高中物理理想气体知识点归纳.doc
最新人教版高中物理选修3-3:8.3理想气体的状态方程 知识点总结及课时练习

3理想气体的状态方程记一记理想气体的状态方程知识体系一个模型——理想气体一个方程——理想气体的状态方程三个特例——p1V1T1=p2V2T2⎩⎪⎨⎪⎧T1=T2时,p1V1=p2V2V1=V2时,p1T1=p2T2p1=p2时,V1T1=V2T2辨一辨1.理想气体也不能严格地遵守气体实验定律.(×)2.实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下,可看成理想气体.(√)3.一定质量的理想气体,当压强不变而温度由100 ℃上升到200 ℃时,其体积增大为原来的2倍.(×)4.气体由状态1变到状态2时,一定满足方程p1V1T1=p2V2T2.(×)5.一定质量的理想气体体积增大到原来的4倍,可能是因为压强减半且热力学温度加倍.(√)想一想什么样的气体才是理想气体?理想气体的特点是什么?提示:在任何温度、任何压强下都严格遵从实验定律的气体;特点:①严格遵守气体实验定律及理想气体状态方程,是一种理想化模型.②理想气体分子本身的大小与分子间的距离相比可忽略不计,分子不占空间,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.④理想气体分子无分子势能的变化,内能等于所有分子热运动的动能之和,只和温度有关.思考感悟:练一练=1.有一定质量的理想气体,如果要使它的密度减小,可能的办法是( )A .保持气体体积一定,升高温度B .保持气体的压强和温度一定,增大体积C .保持气体的温度一定,增大压强D .保持气体的压强一定,升高温度解析:由ρ=m /V 可知,ρ减小,V 增大,又由pV T =C 可知A 、B 、C 三项错,D 项对.答案:D2.对于一定质量的理想气体,下列状态变化中可能的实现是( )A .使气体体积增加而同时温度降低B .使气体温度升高,体积不变、压强减小C .使气体温度不变,而压强、体积同时增大D .使气体温度升高,压强减小、体积减小解析:由理想气体状态方程pV T =恒量得A 项中只要压强减小就有可能,故A 项正确;而B 项中体积不变,温度与压强应同时变大或同时变小,故B 项错;C 项中温度不变,压强与体积成反比,故不能同时增大,故C 项错;D 项中温度升高,压强减小,体积减小,导致pV T 减小,故D 项错误.答案:A3.一定质量的理想气体,经历一膨胀过程,这一过程可以用图上的直线ABC 来表示,在A 、B 、C 三个状态上,气体的温度T A 、T B 、T C 相比较,大小关系为( )A .TB =T A =T CB .T A >T B >T CC .T B >T A =T CD .T B <T A =T C解析:由图中各状态的压强和体积的值可知:p A · V A =p C ·V C <p B ·V B ,因为pV T =恒量,可知T A =T C <T B .答案:C4.如图所示,1、2、3为p -V 图中一定量理想气体的三种状态,该理想气体由状态1经过程1→3→2到达状态2.试利用气体实验定律证明:p 1V 1T 1=p 2V 2T 2. 证明:由题图可知1→3是气体等压过程,据盖—吕萨克定律有:V 1T 1=V 2T3→2是等容过程,据查理定律有:p 1T =p 2T 2联立解得p 1V 1T 1=p 2V 2T 2.要点一对理想气体的理解1.(多选)关于理想气体,下列说法中正确的是()A.严格遵守玻意耳定律、盖—吕萨克定律和查理定律的气体称为理想气体B.理想气体客观上是不存在的,它只是实际气体在一定程度上的近似C.和质点的概念一样,理想气体是一种理想化的模型D.一定质量的理想气体,内能增大,其温度可能不变解析:理想气体是一种理想化模型,是对实际气体的科学抽象;温度不太低、压强不太大的情况下可以把实际气体近似视为理想气体;理想气体在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律,A、B、C三项正确;理想气体的内能只与温度有关,温度升高,内能增大,温度降低,内能减小,D项错误.答案:ABC2.(多选)关于理想气体,下列说法正确的是()A.温度极低的气体也是理想气体B.压强极大的气体也遵从气体实验定律C.理想气体是对实际气体的抽象化模型D.理想气体实际并不存在解析:气体实验定律是在压强不太大、温度不太低的情况下得出的,温度极低、压强极大的气体在微观上分子间距离变小,趋向于液体,故答案为C、D两项.答案:CD要点二对理想气体状态方程的理解和应用3.(多选)一定质量的理想气体,初始状态为p、V、T,经过一系列状态变化后,压强仍为p,则下列过程中可以实现的是() A.先等温膨胀,再等容降温B.先等温压缩,再等容降温C.先等容升温,再等温压缩D.先等容降温,再等温压缩解析:根据理想气体状态方程pVT=C,若经过等温膨胀,则T不变,V增加,p减小,再等容降温,则V不变,T降低,p减小,最后压强p肯定不是原来值,A项错,同理可以确定C项也错,正确为B、D两项.答案:BD4.一定质量的气体,从初态(p0、V0、T0)先经等压变化使温度上升到32T0,再经等容变化使压强减小到12p0,则气体最后状态为()A.12p0、V0、32T0 B.12p0、32V0、34T0C.12p0、V0、34T0 D.12p0、32V0、T0解析:在等压过程中,V∝T,有V0T0=V33T02,V3=32V0,再经过一个等容过程,有:p032T0=p02T3,T3=34T0,所以B项正确.答案:B5.如图所示,一定质量的空气被水银封闭在静置于竖直平面的U形玻璃管内,右管上端开口且足够长,右管内水银面比左管内水银面高h,能使h变小的原因是()A.环境温度升高B.大气压强升高C.沿管壁向右管内加水银D.U形玻璃管自由下落解析:对于左端封闭气体,温度升高,由理想气体状态方程可知:气体发生膨胀,h增大,故A项错.大气压升高,气体压强将增大,体积减小,h减小,故B项对.向右管加水银,气体压强增大,内、外压强差增大,h将增大,所以C项错.当管自由下落时,水银不再产生压强,气体压强减小,h变大,故D项错.答案:B6.一水银气压计中混进了空气,因而在27 ℃、外界大气压为758 mmHg时,这个水银气压计的读数为738 mmHg,此时管中水银面距管顶80 mm.当温度降至-3 ℃时,这个气压计的读数为743 mmHg,求此时的实际大气压值为多少?解析:画出该题初、末状态的示意图分别写出被封闭气体的初、末状态的状态参量p1=758 mmHg-738 mmHg=20 mmHgV1=(80 mm)·S(S是管的横截面积)T1=(273+27) K=300 Kp2=p-743 mmHgV2=(738+80) mm·S-743(mm)·S=75(mm)·ST2=(273-3)K=270 K将数据代入理想气体状态方程p1V1 T1=p2V2 T2解得p=762.2 mmHg.答案:762.2 mmHg要点三理想气体变化的图象7.在下图中,不能反映理想气体经历了等温变化→等容变化→等压变化,又回到原来状态的图是()解析:根据p -V ,p -T 、V -T 图象的意义可以判断,其中D 项显示的理想气体经历了等温变化→等压变化→等容变化,与题意不符.答案:D8.图中A 、B 两点代表一定质量理想气体的两个不同的状态,状态A 的温度为T A ,状态B 的温度为T B ;由图可知( )A. T B =2T AB. T B =4T AC. T B =6T AD. T B =8T A 解析:对于A 、B 两个状态应用理想气体状态方程p A V A T A =p B V B T B可得:T B T A =p B V B p A V A =3×42×1=6,即T B =6T A ,C 项正确. 答案:C基础达标1.关于一定质量的理想气体发生状态变化时,其状态参量p 、V 、T 的变化情况不可能的是( )A .p 、V 、T 都减小B .V 减小,p 和T 增大C.p和V增大,T减小D.p增大,V和T减小解析:由理想气体状态方程pVT=C可知,p和V增大,则pV增大,T应增大.C项不可能.答案:C2.(多选)理想气体的状态方程可以写成pVT=C,对于常量C,下列说法正确的是()A.对质量相同的任何气体都相同B.对质量相同的同种气体都相同C.对质量不同的不同气体可能相同D.对质量不同的不同气体一定不同解析:理想气体的状态方程的适用条件就是一定质量的理想气体,说明常量C仅与气体的种类和质量有关,实际上也就是只与气体的物质的量有关.对质量相同的同种气体当然常量是相同的,而对质量不同的不同气体,只要物质的量是相同的,那么常量C也是可以相同的.答案:BC3.(多选)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增大B.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D.温度升高,压强和体积可能都不变解析:由pVT=C(常量)可知,V不变、p增大时T增大,故A项正确;T增大时,p与V至少有一个要发生变化,故D错误;把V=mρ代入pVT=C得pmρT=C,由此式可知,T不变时,ρ随p的减小而减小,故B项正确;p不变时,ρ随T的减小而增大,故C 项错误.答案:AB4.(多选)关于理想气体的状态变化,下列说法中正确的是()A.一定质量的理想气体,当压强不变而温度由100 ℃上升到200 ℃时,其体积增大为原来的2倍B .一定质量的理想气体由状态1变到状态2时,一定满足方程p 1V 1T 1=p 2V 2T 2C .一定质量的理想气体体积增大到原来的4倍,可能是压强减半,热力学温度加倍D .一定质量的理想气体压强增大到原来的4倍,可能是体积加倍,热力学温度减半解析:理想气体状态方程p 1V 1T 1=p 2V 2T 2中的温度是热力学温度,不是摄氏温度,A 项错误,B 项正确;由理想气体状态方程及各量的比例关系即可判断C 项正确,D 项错误.答案:BC5.光滑绝热的轻质活塞把密封的圆筒容器分成A 、B 两部分,这两部分充有温度相同的气体,平衡时V A :V B =1:2,现将A 中气体温度加热到127 ℃,B 中气体温度降低到27 ℃,待重新平衡后,这两部分气体体积的比V A ′:V B ′为( )A .1:1B .2:3C .3:4D .2:1解析:对A 部分气体有:p A V A T A =p A ′V ′A T A ′① 对B 部分气体有:p B V B T B =p B ′V B ′T B ′② 因为p A =p B ,p A ′=p B ′,T A =T B ,所以由①②得V A V B =V A ′T B ′V B ′T A ′,所以V A ′V B ′=V A T A ′V B T B ′=1×4002×300=23答案:B6.如图所示,内壁光滑的汽缸和活塞都是绝热的,缸内被封闭的理想气体原来体积为V ,压强为p ,若用力将活塞向右压,使封闭的气体体积变为V 2,缸内被封闭气体的( )A .压强等于2pB .压强大于2pC .压强小于2pD .分子势能增大了解析:汽缸绝热,压缩气体,其温度必然升高,由理想气体状态方程pV T =C (恒量)可知,T 增大,体积变为V 2,则压强大于2p ,故B 项正确,A 、C 两项错,理想气体分子无势能的变化,D 项错.答案:B7.(多选)如图所示,一定质量的理想气体,从图示A 状态开始,经历了B 、C 状态,最后到D 状态,下列判断正确的是( )A .A →B 温度升高,压强不变B .B →C 体积不变,压强变大C .B →C 体积不变,压强不变D .C →D 体积变小,压强变大解析:由图象可知,在A →B 的过程中,气体温度升高、体积变大,且体积与温度成正比,由pV T =C ,气体压强不变,是等压过程,故A 项正确;由图象可知,在B →C 是等容过程,体积不变,而热力学温度降低,由pV T =C 可知,压强p 减小,故B 、C 两项错误;由图象可知,在C →D 是等温过程,体积减小,由pV T =C可知,压强p 增大,故D 项正确.答案:AD8.一气泡从30 m 深的海底升到海面,设水底温度是4 ℃,水面温度是15 ℃,那么气泡在海面的体积约是水底时的( )A .3倍B .4倍C .5倍D .12倍解析:根据理想气体状态方程:p 1V 1T 1=p 2V 2T 2,知V 2V 1=p 1T 2p 2T 1,其中T 1=(273+4) K =277 K ,T 2=(273+15) K =288 K ,故T 2T 1≈1,而p 2=p 0≈10ρ水 g ,p 1=p 0+p ≈40 ρ水 g ,即p 1p 2≈4,故V 2V 1≈4.故选B 项.答案:B9.(多选)如图所示,用活塞把一定质量的理想气体封闭在导热汽缸中,用水平外力F 作用于活塞杆,使活塞缓慢向右移动,由状态①变化到状态②.如果环境保持恒温,分别用p 、V 、T 表示该理想气体的压强、体积、温度.气体从状态①变化到状态②,此过程可用下图中哪几个图象表示( )解析:由题意知,由状态①到状态②过程中,温度不变,体积增大,根据pV T =C 可知压强将减小.对A 项图象进行分析,p -V图象是双曲线即等温线,且由状态①到状态②体积增大,压强减小,故A 项正确;对B 项图象进行分析,p -V 图象是直线,温度会发生变化,故B 项错误;对C 项图象进行分析,可知温度不变,但体积增大,故C 项错误;对D 项图象进行分析,可知温度不变,压强减小,D 项正确.答案:AD10.如图所示为伽利略设计的一种测温装置示意图,玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通,下端插入水中,玻璃泡中封闭有一定量的空气.若玻璃管中水柱上升,则外界大气的变化可能是( )A .温度降低,压强增大B .温度升高,压强不变C .温度升高,压强减小D .温度不变,压强减小解析:由题意可知,封闭空气温度与大气温度相同,封闭空气体积随水柱的上升而减小,将封闭空气近似看作理想气体,根据理想气体状态方程pV T =常量,若温度降低,体积减小,则压强可能增大、不变或减小,A 项正确;若温度升高,体积减小,则压强一定增大,B 、C 两项错误;若温度不变,体积减小,则压强一定增大,D 项错误.答案:A11.某不封闭的房间容积为20 m 3,在温度为7 ℃、大气压强为9.8×104 Pa 时,室内空气质量为25 kg.当温度升高到27 ℃、大气压强为1.0×105 Pa 时,室内空气的质量是多少?(T =273 K +t )解析:假设气体质量不变,末态体积为V 2,由理想气体状态方程有:p 1V 1T 1=p 2V 2T 2, 解得V 2=p 1V 1T 2p 2T 1=9.8×104×20×3001.0×105×280=21.0 m 3. 因为V 2>V 1,即有部分气体从房间内流出,设剩余气体质量为m 2,由比例关系有:V 1V 2=m 2m 1,m 2=m 1V 1V 2=23.8 kg.答案:23.8 kg12.图甲为1 mol 氢气的状态变化过程的V -T 图象,已知状态A 的参量为p A =1 atm ,T A =273 K ,V A =22.4×10-3 m 3,取1 atm=105 Pa ,在图乙中画出与甲图对应的状态变化过程的p -V 图,写出计算过程并标明A 、B 、C 的位置.解析:据题意,从状态A 变化到状态C 的过程中,由理想气体状态方程可得:p A V A T A =p C V C T C ,p C =1 atm ,从A 变化到B 的过程中有:p A V A T A=p B V B T B,p B =2 atm. A 、B 、C 的位置如图所示.答案:见解析13.[2019·潍坊高二检测]内燃机汽缸里的混合气体,在吸气冲程结束瞬间,温度为50 ℃,压强为1.0×105 Pa ,体积为0.93 L .在压缩冲程中,把气体的体积压缩为0.155 L 时,气体的压强增大到1.2×106 Pa.这时混合气体的温度升高到多少摄氏度?解析:气体初状态的状态参量为p 1=1.0×105 Pa ,V 1=0.93 L ,T 1=(50+273) K =323 K.气体末状态的状态参量为p 2=1.2×106 Pa ,V 2=0.155 L ,T 2为未知量.由p 1V 1T 1=p 2V 2T 2可求得T 2=p 2V 2p 1V 1T 1, 将已知量代入上式,得T 2=1.2×106×0.1551.0×105×0.93×323 K =646 K , 所以混合气体的温度t =(646-273) ℃=373 ℃.答案:373 ℃能力达标14.[2019·长春市质检]如图所示,绝热气缸开口向上放置在水平地面上,一质量m =10 kg,横截面积S=50 cm2的活塞可沿气缸无摩擦滑动;被封闭的理想气体温度t=27 ℃时,气柱长L=22.4 cm.已知大气压强为标准大气压p0=1.0×105Pa,标准状况下(压强为一个标准大气压,温度为0 ℃)理想气体的摩尔体积为22.4 L,阿伏加德罗常数N A=6.0×1023mol-1,g=10 m/s2.求:(计算结果保留两位有效数字)(1)被封闭理想气体的压强;(2)被封闭气体内所含分子的数目.解析:(1)被封闭理想气体的压强为p=p0+mg Sp=1.2×105 Pa(2)由p0V0T0=pVT得标准状况下的体积为V0=pVT0 p0T被封闭气体内所含分子的数目为N=N A V0 V m解得N=3.3×1022个答案:(1)1.2×105 Pa(2)3.3×1022。
高中物理气体知识点总结

高中物理气体知识点总结一、气体的性质1. 气体的无定形:气体没有固定的形状和体积,能够自由流动。
2. 气体的可压缩性:由于气体分子之间的间距较大,气体易受到外界压力的影响而发生压缩或膨胀。
3. 气体的弹性:气体分子之间存在相互作用力,当气体受到外力作用时,能够产生弹性形变。
二、气体的状态方程1. 理想气体状态方程:PV = nRT,其中P为气体的压强,V为气体的体积,n为气体的物质的量,R为气体常数,T为气体的绝对温度。
2. 理想气体状态方程的应用:可以用于计算气体的压强、体积、物质的量和温度之间的关系,也适用于气体的混合、稀释等情况。
三、气体的压强1. 气体的压强定义:单位面积上气体分子对容器壁的撞击力。
2. 压强的计算公式:P = F/A,其中P为压强,F为气体分子对容器壁的撞击力,A为单位面积。
3. 压强的单位:国际单位制中,压强的单位为帕斯卡(Pa)。
4. 大气压:大气对地面单位面积上的压强,标准大气压为101325Pa。
四、气体的温度1. 气体的温度定义:气体分子的平均动能的度量。
2. 温度的单位:国际单位制中,温度的单位为开尔文(K)。
3. 摄氏度和开尔文度的转换:T(K) = t(℃) + 273.15。
五、气体的分子速率与平均动能1. 气体分子速率的分布:气体分子的速率服从麦克斯韦速率分布定律,速率越高的分子数目越少。
2. 平均动能与温度的关系:气体的平均动能与温度成正比,温度越高,气体分子的平均动能越大。
六、理想气体的压强与温度的关系1. Gay-Lussac定律:在等体积条件下,理想气体的压强与温度成正比,P1/T1 = P2/T2。
2. Charles定律:在等压条件下,理想气体的体积与温度成正比,V1/T1 = V2/T2。
3. 综合气体状态方程和Gay-Lussac定律、Charles定律,可以得到压强、体积和温度之间的关系。
七、气体的扩散和扩散速率1. 气体的扩散:气体分子由高浓度区域向低浓度区域的自由运动过程。
高中物理热学理想气体必考知识点归纳

(每日一练)高中物理热学理想气体必考知识点归纳单选题1、氧气分子在0℃和100℃下的速率分布如图所示,纵轴表示对应速率下的氧气分子数目ΔN占氧气分子总数N的百分比,如图,由图线信息可得()A.温度升高使得每一个氧气分子的速率都增大B.同一温度下,速率大的氧气分子所占比例大C.温度升高使得速率较小的氧气分子所占比例变小D.温度越高,一定速率范围内的氧气分子所占比例越小答案:C解析:A.图中100℃的曲线较0℃的曲线整体右移,所以温度升高使得氧气分子的平均速率增大,故A错误;B.根据曲线的单峰性可知,在同一温度下,中等速率大小的氧气分子所占的比例大,故B错误;C.100℃的曲线在速率较小处相比0℃的曲线相同速率处来得低,所以温度升高使得速率较小的氧气分子所占的比例变小,故C正确;D.从两曲线可以看出,温度越高,速率约在450m/s以下的氧气分子占比下降而该速率以上的氧气分子占比上升,故D错误。
故选C。
2、一定质量的理想气体,从状态a开始,经历ab,bc,cd,da四个过程又回到状态a,其体积V与热力学温度T的关系图像如下图所示,cd的延长线经过坐标原点O,ab、bc分别与横轴、纵轴平行,e是Ob与da的交点,下列说法正确的是()A.气体从状态d到状态a是压强增大B.气体从状态b到状态c是气体对外做功同时吸热C.气体从状态a到状态b过程中吸热D.气体从状态c到状态d是等容变化答案:C解析:A.根据pVT=C可知V T = C p坐标原点O与ad上各点的连线斜率与压强成反比,由图可知,气体从状态d到状态a是压强减小,A错误;B.由图可知,气体从状态b到状态c等温变化,气体内能不变,同时体积变小,外界对气体做功,由热力学第一定律可知,气体放出热量,B错误;C.气体从状态a到状态b过程中,根据图像可知为等容变化,气体不做功,但温度升高内能增大,根据热力学第一定律可知,气体吸收热量,C正确;D.根据VT=C可知,由于cd的延长线经过坐标原点O,则气体从状态c到状态d是等压变化,D错误。
理想气体

第一节 理想气体考点透视在高中物理中,我们学习了理想气体三大定律,并最终得出一定质量的理想气体p(压强)、V (体积)、T (温度)三参数满足pV/T 为一常数;在化学中,由阿佛加德罗定律可得出:一定压强和温度下,气体物质的量(n )与体积(V )成正比。
因此,物理和化学在理想气体这一知识点上进行综合,可得出任何理想气体的状态方程:pV =nRT ,其中R 为常数,一般取 R =8.314J/mol ·K ,利用理想气体状态方程,我们对各类现象既要会做定性的分析,又要会做定量的计算。
密度(ρ)也是描述理想气体的一个重要参数,利用ρ=m/V =nM/V (M 为气体的相对分子质量),理想气体状态方程又可导出另一公式为:pM =ρRT 。
例题解析例题1.如右图所示,两个连通容器用活塞分开,左右两室各充入一定量NO 和O 2,且恰好使两容器内气体密度相同,打开活塞,使NO 与O 2充分反应,最终容器内混合气体密度比原来A 增大B 减小C 不变D 无法确定【解析】考虑密度,若采用理想气体状态方程的变形公式,会对本题的解答误入歧途,因为原容器两室的体积,各气体的压强和温度都是未知的,也没有明确说明是否相等,一时之间竟无法下手,本题又有复杂的反应过程,2NO +O 2=2NO 2,2NO 2N 2O 4。
如果我们反过来再想一想密度的定义,ρ=m/V ,容器体积显然是不变的,而化学反应又满足质量守恒定律,质量也不变,那么密度会变吗?【参考答案】C【评论】考查密度也是理想气体知识点中的一个热点问题,选择正确的方法,往往会使问题迎刃而解。
例题2.已知平衡2NO 2(g )N 2O 4(g )+Q (Q>0)在一定温度下满足:K =[N 2O 4]/[NO 2]2, K 为常数,其中[N 2O 4]、[NO 2]为平衡浓度,单位mol/L 。
右图所示,一柱形刚性容器,底面积0.1m 2,高0.5m ,内有一活塞,不计厚度和质量。
高中物理理想气体经典总结讲解学习

高中物理理想气体经典总结知识要点:一、 基础知识1、气体的状态:气体状态,指的是某一定量的气体作为一个热力学系统在不受外界影响的条件下,宏观性质不随时间变化的状态,这种状态通常称为热力学平衡态,简称平衡态。
所说的不受外界影响是指系统和外界没有做功和热传递的相互作用,这种热力学平衡,是一种动态平衡,系统的性质不随时间变化,但在微观上分子仍永不住息地做热运动,而分子热运动的平均效果不变。
2、气体的状态参量:(1)气体的体积(V )① 由于气体分子间距离较大,相互作用力很小,气体向各个方向做直线运动直到与其它分子碰撞或与器壁碰撞才改变运动方向,所以它能充满所能达到的空间,因此气体的体积是指气体所充满的容器的容积。
(注意:气体的体积并不是所有气体分子的体积之和)② 体积的单位:米3(m 3) 分米3(dm 3) 厘米3(cm 3) 升(l ) 毫升(ml )(2)气体的温度(T )① 意义:宏观上表示物体的冷热程度,微观上标志物体分子热运动的激烈程度,是气体分子的平均动能大小的标志。
② 温度的单位:国际单位制中,温度以热力学温度开尔文(K )为单位。
常用单位为摄氏温度。
摄氏度(℃)为单位。
二者的关系:T=t+273(3)气体的压强(P )① 意义:气体对器壁单位面积上的压力。
② 产生:由于气体内大量分子做无规则运动过程中,对容器壁频繁撞击的结果。
③单位:国际单位:帕期卡(Pa )常用单位:标准大气压(atm ),毫米汞柱(mmHg )换算关系:1atm=760mmHg=1.013×105Pa1mmHg=133.3Pa3、气体的状态变化:一定质量的气体处于一定的平衡状态时,有一组确定的状态参量值。
当气体的状态发生变化时,一般说来,三个参量都会发生变化,但在一定条件下,可以有一个参量保持不变,另外两个参量同时改变。
只有一个参量发生变化的状态变化过程是不存在的。
4、气体的三个实验定律(1)等温变化过程——玻意耳定律① 内容:一定质量的气体,在温度不变的情况下,它的压强跟体积成反比。
高中物理选修3-3“气体”知识点总结

高中物理选修3-3“气体”知识点总结
1、气体实验定律
①玻意耳定律:pV C =(C 为常量)→等温变化
微观解释:一定质量的理想气体,温度保持不变时,分子的平均动能是一定的,在这
适用条件:压强不太大,温度不太低 图象表达:1p V
-
②查理定律:p C T =(C 为常量)→等容变化 微观解释:一定质量的气体,体积保持不变时,分子的密集程度保持不变,在这种情
适用条件:温度不太低,压强不太大 图象表达:p V -
③盖吕萨克定律:V C T =(C 为常量)→等压变化 微观解释:一定质量的气体,温度升高时,分子的平均动能增大,只有气体的体积同时增大,使分子的密集程度减少,才能保持压强不变
适用条件:压强不太大,温度不太低 图象表达:V T -
2、理想气体
宏观上:严格遵守三个实验定律的气体,在常温常压下实验
气体可以看成理想气体
微观上:分子间的作用力可以忽略不计,故一定质量的理想 气体的内能只与温度有关,与体积无关 理想气体的方程:pV C T
= 3、气体压强的微观解释
大量分子频繁的撞击器壁的结果
影响气体压强的因素:①气体的平均分子动能(温度)②分子的密集程度即单位体积内的分子数(体积)
V V。
高中物理气体大小知识点
高中物理气体大小知识点一、气体分子的大小和形状气体分子是非常微小的,其大小可以忽略不计。
在理想气体模型中,气体分子被认为是点状的,没有具体的大小和形状。
二、气体分子的间距气体分子之间存在着一定的距离,即气体分子的间距。
气体分子之间的间距较大,相对于分子的大小来说,间距大概是分子直径的几倍到几百倍。
这个间距决定了气体的体积。
三、气体分子速率与体积的关系根据理想气体状态方程PV=nRT(其中P为气体压强,V为气体体积,n为气体物质的摩尔数,R为气体常量,T为气体的绝对温度),可以推导出气体分子速率与气体体积的关系。
当温度升高时,气体分子的平均动能增加,分子速率也随之增加,所以气体体积会增大。
反之,当温度降低时,气体体积会减小。
四、气体分子速率与压强的关系根据理想气体状态方程PV=nRT,可以推导出气体分子速率与气体压强的关系。
当气体分子速率增加时,分子撞击容器壁的频率也会增加,从而增加了单位面积上的压强。
所以,气体分子速率的增加会导致气体压强的增加。
五、气体分子速率与温度的关系根据理想气体状态方程PV=nRT,可以推导出气体分子速率与温度的关系。
当温度升高时,气体分子的平均动能增加,分子速率也会增加。
所以,温度的升高会导致气体分子速率的增加。
六、气体分子速率与摩尔质量的关系根据理想气体状态方程PV=nRT,可以推导出气体分子速率与摩尔质量的关系。
分子速率与摩尔质量呈反比关系,即分子速率越大,摩尔质量越小,反之亦然。
七、气体分子速率与密度的关系气体的密度与气体分子速率有关。
当气体分子速率增加时,气体分子撞击单位体积的次数也会增加,从而增加了气体的密度。
所以,气体分子速率的增加会导致气体的密度增加。
总结:根据以上的讨论,可以得出以下结论: 1. 气体分子的大小和形状可以忽略不计。
2. 气体分子之间存在一定的间距,间距决定了气体的体积。
3. 气体分子速率与气体体积呈正比关系,与气体压强、温度和摩尔质量呈正相关关系。
高中物理第八章气体3理想气体的状态方程教材梳理素材新人教版选修3_3
3 理想气体的状态方程庖丁巧解牛知识·巧学一、理想气体1.严格遵守气体实验定律的气体叫做理想气体.2.微观模型:①与分子间的距离相比,分子本身的大小可以忽略不计;②除碰撞的瞬间外,分子之间没有相互作用;③具有分子动能而无分子势能,内能由温度和气体物质的量决定,只是温度的函数,内能的变化与温度的变化成正比.3.理想气体是一种经科学的抽象而建立的理想化模型,实际上是不存在的,实际气体,特别是那些不易液化的气体,在压强不太大(和大气压强比较)、温度不太低(和室温比较)的条件下,都可视为理想气体,例如氢气、氧气、氮气、空气等在常温、常压的条件下,都可看作理想气体.深化升华 (1)宏观上讲,理想气体是指在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体,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.(2)微观上讲,理想气体应有如下性质:分子间除碰撞外无其他作用力;分子本身没有体积,即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间.显然这样的气体是不存在的,只是实际气体在一定程度上近似.(3)从能量上看,理想气体的微观本质是忽略了分子力,所以其状态无论怎么变化都没有分子力做功,即没有分子势能的变化,于是理想气体的内能只有分子动能,即一定质量的理想气体的内能完全由温度决定.联想发散 理想气体实际上是不存在的,它只是为了研究问题的方便,突出事物的主要因素,忽略次要因素而引入的一种理想化模型,就像力学中引入质点、静电学中的点电荷模型一样,这些理想化模型的引入使我们对物体运动规律的研究大大简化.二、理想气体的状态方程1.状态方程的推导方法一:(1)条件:一定质量的理想气体(2)推导过程:设想气体状态变化过程,即气体由状态Ⅰ先经等温变化使气体体积由V 1变到V 2,然后再经过等容变化到状态Ⅱ,如图8-3-1所示.图8-3-1等温变化过程:p 1V 2=p c V 2p c =211V V p 等容变化过程:1T p C =22T p p C =212T T p 得111T V p =222T V p ,这就是理想的气体状态方程,即T pV =恒量.方法二:推导推导过程:p A 、V A 、T A 、p C 、V C 、T C 的关系首先画出p-V 图象,如图8-3-2所示.图8-3-2由图8-3-2可知,A→B 为等温过程,根据玻意耳定律可得p A V A =p B V B ①从B→C 为等容过程,根据查理定律可得:B B T p =CC T p ② 又T B =T A ,V B =V C联立①②可得1A A A T V p =C C C T V p 上式表明,一定质量的某种理想气体在从一个状态1变化到另一个状态2时,尽管其p 、V 、T 都可能变化,但是压强跟体积与热力温度的比值保持不变,也就是说111T V p =222T V p 或T pV =C (C 为恒量). 学法一得 选定状态变化法设一定质量的气体由状态1(p 1、V 1、T 1)变化到状态2(p 2、V 2、T 2),我们给它选定一个中间过渡状态C ,遵守玻意耳定律,从状态C 至2遵守查理定律,所以p 1V 1=p C V 2,1T p C =22T p ,从两式消去p C 得111T V p =222T V p . 深化升华 中间状态的选定应使这一状态前后的状态变化各自遵守某一实验定律,并注意一定质量气体状态变化时,只有一个状态量变化是不可能的.2.理想气体状态方程(1)内容:一定质量的某种理想气体,从一个状态变化到另一个状态,压强和体积的乘积与热力学温度的比值保持不变.它是一定质量的某种理想气体处于某一状态时,三个状态参量必须满足的关系,即为理想气体的状态方程.(2)表达式一定质量的理想气体的状态方程为T pV =C (恒量)或111T V p =222T V p ①深化升华 (1)把①式两边分别除以被研究气体的质量m ,可以得到方程111T p ρ=222T p ρ② 即某种气体的压强除以这种气体的密度与绝对温度的乘积所得的商是一个常量.②式适用于密度变化的问题,如漏去气体或补充气体的情况,但等式两边所讨论的气体属于同种气体.(2)若理想气体在状态变化过程中,质量为m 的气体分成两个不同状态的部分m 1、m 2,或者由同种气体的若干个不同状态的部分m 1、m 2、…,m n 混合而成,有T pV =111T V p +222T V p +…+nn n T V p ③ ③式表示在总质量不变的前提下,同种气体进行分、合变态过程中各参量之间的关系,很多问题 可用这个来处理,显得较为简便.典题·热题知识点一 理想气体例1 关于理想气体,下列说法正确的是( )A.理想气体能严格遵守气体实验定律B.实际气体在温度不太高,压强不太大的情况下,可看成理想气体C.实际气体在温度不太低,压强不太大的情况下,可看成理想气体D.所有的实际气体在任何情况下,都可以看成理想气体解析:理想气体是在任何温度,任何压强下都能遵守气体实验定律的气体,A 选项正确.理想气体是实际气体在温度不太低,压强不太大情况下的抽象,故C 正确.答案:AC巧妙变式 能遵守气体实验定律的气体就是理想气体吗?不是.知识点二 理想气体的状态方程例2 一个半径为0.1 cm 的气泡,从18 m 深的湖底上升,如果湖底水的温度是8 ℃,湖面的温度是24 ℃,湖面的大气压强是76 cmHg ,那么气泡升至湖面时体积是多少?解析: 气泡从湖底上升过程中气泡的温度随上升而升高,可认为是水的温度.另外,气泡的压强和体积也发生变化.先确定初、末状态,再应用理想气体状态方程进行计算.此题的关键是确定气泡内气体的压强.由题意可知V 1=34πr 3=4.19×10-3 cm 3 p 1=p 0+汞水水p h p =76+6.1310182⨯ cmHg=208 cmHg T 1=273+8 K=281 Kp 2=76 cmHgT 2=273+24 K=297 K根据理想气体的状态方程111T V p =222V V p 得V 2=12211T p T V p =28176297104.19208-3⨯⨯⨯⨯ cm 3=0.012 cm 3. 方法归纳 ①应用理想气体状态方程解题,关键是确定气体初、末状态的参量;②注意单位的换算关系;③用公式111T V p =222T V p 解题时,要求公式两边p 、V 、T 的单位分别一致即可,不一定采用国际单位.例3 用销钉固定的活塞把水平放置的容器分隔成A 、B 两部分,其体积之比为V A ∶V B =2∶1,如图8-3-3所示.起初A 中有温度为27 ℃、压强为1.8×105Pa 的空气,B 中有温度为127 ℃、压强为2×105 Pa 的空气.现拔出销钉,使活塞可以无摩擦地移动(无漏气),由于容器壁缓慢导热,最后气体都变到室温27 ℃,活塞也停止移动,求最后A 中气体的压强.图8-3-3解析:分别对A 、B 两部分气体列气态方程,再由A 、B 体积关系及变化前后体积之和不变、压强相等列方程,联立求解.(1)以A 中气体为研究对象:初态下:p A =1.8×105 Pa ,V A ,T A =300 K.末态下:p A ′=? V A ′=? T A ′=300 K.根据理想气体状态方程:p A V A =p A ′V A ′.(2)以B 中气体为研究对象:初态下:p B =2×105 Pa ,V B ,T B =400 K.末态下:p B ′=? V B ′=? T B ′=300 K.根据理想气体状态方程:B B B T V p ='''B B B T V p . (3)相关条件:V A ∶V B =2∶1,V A ′+V B ′=V A +V B ,p A ′=P B ′联立可解得:p A ′=1.7×105 Pa.方法归纳 本题涉及的两部分气体,虽然它们之间没有气体交换,但它们的压强或体积之间存在着联系,在解题时首先要用隔离法对各部分气体分别列式,再找出它们的压强和体积间的相关条件联立求解.知识点三 关于理想气体和力学知识的综合问题例4 如图8-3-4所示,一根一端封闭、一端开口向上的均匀玻璃管,长l=96 cm ,用一段长h=20 cm 的水银柱封住长h 1=60 cm 的空气柱,温度为27 ℃,大气压强p 0=76 cmHg ,问温度至少要升高到多少度,水银柱才能全部从管中溢出?图8-3-4解析:实际上,整个过程可分为两个阶段.第一阶段,水银柱尚未溢出阶段,加热气体,气体作等压变化,体积增大,温度升高;第二阶段,水银溢出,气体体积增大,但压强却减小,由T pV =C 可知,当p 、V 乘积最大时,温度应为最高. 由于第二个过程中,体积增大,压强减小,则可能出现温度的极值.以封闭气体为研究对象则初始状态下p 1=p 0+h=96 cmHgV 1=h 1S=60S T 1=300 K设管中剩余水银柱长为x cm 时,温度为T 2p 2=(p 0+x) cmHg=(76+x) cmHgV 2=(96-x)S根据理想气体状态方程111T V p =222T V p 有3006096⨯=2x)-x)(96(76T + 显然,要使T 2最大,则(76+x )(96-x )应最大,即x=10 cm 时,T 2有极大值是385.2 K. 温度至少要升至385.2 K ,水银柱才能全部排出.误区警示 当温度升高到T 2时管内水银柱全部排出,则1110)(T h h p +=20T l p T 2=100)(h h p L p +T=6020)(769676⨯+⨯×300 K=380 K 错误地认为温度升高后,水银逐步被排出管外,水银全部被排出时,对应温度最高,起初一看,似乎是合理的,但如果将末状态的压强和体积数值交换,即p 2=96 cmHg,h 2=76 cm ,这时温度仍为380 K ,但水银柱与气体的总和度却是(96-76+76) cm=96 cm ,恰好与管等长,也就是水银柱尚未溢出玻璃管.例5 如图8-3-5所示,粗细均匀的U 形玻璃管如图放置,管的竖直部分长为20 cm ,一端封闭,水平部分长40 cm ,水平段管内长为20 cm 的水银柱封住长35 cm 的气柱.已知所封闭的气体温度为7 ℃,大气压强为75 cmHg ,当管内温度升到351 ℃时管内空气柱的总长度是多少?(弯管部分体积忽略不计)图8-3-5解析:温度升高时,气体体积增加,水银柱可能进入直管也可能溢出,所以要首先分析各临界状态的条件,然后针对具体情况计算.设水银柱刚好与竖直管口平齐而正好不溢出,此时气柱高度为60 cm ,设温度为T 2. 以封闭气体为研究对象:初状态:p 1=p 0=75 cmHg,l 1=35 cm,T 1=280 K末状态:p 2′=95 cmHg,l 2=60 cm,T 2=?根据理想气体状态方程:111T S l p =222T S l p 所以T 2=1122l p l p T 1=35756095⨯⨯×280 K=608 K 即t 2=(608-273) ℃=335 ℃<351 ℃,所以水银柱会溢出.设溢出后,竖直管内仍剩余水银柱长为h cm ,则初状态:p 1=75 cmHg,l 1=35 cm,T 1=280 K末状态:p′2=(75+h) cmHg,l′2=(80-h) cm,T′2=(351+273) K=624 K根据理想气体状态方程得:111T S l p =222T S l p 即28035S 75⨯=624h)S h)(80(75++ h=15 cm故管内空气柱的长度为l 2′=(80-15) cm=65cm.方法归纳 理想气体状态方程的应用要点:(1)选对象:根据题意,选出所研究的某一部分气体,这部分气体在状态变化过程中,其质量必须保持一定.(2)找参量:找出作为研究对象的这部分气体发生状态变化前后的一组p 、V 、T 数值或表达式,压强的确定往往是个关键,常需结合力学知识(如力的平衡条件或牛顿运动定律)才能写出表达式.(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中才能确定,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 的单位统一,最后分析讨论所得结果的合理性及其物理意义.问题 ·探究交流讨论探究问题 为什么实际气体不能严格遵守气体实验定律?探究过程:郝明:分子本身占有一定的体积分子半径的数量级为10-10 m ,把它看成小球,每个分子的固有体积约为4×10-30 m 3,在标准状态下,1 m 3气体中的分子数n 0约为3×1025,分子本身总的体积为n 0V 约为1.2×10-4 m 3,跟气体的体积比较,约为它的万分之一,可以忽略不计.当压强较小时,由于分子本身的体积可以忽略不计,因此实际气体的性质近似于理想气体,能遵守玻意耳定律,当压强很大时,例如p=1 000×105 Pa ,假定玻意耳定律仍能适用,气体的体积将缩小为原来的千分之一,分子本身的总体积约占气体体积的1/10.在这种情况下,分子本身的体积就不能忽略不计了.由于气体能压缩的体积只是分子和分子之间的空隙,分子本身的体积是不能压缩的,就是说气体的可以压缩的体积比它的实际体积小.由于这个原因,实际气体当压强很大时,实测的p-V 值比由玻意耳定律计算出来的理论值偏大. 胡雷:分子间有相互作用力实际气体的分子间都有相互作用,除了分子相距很近表现为斥力外,相距稍远时则表现为引力,距离再大,超过几十纳米(纳米的符号是nm ,1 nm=10-9 m )时,则相互作用力趋于零.当压强较小时,气体分子间距离较大,分子间相互作用力可以不计,因此实际气体的性质近似于理想气体.但当压强很大时,分子间的距离变小,分子间的相互吸引力增大.于是,靠近器壁的气体分子受到指向气体内部的引力,使分子对器壁的压力减小,因而气体对器壁的压强比不存在分子引力时的压强要小,因此,当压强很大时,实际气体的实测p-V 值比由玻意耳定律计算出来的理论值偏小.探究结论:实际气体在压强很大时不能遵守玻意耳定律的原因,从分子运动论的观点来分析,有下述两个方面.(1)分子本身占有一定的体积;(2)分子间有相互作用力.上述两个原因中,一个是使气体的p-V 实验值偏大,一个是使气体的p-V 实验值偏小.在这两个原因中,哪一个原因占优势,就向哪一方面发生偏离.这就是实际气体在压强很大时不能严格遵守玻意耳定律的原因.同样,盖·吕萨克定律和查理定律用于实际气体也有偏差.思想方法探究问题 理想气体状态方程的推导可以有哪些种情况?探究过程:一定质量理想气体初态(p 1、V 1、T 1)变化到末态(p 2、V 2、T 2),因气体遵从三个实验定律,我们可以从三个定律中任意选取其中两个,通过一个中间状态,建立两个方程,解方程消去中间状态参量便可得到气态方程,组成方式有6种,如图8-3-6所示.图8-3-6我们选(1)先等温、后等压来证明从初态→中间态,由玻意耳定律得p 1V 1=p 2V′①从中间态→末态,由盖·吕萨克定律得2'V V =21T T ② 由①②得 111T V p =222T V p其余5组大家可试证明一下.探究结论:先等温后等压;先等压后等温;先等容后等温;先等温后等容;先等压后等容;先等容后等压.。
高中物理气体知识点总结
高中物理气体知识点总结一、重要概念和规律1.一定质量理想气体的实验定律玻意耳定律:PV=1量;查理定律:P/T二恒量;盖?吕萨克定律:V/T二恒量2.分子动理论物质是由大量分子组成的;分子永不停息的做无规则运动;分子间存在相互作用的引力和斥力。
说明:⑴ 阿伏伽德罗常量NA=»-1。
它是联系宏观量和微观量的桥梁,有很重要的意义;(2)布朗运动是指悬浮在液体(或气体)里的固体微粒的无规则运动,不是分子本身的运动。
它是由于液体(或气体)分子无规则运动对固体微粒碰撞的不均匀所造成的。
因此它间接反映了液体(或气体)分子的无序运动。
3.内能定义物体里所有分子的动能和势能的总和。
决定因素:物质数量(m).温度(T)、体积(V)。
改变方式做功——通过宏观机械运动实现机械能与内能的转换;热传递——通过微观的分子运动实现物体与物体间或同一物体各部分间内能的转移。
这两种方式对改变内能是等效的。
定量关系△E二W+C热力学第一定律)。
4.温度温度是物体分子热运动的平均动能的标志。
它是大量分子热运动的平均效果的反映,具有统计的意义,对个别分子而言,温度是没有意义的。
任何物体,当它们的温度相同时,物体内分子的平均动能都相同。
由于不同物体的分子质量不同,因而温度相同时不同物体分子的平均速度并不一定相同。
5.能量守恒定律能量既不会凭空产生,也不会凭空消旯它产能从一种形式转化为别的形式,或者从一个物体转移到别的物体。
必须注意:不消耗任何能量,不断对外做功的机器(永动机)是不可能的。
利用热机,要把从燃料的化学能转化成的内能,全部转化为机械能也是不可能的。
6.理想气体状态参量理想气体始终遵循三个实验定律(玻意耳定律、查理定律、盖?吕萨克定律)的气体。
描述一定质量理想气体在平衡态的状态参量为:温度气体分子平均动能的标志。
体积气体分子所占据的空间。
许多情况下等于容器的容积。
压强大量气体分子无规则运动碰撞器壁所产生的。
其大小等于单位时间内、器壁单位面积上所受气体分子碰撞的总冲量。
高中物理必修之知识讲解 理想气体的状态方程
理想气体的状态方程【学习目标】1.知道什么是理想气体,理想气体分子的运动特点,气体压强产生的原因; 2.掌握理想气体的状态方程,知道理想气体状态方程的推出过程; 3.学会建立物理模型的研究方法;4.利用理想气体的状态方程分析解决实际问题。
5.利用图象形象直观地表示气体状态及状态的变化. 6.学会利用图象和气体实验定律分析气体的状态变化。
7.在掌握图象的特点的基础上利用图象解决实际问题.8.进一步明确图象上的一个点表示一定质量的气体的一个平衡状态对应着三个状态参量,图象上的某一条直线或曲线表示一定质量气体状态变化的一个过程.【要点梳理】要点一、理想气体 1.理想气体严格遵从3个实验定律的气体称为理想气体.在任何温度、任何压强下都严格遵从气体实验定律的气体叫做理想气体.要点诠释:对理想气体应从以下几个方面理解:(1)理想气体是一种理想化模型,是对实际气体的科学抽象.(2)实际气体,特别是那些不容易液化的气体,如氢气、氧气、氮气、氦气等,在压强不太大(不超过大气压的几倍),温度不太低(不低于负几十摄氏度)时,可以近似地视为理想气体.(3)在微观意义上,理想气体分子本身大小与分子间的距离相比可以忽略不计,分子间不存在相互作用的引力和斥力,所以理想气体的分子势能为零,理想气体的内能等于分子的总动能.2.理想气体的状态方程一定质量的理想气体,由初状态(111p V T 、、)变化到末状态(222p V T 、、)时,各量满足:112212p V p V T T =或pVC T=(C 为恒量). 上面两式都叫做一定质量的理想气体的状态方程. 要点诠释:(1)气体的三个实验定律是理想气体状态方程的特例: ○1当12T T =时,1122p V p V =(玻意耳定律). ○2当12V V =时,1212p p T T =(查理定律). ○3当12p p =时,1212V V T T =(盖—吕萨克定律).(2)112212p V p V T T =适用条件: 该方程是在理想气体质量不变的条件下才适用.是一定量理想气体两个状态参量的关系,与变化过程无关. (3)pVC T=中的恒量C 仅由气体的种类和质量决定,与其他参量无关.要点二、应用理想气体状态方程解题的一般思路1.应用理想气体状态方程解题的一般思路 (1)确定研究对象(某一部分气体),明确气体所处系统的力学状态(是否具有加速度). (2)弄清气体状态的变化过程(是单调变化还是非单调变化,是否会出现临界状态或极值点).(3)确定气体的初、末状态及其状态参量,并注意单位的统一.(4)根据题意,选用适当的气体状态方程求解.若非纯气体热学问题,还要综合应用力学等有关知识列辅助方程.(5)分析讨论所得结果的合理性及其物理意义. 2.“两团气”问题的一般解法“两团气”问题涉及两部分(或两部分以上)的气体,它们之间虽没有气体交换,但在压强或体积这些量之间有一定的关系.分析清楚这些关系往往是解决问题的关键.解决此类问题的一般方法是:(1)分别选取每团气体为研究对象,确定初、末状态及其状态参量,根据气体状态方程写出状态参量间的关系式.(2)认真分析两团气体的压强或体积之间的关系,并写出关系式. (3)多个方程联立求解.3.解决汽缸类问题的一般思路(1)弄清题意,确定研究对象.一般来说,研究对象分两类,一类是热学研究对象(一定质量的理想气体),另一类是力学研究对象(汽缸、活塞或某系统).(2)分析清楚题目所求的物理过程,热学研究对象的初、末状态及状态变化过程,依气体定律列出方程;对力学研究对象要正确地进行受力分析,依据力学规律列出方程. (3)注意挖掘题目中的隐含条件,如几何关系等,列出辅助方程. (4)多个方程联立求解.对求解的结果,注意检验它们的合理性. 4.汽缸类问题的几种常见类型(1)气体系统处于平衡状态,需综合应用气体定律和物体的平衡条件解题.(2)气体系统处于力学非平衡状态,需要综合应用气体定律和牛顿运动定律解题. (3)封闭气体的容器(如汽缸、活塞、玻璃管等)与气体发生相互作用的过程中,如果满足守恒定律的适用条件,可根据相应的守恒定律解题.(4)两个或多个汽缸封闭着几部分气体,并且汽缸之间相互关联的问题,解答时应分别研究各部分气体,找出它们各自遵循的规律,并写出相应的方程:还要写出各部分气体之间压强或体积的关系式,最后联立求解.要点诠释:当选取力学研究对象进行分析时,研究对象的选取并不唯一,同学们可以灵活地选整体或部分为研究对象进行受力分析,列出平衡方程或动力学方程.要点三、理想气体状态方程的推导 1.理想气体状态方程的推导一定质量理想气体初态(111p V T 、、)变化到末态(222p V T 、、),因气体遵从三个实验定律,我们可以从三个定律中任意选取其中两个,通过一个中间状态,建立两个方程,解方程消去中间状态参量便可得到气态方程.组成方式有6种,如图所示。
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高中物理理想气体知识点归纳
高中物理理想气体知识点
基本定义编辑
忽略气体分子的自身体积,将分子看成是有质量的几何点;假设分子间没有相互吸引和排斥,分子之间及分子与器壁之间发生的碰撞是完全弹性的,不造成动能损失。
这种气体称为理想气体。
气体概述编辑
气态方程全名为理想气体状态方程,一般指克拉珀龙方程:pV=nRT。
其中p为压强,V为体积,n为物质的量,R为普适气体常量,T为绝对温度(T的单位为开尔文(字母为K),数值为摄氏温度加273.15,如0℃即为273.15K)。
当p,V,n,T的单位分别采用Pa(帕斯卡),m3(立方米),mol,K时,R的数值为8.31。
该方程严格意义上来说只适用于理想气体,但近似可用于非极端情况(高温低压)的真实气体(包括常温常压)。
主要性质编辑
1.分子体积与气体体积相比可以忽略不计;
2.分子之间没有相互吸引力;
3.分子之间及分子与器壁之间发生的碰撞不造成动能损失;
4.在容器中,在未碰撞时考虑为作匀速运动,气体分子碰撞时发生速度交换,无动能损失;
5.理想气体的内能是分子动能之和。
推导方式编辑
当p,V,n,T的单位分别采用Pa(帕斯卡),m3(立方米),mol,K时,R的数值为8.31J/(mol*K)。
该方程严格意义上来说只适用于理想气体,但近似可用于非极端情况(低温或高压)的真实气体(包括常温常压)。
另外指的是克拉珀龙方程来源的三个实验定律:玻-马定律、盖吕萨克定律和查理定律,以及直接结论pV/T=恒量。
波义耳-马略特定律:在等温过程中,一定质量的气体的压强跟其体积成反比。
即在温度不变时任一状态下压强与体积的乘积是一常数。
即p1V1=p2V2。
盖吕萨克定律:一定质量的气体,在压强不变的条件下,温度每升高(或降低)1℃,它的体积的增加(或减少)量等于0℃时体积的1/273。
查理定律指出,一定质量的气体,当其体积一定时,它的压强与热力学温度成正比。
即P1/P2=T1/T2或pt=P 0(1+t/273)式中P 0为0℃时气体的压强,t 为摄氏温度。
综合以上三个定律可得pV/T=恒量,经实验可得该恒量与气体的物质的量成正比,得到克拉珀龙方程。