1、,2.4 理想气体状态方程,二、理想气体状态方程,三、气体的三个实验定律,一、气体的状态变化,上一页,下一页,目 录,退 出,一、气体的状态变化,一定质量的气体，它的温度、体积和压强这三个量的变化是互相关联的。例如，把一定质量的气体压缩到钢筒里去，气体的体积就缩小了，同时它的压强会增大，温度会上升。,对于一定质量的气体，如果这三个参量都不改变，我们就说气体处于平衡状态。如果这三个参量或任意两个参量同时改变，我们就说气体的状态改变了。,上一页,下一页,退 出,目 录,二、理想气体状态方程,如图所示，在刻度尺上固定一个一端封闭的U型管，其封闭端有一段被水银柱封闭在里面的气体柱。将U型管浸没在烧杯的
2、水中，只留左端露出水面，可以看出气体的体积和压强将同时发生变化。记下几组温度、体积和压强的数值，计算每次测得的 pV/T 值。可以发现，比值 pV/T 是一个恒量。,上一页,下一页,退 出,目 录,说明：理想气体是一种理想的物理模型，实际上并不存在。它只是实际气体在一定条件下的近似。有许多实际气体，如空气、氢气、氧气、氮气、氦气等，在压强不太大，温度不太低的条件下，都可以把它们当作理想气体来处理。,能严格符合上述方程的气体叫理想气体，该方程就叫理想气体状态方程，简称气态方程。,一定质量的气体，它的压强和体积的乘积与热力学温度的比值，在状态变化时始终保持不变，即,上一页,下一页,退 出,目 录,
3、对于一定质量的理想气体，当温度T 保持不变时，它的压强 p 跟体积V 成反比，即,三、气体的三个实验定律,1.气体的等温变化,p1V1 = p2V2,对于一定质量的理想气体，当体积V 保持不变时，它的压强 p 跟热力学温度T 成正比，即,2.气体的等容变化,对于一定质量的理想气体，当压强p 保持不变时，它的体积V 跟热力学温度T 成正比，即,3.气体的等压变化,上一页,下一页,退 出,目 录,【例1】如图所示是一根一端封闭的粗细均匀的细玻璃管，用一段h=16 cm长的水银将一部分空气封闭在细玻璃管里。当玻璃管开口向上坚直放置时，管内空气柱长L1=15 cm，当时的大气压强为p0=76 cmHg
4、。当玻璃管开口向下竖直放置时，管内空气柱的长度该是多少？,解：已知,因为是等温变化，由 p1V1 = p2V2 得,上一页,下一页,退 出,目 录,【例2】气焊用的氧气储存于容积是100 L的筒内，这时筒上压强计显示的压强是60 p0( p0=1.0105 Pa )，筒的温度是16 ，求筒里氧气的质量。已知在温度为0 ，压强为p0时，氧气的密度 0=1.43 kg/m3 。,分析：本题的研究对象是筒内一定质量的氧气。由于不知氧气在温度为16 、压强为60 p0下的密度，但知道氧气在温度为0 、压强为p0时的密度，所以要用气体状态方程算出在温度为0 ，压强为p0下的体积，再根据密度公式算出氧气的
5、质量。,氧气有两个状态，状态1和状态2的参量分别为,上一页,下一页,退 出,目 录,p1 = 60 p0 ，V1 = 100 L ，T1 =（273+16）K = 289 K,p2 = p0 ， T2 = （273+0）K = 289 K,解：由理想气体状态方程 得,求： V2= ？,上一页,下一页,退 出,目 录,练 习,p1 = 2105 Pa, V1 = 5 cm3, T1 = 277 K,p2 = 10 5 Pa， T2 = 300 K,解：由理想气体状态方程 得,在湖底处有一个温度为4 、体积为5 cm3 的气泡升到湖面上。如果在湖底的压强为2105 Pa，在湖面上温度为27 、压强为105 Pa，求它升到湖面时的体积。,分析：气泡在湖底和湖面的状态参量分别为,上一页,下一页,退 出,目 录,
