理想气体
假设有这样一种气体,它在任何温度和任何压强下都能严格地遵从气体实验定律,我们把这样的气体叫做“理想气体”。
1.
理想气体具有那些特点呢?
1、理想气体是不存在的,是一种理想模型。
2、在温度不太低,压强不太大时实际气体都可看成是理想气体。
3、从微观上说:分子间以及分子和器壁间,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。
4、从能量上说:理想气体的微观本质是忽略了分子力,没有分子势能,理想气体的内能只有分子动能。
一定质量的理想气体的内能仅由温度决定 ,与气体的体积无关。
如果某种气体的三个状态参量(p、V、T)都发生了变化,它们之间又遵从什么规律呢?
如图所示,一定质量的某种理想气体
从A到B经历了一个等温过程,
从B到C经历了一个等容过程。
分别用pA、VA、TA和pB、VB、TB以及pC、VC、TC表示气体在A、B、C三个状态的状态参量,
那么A、C状态的状态参量间有何关系呢?
推导过程
从A→B为等温变化:由玻意耳定律
pAVA=pBVB
从B→C为等容变化:由查理定律
又TA=TB VB=VC
解得:
理想气体的状态方程
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,尽管p、V、T都可能改变,但是压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。
公式
使用条件
一定质量的某种理想气体.
气体密度式
说明
方程具有普遍性
当温度T保持不变 PV=C(T)
当体积V保持不变
当压强P保持不变
用状态方程解题思路
☆明确研究对象——一定质量的气体
☆选定两个状态——已知状态、待求状态
☆列出状态参量:
☆列方程求解
小结
理想气体:在任何温度和任何压强下都能严格地遵从气体实验定律的气体
理想气体的状态方程
注:恒量C由理想气体的质量和种类决定,即由气体的物质的量决定。
气体密度式:
习题演练
1. 某未密闭房间内的空气温度与室外的相同,现对该室内空气缓慢加热,当室内空气温度高于室外空气温度时,()
A.室内空气的压强比室外的小
B.室内空气分子的平均动能比室外的大
C.室内空气的密度比室外的大
D.室内空气对室外空气做了负功
B
解析
由于房间是未密封的,它与外界是相通的,故室内的空气压强与室外的空气压强相等,A错误;
由于室内的空气温度高于室外的空气温度,而温度是分子平均动能的标志,故室内空气分子的平均动能比室外的大,B正确;
室内空气的密度小于室外空气的密度,C错误;
室内的空气会向室外膨胀,所以室内的空气对室外空气做正功,D错误。
2.如图所示,有一固定的圆筒形绝热容器,用绝热活塞密封一定质量的气体,当活塞处位置a时,筒内气体压强等于外界大气压,当活塞在外力作用下由位置a移动到位置b的过程中,下列说法正确的是( )
A.气体分子间作用力增大
B.气体压强增大
C.气体分子的平均动能减小
D.气体内能增加
C
解析
温度是分子平均动能的标志,温度降低,分子的平均动能减小.故C正确.
当活塞在外力作用下由位置a移动到位置b的过程中,气体对外界做功,而容器是绝热的,根据热力学第一定律可知,气体的内能减小,温度降低.D错误;
根据气态方程可知,温度降低,体积增大,则压强必定减小,故B错误.
分子体积增大,作用力减小,A错误;
3. 在“用DIS研究在温度不变时,一定质量的气体压强与体积的关系”实验中,某同学将注射器活塞置于刻度为10ml处,然后将注射器链接压强传感器并开始实验,气体体积V每增加1ml测一次压强p,最后得到p和V的乘积逐渐增大。( )
(1)由此判断,该同学的实验结果可能为图。
(2)(单选题)图线弯曲的可能原因是在实验过程中
(A)注射器中有异物
(B)连接软管中存在气体
(C)注射器内气体温度升高
(D)注射器内气体温度降低
(1)a(2)C
解析
根据理想气体状态方程有,由于温度不变,所以有,即压强与体积成反比,,所以图(a)符合实验结果。观察图(a)可发现随体积增大,图像不再是直线,而是斜率即在增大,所以原因可能是温度升高,选项C对。
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