5理想氣體學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解理想氣體模型.2.知道實(shí)際氣體看成理想氣體的條件一、氣體實(shí)驗(yàn)定律的適用條件大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在溫度不太低、壓強(qiáng)不太高的條件下，一切氣體的狀態(tài)變化雖然并非嚴(yán)格地遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律，但卻能在較高程度上近似地遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律二、理想氣體1定義：在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體2特點(diǎn)(1)理想氣體是一種理想化的模型，實(shí)際不存在(2)理想氣體的分子除存在相互碰撞力外，不存在分子間作用力(3)理想氣體僅存在分子動(dòng)能，沒(méi)有分子勢(shì)能即學(xué)即用判斷下列說(shuō)法的正誤(1)理想氣體就是處于標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體()(2)理想氣體只有分子動(dòng)能，不考慮分子勢(shì)能()(3)實(shí)際計(jì)算中，當(dāng)氣體分子間距離r10r0時(shí)，可將氣體視為理想氣體進(jìn)行研究()(4)被壓縮的氣體，不能作為理想氣體()一、理想氣體導(dǎo)學(xué)探究為什么要引入理想氣體的概念？答案由于氣體實(shí)驗(yàn)定律只在壓強(qiáng)不太大，溫度不太低的條件下理論結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，為了使氣體在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律，引入了理想氣體的概念知識(shí)深化1理想氣體的特點(diǎn)(1)嚴(yán)格遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律及理想氣體狀態(tài)方程(2)理想氣體分子本身的大小與分子間的距離相比可忽略不計(jì)，分子不占空間，可視為質(zhì)點(diǎn)(3)理想氣體分子除碰撞外，無(wú)相互作用的引力和斥力(4)理想氣體分子無(wú)分子勢(shì)能的變化，內(nèi)能等于所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能之和，只和溫度有關(guān)2對(duì)理想氣體的幾點(diǎn)說(shuō)明(1)理想氣體是不存在的(2)在常溫常壓下，大多數(shù)實(shí)際氣體，尤其是那些不易液化的氣體都可以近似地看成理想氣體(3)在溫度不低于負(fù)幾十?dāng)z氏度，壓強(qiáng)不超過(guò)大氣壓的幾倍時(shí)，很多氣體都可當(dāng)成理想氣體來(lái)處理(4)理想氣體的內(nèi)能僅由溫度和分子總數(shù)決定，與氣體的體積無(wú)關(guān)特別提醒在涉及氣體的內(nèi)能、分子勢(shì)能問(wèn)題時(shí)要特別注意實(shí)際氣體是否可視為理想氣體，在涉及氣體的狀態(tài)參量關(guān)系時(shí)往往將實(shí)際氣體當(dāng)作理想氣體處理，但這時(shí)往往關(guān)注的是氣體質(zhì)量是否一定例1關(guān)于理想氣體，下列說(shuō)法正確的是()A理想氣體也不能?chē)?yán)格地遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律B實(shí)際氣體在溫度不太高、壓強(qiáng)不太小的情況下，可看成理想氣體C實(shí)際氣體在溫度不太低、壓強(qiáng)不太大的情況下，可看成理想氣體D所有的實(shí)際氣體在任何情況下，都可以看成理想氣體答案C解析理想氣體是在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都能遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體，A項(xiàng)錯(cuò)誤；它是實(shí)際氣體在溫度不太低、壓強(qiáng)不太大的情況下的抽象，故C正確，B、D錯(cuò)誤例2關(guān)于理想氣體的下列說(shuō)法正確的是()A氣體對(duì)容器的壓強(qiáng)是由氣體的重力產(chǎn)生的B氣體對(duì)容器的壓強(qiáng)是由大量氣體分子對(duì)器壁的頻繁碰撞產(chǎn)生的C一定質(zhì)量的氣體，分子的平均動(dòng)能越大，氣體壓強(qiáng)也越大D壓縮理想氣體時(shí)要用力，是因?yàn)榉肿又g有斥力答案B解析氣體對(duì)容器的壓強(qiáng)是由氣體分子對(duì)器壁的頻繁碰撞產(chǎn)生的，選項(xiàng)A錯(cuò)，B對(duì)；氣體的壓強(qiáng)與分子的密集程度及分子的平均動(dòng)能有關(guān)，平均動(dòng)能越大則溫度越高，但如果體積也變大，壓強(qiáng)可能減小，故選項(xiàng)C錯(cuò)壓縮理想氣體要用力，克服的是氣體的壓力(壓強(qiáng))，而不是分子間的斥力，選項(xiàng)D錯(cuò)二、理想氣體的狀態(tài)方程導(dǎo)學(xué)探究如圖1所示，一定質(zhì)量的某種理想氣體從狀態(tài)A到B經(jīng)歷了一個(gè)等溫過(guò)程，又從狀態(tài)B到C經(jīng)歷了一個(gè)等容過(guò)程，請(qǐng)推導(dǎo)狀態(tài)A的三個(gè)參量pA、VA、TA和狀態(tài)C的三個(gè)參量pC、VC、TC之間的關(guān)系圖1答案從AB為等溫變化過(guò)程，根據(jù)玻意耳定律可得pAVApBVB從BC為等容變化過(guò)程，根據(jù)查理定律可得由題意可知：TATBVBVC聯(lián)立式可得.知識(shí)深化1對(duì)理想氣體狀態(tài)方程的理解(1)成立條件：一定質(zhì)量的理想氣體(2)該方程表示的是氣體三個(gè)狀態(tài)參量的關(guān)系，與中間的變化過(guò)程無(wú)關(guān)(3)公式中常量C僅由氣體的種類(lèi)和質(zhì)量決定，與狀態(tài)參量(p、V、T)無(wú)關(guān)(4)方程應(yīng)用時(shí)單位方面：溫度T必須是熱力學(xué)溫度，公式兩邊中壓強(qiáng)p和體積V單位必須統(tǒng)一，但不一定是國(guó)際單位制中的單位2理想氣體狀態(tài)方程與氣體實(shí)驗(yàn)定律特別提醒理想氣體狀態(tài)方程是用來(lái)解決氣體狀態(tài)變化問(wèn)題的方程，運(yùn)用時(shí)，必須要明確氣體不同狀態(tài)下的狀態(tài)參量，將它們的單位統(tǒng)一，且溫度的單位一定要統(tǒng)一為國(guó)際單位K.例3(多選)一定質(zhì)量的理想氣體()A先等壓膨脹，再等容降溫，其溫度必低于起始溫度B先等溫膨脹，再等壓壓縮，其體積必小于起始體積C先等容升溫，再等壓壓縮，其溫度有可能等于起始溫度D先等容加熱，再絕熱壓縮，其內(nèi)能必大于起始內(nèi)能答案CD解析根據(jù)C(恒量)，則T，先等壓膨脹，體積(V)將增大，再等容降溫，則壓強(qiáng)p又減小，但pV的值難以確定其是否增減，故A錯(cuò)同理，VC，等溫膨脹時(shí)，壓強(qiáng)p減小，等壓壓縮時(shí)，溫度(T)又減小，則難以判定的值是否減小或增大，故B錯(cuò)同理T，先等容升溫，壓強(qiáng)p增大，但后來(lái)等壓壓縮V將減小，則pV值可能不變，即T可能等于起始溫度，故C正確先等容加熱，再絕熱壓縮，氣體的溫度始終升高，則內(nèi)能必定增加，即D正確例4使一定質(zhì)量的理想氣體按圖2甲中箭頭所示的順序變化，圖中BC段是以縱軸和橫軸為漸近線的雙曲線圖2(1)已知?dú)怏w在狀態(tài)A的溫度TA300K，求氣體在狀態(tài)B、C和D的溫度各是多少？(2)將上述狀態(tài)變化過(guò)程在圖乙中畫(huà)成用體積V和溫度T表示的圖線(圖中要標(biāo)明A、B、C、D四點(diǎn)，并且要畫(huà)箭頭表示變化的方向)說(shuō)明每段圖線各表示什么過(guò)程答案見(jiàn)解析解析在pV圖中直觀地看出，氣體在A、B、C、D各狀態(tài)下壓強(qiáng)和體積為VA10L，pA4atm，pB4atm，pC2atm，pD2atm，VC40L，VD20L.(1)根據(jù)氣體狀態(tài)方程，可得TCTA300K600KTDTA300K300K由題意TBTC600K.(2)由狀態(tài)B到狀態(tài)C為等溫變化，由玻意耳定律有pBVBpCVC得VBL20L在VT圖上狀態(tài)變化過(guò)程的圖線由A、B、C、D各狀態(tài)依次連接(如圖所示)，AB是等壓膨脹過(guò)程，BC是等溫膨脹過(guò)程，CD是等壓壓縮過(guò)程1(對(duì)理想氣體的理解)(多選)下列對(duì)理想氣體的理解，正確的有()A理想氣體實(shí)際上并不存在，只是一種理想化模型B只要?dú)怏w壓強(qiáng)不是很高就可視為理想氣體C一定質(zhì)量的某種理想氣體的內(nèi)能與溫度、體積都有關(guān)D在任何溫度、任何壓強(qiáng)下，理想氣體都遵循氣體實(shí)驗(yàn)定律答案AD解析理想氣體是一種理想化模型，溫度不太低、壓強(qiáng)不太大的實(shí)際氣體可視為理想氣體；理想氣體在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都遵循氣體實(shí)驗(yàn)定律，選項(xiàng)A、D正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能完全由溫度決定，與體積無(wú)關(guān)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤2(對(duì)理想氣體狀態(tài)方程的理解)(多選)一定質(zhì)量的理想氣體，初始狀態(tài)為p、V、T，經(jīng)過(guò)一系列狀態(tài)變化后，壓強(qiáng)仍為p，則下列過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)的是()A先等溫膨脹，再等容降溫B先等溫壓縮，再等容降溫C先等容升溫，再等溫壓縮D先等容降溫，再等溫壓縮答案BD解析根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程C，若經(jīng)過(guò)等溫膨脹則T不變、V增大，再經(jīng)等容降溫則V不變、T減小，由C可知，p一定減小A不正確，同理可以判斷出C不正確，B、D正確3(理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用)某氣象探測(cè)氣球內(nèi)充有溫度為27、壓強(qiáng)為1.5105Pa的氦氣，其體積為5m3.當(dāng)氣球升高到某一高度時(shí)，氦氣溫度為200K，壓強(qiáng)變?yōu)?.8105Pa，求這時(shí)氣球的體積多大？答案6.25m3解析以探測(cè)氣球內(nèi)的氦氣作為研究對(duì)象，并可看做理想氣體，其初始狀態(tài)參量為：T1(27327) K300Kp11.5105Pa，V15m3升到高空，其末狀態(tài)為T(mén)2200K，p20.8105Pa由理想氣體狀態(tài)方程有：V2V15m36.25m3.一、選擇題考點(diǎn)一對(duì)理想氣體的理解1關(guān)于理想氣體，下面說(shuō)法哪些是正確的是()A理想氣體是嚴(yán)格遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體模型B理想氣體的分子沒(méi)有體積C理想氣體是一種理想化模型，沒(méi)有實(shí)際意義D實(shí)際氣體在溫度很低、壓強(qiáng)很低的情況下，可看成理想氣體答案A解析理想氣體是指嚴(yán)格遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體，實(shí)際氣體在壓強(qiáng)不太高、溫度不太低時(shí)可以認(rèn)為是理想氣體理想氣體分子間沒(méi)有分子力，但分子有大小2(多選)關(guān)于理想氣體的性質(zhì)，下列說(shuō)法中正確的是()A理想氣體是一種假想的物理模型，實(shí)際并不存在B理想氣體的存在是一種人為規(guī)定，它是一種嚴(yán)格遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體C一定質(zhì)量的理想氣體，內(nèi)能增大，其溫度一定升高D氦氣是液化溫度最低的氣體，任何情況下均可當(dāng)作理想氣體答案ABC解析理想氣體是在研究氣體的性質(zhì)過(guò)程中建立的一種理想化模型，現(xiàn)實(shí)中并不存在，其具備的特性均是人為規(guī)定的，A、B選項(xiàng)正確對(duì)于理想氣體，分子間不存在相互作用力，也就沒(méi)有分子勢(shì)能的變化，其內(nèi)能的變化即為分子動(dòng)能的變化，宏觀上表現(xiàn)為溫度的變化，C選項(xiàng)正確實(shí)際中的不易液化的氣體，包括液化溫度最低的氦氣，只有在溫度不太低、壓強(qiáng)不太大的條件下才可當(dāng)作理想氣體，在壓強(qiáng)很大和溫度很低的情形下，分子的大小和分子間的相互作用力就不能忽略，D選項(xiàng)錯(cuò)誤故正確答案為A、B、C.考點(diǎn)二理想氣體狀態(tài)方程的理解及應(yīng)用3對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，下列狀態(tài)變化中可能實(shí)現(xiàn)的是()A使氣體體積增加而同時(shí)溫度降低B使氣體溫度升高，體積不變、壓強(qiáng)減小C使氣體溫度不變，而壓強(qiáng)、體積同時(shí)增大D使氣體溫度升高，壓強(qiáng)減小，體積減小答案A解析由理想氣體狀態(tài)方程C得A項(xiàng)中只要壓強(qiáng)減小就有可能，故A項(xiàng)正確；而B(niǎo)項(xiàng)中體積不變，溫度與壓強(qiáng)應(yīng)同時(shí)變大或同時(shí)變小，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)中溫度不變，壓強(qiáng)與體積成反比，故不能同時(shí)增大，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)中溫度升高，壓強(qiáng)減小，體積減小，導(dǎo)致減小，故D項(xiàng)錯(cuò)誤4關(guān)于理想氣體的狀態(tài)變化，下列說(shuō)法中正確的是()A一定質(zhì)量的理想氣體，當(dāng)壓強(qiáng)不變而溫度由100上升到200時(shí)，其體積增大為原來(lái)的2倍B氣體由狀態(tài)1變化到狀態(tài)2時(shí)，一定滿(mǎn)足方程C一定質(zhì)量的理想氣體體積增大到原來(lái)的4倍，則氣體可能壓強(qiáng)減半，熱力學(xué)溫度加倍D一定質(zhì)量的理想氣體壓強(qiáng)增大到原來(lái)的4倍，則氣體可能體積加倍，熱力學(xué)溫度減半答案C解析一定質(zhì)量的理想氣體，壓強(qiáng)不變，體積與熱力學(xué)溫度成正比，溫度由100上升到200時(shí)，體積增大為原來(lái)的1.27倍，故A錯(cuò)誤；理想氣體狀態(tài)方程成立的條件為氣體可看做理想氣體且質(zhì)量不變，故B錯(cuò)誤；由理想氣體狀態(tài)方程C可知，C正確，D錯(cuò)誤5已知理想氣體的內(nèi)能與溫度成正比，如圖1所示的實(shí)線為汽缸內(nèi)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)1到狀態(tài)2的變化曲線，則在整個(gè)過(guò)程中汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能()圖1A先增大后減小B先減小后增大C單調(diào)變化D保持不變答案B解析由題圖知汽缸內(nèi)理想氣體狀態(tài)的pV值變化特點(diǎn)是先減小后增大，由C可知溫度T先減小后增大，故氣體內(nèi)能先減小后增大，故選B.6(多選)甲、乙兩個(gè)相同的密閉容器中分別裝有等質(zhì)量的同種理想氣體，已知甲、乙容器中氣體的壓強(qiáng)分別為p甲、p乙，且p甲<p乙則()A甲容器中氣體的溫度高于乙容器中氣體的溫度B甲容器中氣體的溫度低于乙容器中氣體的溫度C甲容器中氣體分子的平均動(dòng)能小于乙容器中氣體分子的平均動(dòng)能D甲容器中氣體分子的平均動(dòng)能大于乙容器中氣體分子的平均動(dòng)能答案BC解析根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程可知，因?yàn)閜甲<p乙，且V甲V乙，則可判斷出T甲<T乙，B對(duì)；氣體的溫度直接反映出氣體分子的平均動(dòng)能的大小，故C對(duì)7如圖2所示，A、B兩點(diǎn)代表一定質(zhì)量理想氣體的兩個(gè)不同的狀態(tài)，狀態(tài)A的溫度為T(mén)A，狀態(tài)B的溫度為T(mén)B.由圖可知()圖2ATA2TBBTB4TACTB6TADTB8TA答案C解析由題圖可知，pA2Pa，VA1cm3，pB3Pa，VB4cm3.根據(jù)題意，研究對(duì)象為理想氣體由理想氣體狀態(tài)方程，代入數(shù)值得TB6TA.二、非選擇題8(理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用)如圖3所示，一水銀氣壓計(jì)中混進(jìn)了空氣，因而在27、外界大氣壓為758mmHg時(shí)，這個(gè)水銀氣壓計(jì)的讀數(shù)為738mmHg，此時(shí)管中水銀面距管頂80mm，當(dāng)溫度降至3時(shí)，這個(gè)氣壓計(jì)的讀數(shù)為743mmHg，求此時(shí)的實(shí)際大氣壓值為多少毫米汞柱？圖3答案762.2mmHg解析以混進(jìn)水銀氣壓計(jì)的空氣為研究對(duì)象初狀態(tài)：p1p0gh120mmHg，V1l1S80ST1(27327) K300K末狀態(tài)：p2pgh2(gh2743mmHg)V2l2S75ST2(2733) K270K由理想氣體狀態(tài)方程得：解得：p762.2mmHg.