2019版高中物理 第二章 气体 5 理想气体学案 教科版选修3-3.doc

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1、15 5 理想气体理想气体学习目标 1.了解理想气体模型.2.知道实际气体看成理想气体的条件一、气体实验定律的适用条件大量实验结果表明，在温度不太低、压强不太高的条件下，一切气体的状态变化虽然并非严格地遵守气体实验定律，但却能在较高程度上近似地遵守气体实验定律二、理想气体1定义：在任何温度、任何压强下都遵守气体实验定律的气体2特点(1)理想气体是一种理想化的模型，实际不存在(2)理想气体的分子除存在相互碰撞力外，不存在分子间作用力(3)理想气体仅存在分子动能，没有分子势能即学即用 判断下列说法的正误(1)理想气体就是处于标准状况下的气体()(2)理想气体只有分子动能，不考虑分子势能()(3)实

2、际计算中，当气体分子间距离r10r0时，可将气体视为理想气体进行研究()(4)被压缩的气体，不能作为理想气体()一、理想气体导学探究 为什么要引入理想气体的概念？答案 由于气体实验定律只在压强不太大，温度不太低的条件下理论结果与实验结果一致，为了使气体在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律，引入了理想气体的概念知识深化1理想气体的特点(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2(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2

3、对理想气体的几点说明(1)理想气体是不存在的(2)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(3)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(4)理想气体的内能仅由温度和分子总数决定，与气体的体积无关特别提醒 在涉及气体的内能、分子势能问题时要特别注意实际气体是否可视为理想气体，在涉及气体的状态参量关系时往往将实际气体当作理想气体处理，但这时往往关注的是气体质量是否一定例 1 关于理想气体，下列说法正确的是( )A理想气体也不能严格地遵守气体实验定律B实际气体在温度不太高、压强不太小的情况下，可看成理想气体C实际气体在

4、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答案 C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 项错误；它是实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下的抽象，故 C 正确，B、D 错误例 2 关于理想气体的下列说法正确的是( )A气体对容器的压强是由气体的重力产生的B气体对容器的压强是由大量气体分子对器壁的频繁碰撞产生的C一定质量的气体，分子的平均动能越大，气体压强也越大D压缩理想气体时要用力，是因为分子之间有斥力答案 B解析 气体对容器的压强是由气体分子对器壁的频繁碰撞产生的，选项 A 错，B 对；气体的压强与分子的密

5、集程度及分子的平均动能有关，平均动能越大则温度越高，但如果体积也变大，压强可能减小，故选项 C 错压缩理想气体要用力，克服的是气体的压力(压强)，而不是分子间的斥力，选项 D 错二、理想气体的状态方程导学探究 如图 1 所示，一定质量的某种理想气体从状态A到B经历了一个等温过程，又从状态B到C经历了一个等容过程，请推导状态A的三个参量pA、VA、TA和状态C的三个参量pC、VC、TC之间的关系3图 1答案 从AB为等温变化过程，根据玻意耳定律可得pAVApBVB从BC为等容变化过程，根据查理定律可得pB TBpC TC由题意可知：TATBVBVC联立式可得.pAVA TApCVC TC知识深化

6、1对理想气体状态方程的理解(1)成立条件：一定质量的理想气体(2)该方程表示的是气体三个状态参量的关系，与中间的变化过程无关(3)公式中常量C仅由气体的种类和质量决定，与状态参量(p、V、T)无关(4)方程应用时单位方面：温度T必须是热力学温度，公式两边中压强p和体积V单位必须统一，但不一定是国际单位制中的单位2理想气体状态方程与气体实验定律Error!p1V1 T1p2V2 T2特别提醒 理想气体状态方程是用来解决气体状态变化问题的方程，运用时，必须要明确气体不同状态下的状态参量，将它们的单位统一，且温度的单位一定要统一为国际单位 K.例 3 (多选)一定质量的理想气体( )A先等压膨胀，再

7、等容降温，其温度必低于起始温度B先等温膨胀，再等压压缩，其体积必小于起始体积C先等容升温，再等压压缩，其温度有可能等于起始温度D先等容加热，再绝热压缩，其内能必大于起始内能答案 CD解析 根据C(恒量)，则T，先等压膨胀，体积(V)将增大，再等容降温，则压强pV TpV Cp又减小，但pV的值难以确定其是否增减，故 A 错同理，V C，等温膨胀时，压T p强p减小，等压压缩时，温度(T)又减小，则难以判定 的值是否减小或增大，故 B 错同T p4理T，先等容升温，压强p增大，但后来等压压缩V将减小，则pV值可能不变，即pV CT可能等于起始温度，故 C 正确先等容加热，再绝热压缩，气体的温度始

8、终升高，则内能必定增加，即 D 正确例 4 使一定质量的理想气体按图 2 甲中箭头所示的顺序变化，图中BC段是以纵轴和横轴为渐近线的双曲线图 2(1)已知气体在状态A的温度TA300K，求气体在状态B、C和D的温度各是多少？(2)将上述状态变化过程在图乙中画成用体积V和温度T表示的图线(图中要标明A、B、C、D四点，并且要画箭头表示变化的方向)说明每段图线各表示什么过程答案 见解析解析 在pV图中直观地看出，气体在A、B、C、D各状态下压强和体积为VA10L，pA4atm，pB4atm，pC2atm，pD2atm，VC40L，VD20L.(1)根据气体状态方程，pAVA TApCVC TCpD

9、VD TD可得TCTA300K600KpCVC pAVA2 40 4 10TDTA300K300KpDVD pAVA2 20 4 10由题意TBTC600K.(2)由状态B到状态C为等温变化，由玻意耳定律有pBVBpCVC得VBL20LpCVC pB2 40 4在VT图上状态变化过程的图线由A、B、C、D各状态依次连接(如图所示)，AB是等压膨胀过程，BC是等温膨胀过程，CD是等压压缩过程51(对理想气体的理解)(多选)下列对理想气体的理解，正确的有( )A理想气体实际上并不存在，只是一种理想化模型B只要气体压强不是很高就可视为理想气体C一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关D在任何温

10、度、任何压强下，理想气体都遵循气体实验定律答案 AD解析 理想气体是一种理想化模型，温度不太低、压强不太大的实际气体可视为理想气体；理想气体在任何温度、任何压强下都遵循气体实验定律，选项 A、D 正确，选项 B 错误一定质量的理想气体的内能完全由温度决定，与体积无关，选项 C 错误2(对理想气体状态方程的理解)(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，再等温压缩答案 BD解析 根据理想气体的状态方程C，若经过等温膨胀则T不变、V增大，再经

11、等容降温pV T则V不变、T减小，由C可知，p一定减小A 不正确，同理可以判断出 C 不正确，pV TB、D 正确3(理想气体状态方程的应用)某气象探测气球内充有温度为 27、压强为 1.5105Pa 的氦气，其体积为 5m3.当气球升高到某一高度时，氦气温度为 200K，压强变为 0.8105Pa，求这时气球的体积多大？答案 6.25m3解析 以探测气球内的氦气作为研究对象，并可看做理想气体，其初始状态参量为：T1(27327) K300Kp11.5105Pa，V15m3升到高空，其末状态为T2200K，p20.8105Pa由理想气体状态方程有：p1V1 T1p2V2 T2V2V15m36.

12、25m3.p1T2 p2T11.5 105 200 0.8 105 3006一、选择题考点一 对理想气体的理解1关于理想气体，下面说法哪些是正确的是( )A理想气体是严格遵守气体实验定律的气体模型B理想气体的分子没有体积C理想气体是一种理想化模型，没有实际意义D实际气体在温度很低、压强很低的情况下，可看成理想气体答案 A解析 理想气体是指严格遵守气体实验定律的气体，实际气体在压强不太高、温度不太低时可以认为是理想气体理想气体分子间没有分子力，但分子有大小2(多选)关于理想气体的性质，下列说法中正确的是( )A理想气体是一种假想的物理模型，实际并不存在B理想气体的存在是一种人为规定，它是一种严格

13、遵守气体实验定律的气体C一定质量的理想气体，内能增大，其温度一定升高D氦气是液化温度最低的气体，任何情况下均可当作理想气体答案 ABC解析 理想气体是在研究气体的性质过程中建立的一种理想化模型，现实中并不存在，其具备的特性均是人为规定的，A、B 选项正确对于理想气体，分子间不存在相互作用力，也就没有分子势能的变化，其内能的变化即为分子动能的变化，宏观上表现为温度的变化，C 选项正确实际中的不易液化的气体，包括液化温度最低的氦气，只有在温度不太低、压强不太大的条件下才可当作理想气体，在压强很大和温度很低的情形下，分子的大小和分子间的相互作用力就不能忽略，D 选项错误故正确答案为 A、B、C.考点

14、二 理想气体状态方程的理解及应用3对于一定质量的理想气体，下列状态变化中可能实现的是( )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，体积减小答案 A解析 由理想气体状态方程C得 A 项中只要压强减小就有可能，故 A 项正确；而 B 项pV T7中体积不变，温度与压强应同时变大或同时变小，故 B 项错误；C 项中温度不变，压强与体积成反比，故不能同时增大，故 C 项错误；D 项中温度升高，压强减小，体积减小，导致减小，故 D 项错误pV T4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

15、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气体由状态 1 变化到状态 2 时，一定满足方程p1V1 T1p2V2 T2C一定质量的理想气体体积增大到原来的 4 倍，则气体可能压强减半，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，则气体可能体积加倍，热力学温度减半答案 C解析 一定质量的理想气体，压强不变，体积与热力学温度成正比，温度由 100上升到200时，体积增大为原来的 1.27 倍，故 A 错误；理想气体状态方程成立的条件为气体可看做理想气体且质量不变，故 B 错误；由理想气体状态方程C可知，C 正确，D 错误pV T5已知理想气体的内能

16、与温度成正比，如图 1 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内能( )图 1A先增大后减小B先减小后增大C单调变化D保持不变答案 B解析 由题图知汽缸内理想气体状态的pV值变化特点是先减小后增大，由C可知温度pV TT先减小后增大，故气体内能先减小后增大，故选 B.6(多选)甲、乙两个相同的密闭容器中分别装有等质量的同种理想气体，已知甲、乙容器中气体的压强分别为p甲、p乙，且p甲p乙则( )A甲容器中气体的温度高于乙容器中气体的温度B甲容器中气体的温度低于乙容器中气体的温度C甲容器中气体分子的平均动能小于乙容器中气体分子的平均动能8

17、D甲容器中气体分子的平均动能大于乙容器中气体分子的平均动能答案 BC解析 根据理想气体的状态方程可知，因为p甲p乙，且V甲V乙，则p甲V甲 T甲p乙V乙 T乙可判断出T甲T乙，B 对；气体的温度直接反映出气体分子的平均动能的大小，故 C 对7如图 2 所示，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TA，状态B的温度为TB.由图可知( )图 2ATA2TBBTB4TACTB6TADTB8TA答案 C解析 由题图可知，pA2Pa，VA1cm3，pB3Pa，VB4cm3.根据题意，研究对象为理想气体由理想气体状态方程，代入数值得TB6TA.pAVA TApBVB TB二、非选择题8(理想气体状态方程的应用)如图 3 所示，一水银气压计中混进了空气，因而在 27、外界大气压为 758mmHg 时，这个水银气压计的读数为 738mmHg，此时管中水银面距管顶80mm，当温度降至3时，这个气压计的读数为 743mmHg，求此时的实际大气压值为多少毫米汞柱？图 3答案 762.2mmHg解析 以混进水银气压计的空气为研究对象初状态：p1p0gh120mmHg，V1l1S80ST1(27327) K300K末状态：p2pgh2(gh2743mmHg)9V2l2S75ST2(2733) K270K由理想气体状态方程得：p1V1 T1p2V2 T2解得：p762.2mmHg.