理解气体压强产生时会感到困惑。 【三】教具 1、演示气体压强的大小 水银气压计〔U形管的底部用乳胶管连接，B管为可活动的〕。 2、气体压强的模拟实验 气体分子运动模拟实验器。 【四】主要教学过程
〔一〕引入新课 在研究机械运动时，物体的位置、速度确定了，物体的运动状态就确定了。当研究对象转换为气体时，描述气体的状态，显然不能再用位置、速度这样的物理量了。那么应该用什么物理量来描述气体的状态呢？ 举例： 凹陷的乒乓球被热水一浇，恢复原状； 充好气的气球，放在暖气片上会爆裂； 自行车内胎在夏天时容易爆胎； 气体被压缩； 压缩气体突然膨胀； 通过学生举出的众多实例，分析得出：对于一定质量的某种气体，描述其状态的物理量有温度、体积和压强。 〔二〕教学过程设计 1、温度 〔1〕对温度物理意义的认识 宏观：温度表示物体的冷热程度。 微观：温度标志着物体内部分子无规那么运动的剧烈程度；温度是物体分子平均动能的标志。 〔2〕温度与温标 温标即温度的数值表示法。 摄氏温标——摄氏温度t 热力学温标——热力学温度T 2、气体的体积 〔1〕气体体积是指气体分子充满的空间，即容器的容积。 〔2〕这个容积不是气体分子本身的体积之和，气体分子之间是有空隙的。