2018-2019版高中物理 第二章 氣體 5 理想氣體學(xué)案 教科版選修3-3.doc
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5理想氣體學(xué)習(xí)目標1.了解理想氣體模型.2.知道實際氣體看成理想氣體的條件一、氣體實驗定律的適用條件大量實驗結(jié)果表明,在溫度不太低、壓強不太高的條件下,一切氣體的狀態(tài)變化雖然并非嚴格地遵守氣體實驗定律,但卻能在較高程度上近似地遵守氣體實驗定律二、理想氣體1定義:在任何溫度、任何壓強下都遵守氣體實驗定律的氣體2特點(1)理想氣體是一種理想化的模型,實際不存在(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能,沒有分子勢能即學(xué)即用判斷下列說法的正誤(1)理想氣體就是處于標準狀況下的氣體()(2)理想氣體只有分子動能,不考慮分子勢能()(3)實際計算中,當氣體分子間距離r10r0時,可將氣體視為理想氣體進行研究()(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?答案由于氣體實驗定律只在壓強不太大,溫度不太低的條件下理論結(jié)果與實驗結(jié)果一致,為了使氣體在任何溫度、任何壓強下都遵從氣體實驗定律,引入了理想氣體的概念知識深化1理想氣體的特點(1)嚴格遵守氣體實驗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,分子不占空間,可視為質(zhì)點(3)理想氣體分子除碰撞外,無相互作用的引力和斥力(4)理想氣體分子無分子勢能的變化,內(nèi)能等于所有分子熱運動的動能之和,只和溫度有關(guān)2對理想氣體的幾點說明(1)理想氣體是不存在的(2)在常溫常壓下,大多數(shù)實際氣體,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)在溫度不低于負幾十攝氏度,壓強不超過大氣壓的幾倍時,很多氣體都可當成理想氣體來處理(4)理想氣體的內(nèi)能僅由溫度和分子總數(shù)決定,與氣體的體積無關(guān)特別提醒在涉及氣體的內(nèi)能、分子勢能問題時要特別注意實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)系時往往將實際氣體當作理想氣體處理,但這時往往關(guān)注的是氣體質(zhì)量是否一定例1關(guān)于理想氣體,下列說法正確的是()A理想氣體也不能嚴格地遵守氣體實驗定律B實際氣體在溫度不太高、壓強不太小的情況下,可看成理想氣體C實際氣體在溫度不太低、壓強不太大的情況下,可看成理想氣體D所有的實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、任何壓強下都能遵守氣體實驗定律的氣體,A項錯誤;它是實際氣體在溫度不太低、壓強不太大的情況下的抽象,故C正確,B、D錯誤例2關(guān)于理想氣體的下列說法正確的是()A氣體對容器的壓強是由氣體的重力產(chǎn)生的B氣體對容器的壓強是由大量氣體分子對器壁的頻繁碰撞產(chǎn)生的C一定質(zhì)量的氣體,分子的平均動能越大,氣體壓強也越大D壓縮理想氣體時要用力,是因為分子之間有斥力答案B解析氣體對容器的壓強是由氣體分子對器壁的頻繁碰撞產(chǎn)生的,選項A錯,B對;氣體的壓強與分子的密集程度及分子的平均動能有關(guān),平均動能越大則溫度越高,但如果體積也變大,壓強可能減小,故選項C錯壓縮理想氣體要用力,克服的是氣體的壓力(壓強),而不是分子間的斥力,選項D錯二、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)歷了一個等溫過程,又從狀態(tài)B到C經(jīng)歷了一個等容過程,請推導(dǎo)狀態(tài)A的三個參量pA、VA、TA和狀態(tài)C的三個參量pC、VC、TC之間的關(guān)系圖1答案從AB為等溫變化過程,根據(jù)玻意耳定律可得pAVApBVB從BC為等容變化過程,根據(jù)查理定律可得由題意可知:TATBVBVC聯(lián)立式可得.知識深化1對理想氣體狀態(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狀態(tài)參量的關(guān)系,與中間的變化過程無關(guān)(3)公式中常量C僅由氣體的種類和質(zhì)量決定,與狀態(tài)參量(p、V、T)無關(guān)(4)方程應(yīng)用時單位方面:溫度T必須是熱力學(xué)溫度,公式兩邊中壓強p和體積V單位必須統(tǒng)一,但不一定是國際單位制中的單位2理想氣體狀態(tài)方程與氣體實驗定律特別提醒理想氣體狀態(tài)方程是用來解決氣體狀態(tài)變化問題的方程,運用時,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p又減小,但pV的值難以確定其是否增減,故A錯同理,VC,等溫膨脹時,壓強p減小,等壓壓縮時,溫度(T)又減小,則難以判定的值是否減小或增大,故B錯同理T,先等容升溫,壓強p增大,但后來等壓壓縮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)已知氣體在狀態(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)變化過程在圖乙中畫成用體積V和溫度T表示的圖線(圖中要標明A、B、C、D四點,并且要畫箭頭表示變化的方向)說明每段圖線各表示什么過程答案見解析解析在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是等壓膨脹過程,BC是等溫膨脹過程,CD是等壓壓縮過程1(對理想氣體的理解)(多選)下列對理想氣體的理解,正確的有()A理想氣體實際上并不存在,只是一種理想化模型B只要氣體壓強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、任何壓強下,理想氣體都遵循氣體實驗定律答案AD解析理想氣體是一種理想化模型,溫度不太低、壓強不太大的實際氣體可視為理想氣體;理想氣體在任何溫度、任何壓強下都遵循氣體實驗定律,選項A、D正確,選項B錯誤一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能完全由溫度決定,與體積無關(guān),選項C錯誤2(對理想氣體狀態(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)過一系列狀態(tài)變化后,壓強仍為p,則下列過程中可以實現(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)某氣象探測氣球內(nèi)充有溫度為27、壓強為1.5105Pa的氦氣,其體積為5m3.當氣球升高到某一高度時,氦氣溫度為200K,壓強變?yōu)?.8105Pa,求這時氣球的體積多大?答案6.25m3解析以探測氣球內(nèi)的氦氣作為研究對象,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T2200K,p20.8105Pa由理想氣體狀態(tài)方程有:V2V15m36.25m3.一、選擇題考點一對理想氣體的理解1關(guān)于理想氣體,下面說法哪些是正確的是()A理想氣體是嚴格遵守氣體實驗定律的氣體模型B理想氣體的分子沒有體積C理想氣體是一種理想化模型,沒有實際意義D實際氣體在溫度很低、壓強很低的情況下,可看成理想氣體答案A解析理想氣體是指嚴格遵守氣體實驗定律的氣體,實際氣體在壓強不太高、溫度不太低時可以認為是理想氣體理想氣體分子間沒有分子力,但分子有大小2(多選)關(guān)于理想氣體的性質(zhì),下列說法中正確的是()A理想氣體是一種假想的物理模型,實際并不存在B理想氣體的存在是一種人為規(guī)定,它是一種嚴格遵守氣體實驗定律的氣體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)過程中建立的一種理想化模型,現(xiàn)實中并不存在,其具備的特性均是人為規(guī)定的,A、B選項正確對于理想氣體,分子間不存在相互作用力,也就沒有分子勢能的變化,其內(nèi)能的變化即為分子動能的變化,宏觀上表現(xiàn)為溫度的變化,C選項正確實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、壓強不太大的條件下才可當作理想氣體,在壓強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選項錯誤故正確答案為A、B、C.考點二理想氣體狀態(tài)方程的理解及應(yīng)用3對于一定質(zhì)量的理想氣體,下列狀態(tài)變化中可能實現(xiàn)的是()A使氣體體積增加而同時溫度降低B使氣體溫度升高,體積不變、壓強減小C使氣體溫度不變,而壓強、體積同時增大D使氣體溫度升高,壓強減小,體積減小答案A解析由理想氣體狀態(tài)方程C得A項中只要壓強減小就有可能,故A項正確;而B項中體積不變,溫度與壓強應(yīng)同時變大或同時變小,故B項錯誤;C項中溫度不變,壓強與體積成反比,故不能同時增大,故C項錯誤;D項中溫度升高,壓強減小,體積減小,導(dǎo)致減小,故D項錯誤4關(guān)于理想氣體的狀態(tài)變化,下列說法中正確的是()A一定質(zhì)量的理想氣體,當壓強不變而溫度由100上升到200時,其體積增大為原來的2倍B氣體由狀態(tài)1變化到狀態(tài)2時,一定滿足方程C一定質(zhì)量的理想氣體體積增大到原來的4倍,則氣體可能壓強減半,熱力學(xué)溫度加倍D一定質(zhì)量的理想氣體壓強增大到原來的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,壓強不變,體積與熱力學(xué)溫度成正比,溫度由100上升到200時,體積增大為原來的1.27倍,故A錯誤;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錯誤;由理想氣體狀態(tài)方程C可知,C正確,D錯誤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,則在整個過程中汽缸內(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能小于乙容器中氣體分子的平均動能D甲容器中氣體分子的平均動能大于乙容器中氣體分子的平均動能答案BC解析根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程可知,因為p甲p乙,且V甲V乙,則可判斷出T甲T乙,B對;氣體的溫度直接反映出氣體分子的平均動能的大小,故C對7如圖2所示,A、B兩點代表一定質(zhì)量理想氣體的兩個不同的狀態(tài),狀態(tài)A的溫度為TA,狀態(tài)B的溫度為TB.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,一水銀氣壓計中混進了空氣,因而在27、外界大氣壓為758mmHg時,這個水銀氣壓計的讀數(shù)為738mmHg,此時管中水銀面距管頂80mm,當溫度降至3時,這個氣壓計的讀數(shù)為743mmHg,求此時的實際大氣壓值為多少毫米汞柱?圖3答案762.2mmHg解析以混進水銀氣壓計的空氣為研究對象初狀態(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.- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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