2020学年高中物理 第八章 气体 3 理想气体的状态方程素材 新人教版选修3-3

2020学年高中物理 第八章 气体 3 理想气体的状态方程素材 新人教版选修3-3

‎3　理想气体的状态方程 ‎ 教学建议 理想气体是为了研究问题方便而提出的一种理想化模型,是实际气体的一种近似,就像在力学中提出的质点、电学中提出的点电荷等模型一样。理想模型的方法突出矛盾的主要方面,忽略次要方面,从而认识物理现象的本质,是物理学中一种常用的方法。理想气体严格遵从三个实验定律,理想气体是不存在的,但在常温常压下,大多数实际气体,都可以近似地看成理想气体。‎ 教科书通过“思考与讨论”,引导学生根据已学过的气体实验定律推导理想气体的状态方程。用不同方法推导,得到同样的结果,这也说明了A与C状态参量之间的关系,只跟这两个状态有关,与中间过程无关。有的学生可能会联想到用实验的方法,使三个状态参量都变化,这种想法很正常,但三个量同时变化,很难从采集的数据中找出它们的数学关系,因此只能将实验作为验证。‎ 参考资料 实际气体不能严格遵守气体实验定律的原因 玻意耳定律、查理定律和盖—吕萨克定律,都是在压强不太大(和大气压强比较)、温度不太低(和室温比较)的条件下根据实验总结出来的。当压强很大、温度很低时,由上述气体定律得出的结果就和实际测量的结果有很大的差别。为了研究的方便,人们设想一种严格遵守实验定律的气体,这样的气体叫作理想气体。理想气体是不存在的,它只是实际气体在一定程度上的近似。有许多实际气体,特别是那些不易液化的气体,如氢气、氧气、氮气、空气、氦气等,在通常的温度和压强下,‎ 它们的性质近似于理想气体的性质,可以把它们看成理想气体。这样处理的结果,误差很小,处理起来也简便多了。‎ 那么,为什么实际气体不能严格遵守气体实验定律呢?下面就气体的等温变化来研究这一问题。下表列举了几种常见气体在‎0℃‎和不同压强下,压强和体积的乘积pV的实验值。实验所取的气体在‎0℃‎、1.013×105 Pa时的体积为‎1L。‎ p/(1.013×105Pa)‎ pV/(1.013×105Pa·L)‎ H2‎ N2‎ O2‎ 空气 ‎1‎ ‎1.000 0‎ ‎1.000 0‎ ‎1.000 0‎ ‎1.000 0‎ ‎100‎ ‎1.069 0‎ ‎0.994 1‎ ‎0.926 5‎ ‎0.973 0‎ ‎200‎ ‎1.138 0‎ ‎1.048 3‎ ‎0.914 0‎ ‎1.010 0‎ ‎500‎ ‎1.356 5‎ ‎1.390 0‎ ‎1.156 0‎ ‎1.340 0‎ ‎1 000‎ ‎1.720 0‎ ‎2.068 5‎ ‎1.735 5‎ ‎1.992 0‎ 由上表可以看出,在气体压强为1.013×105Pa到1.013×107 Pa之间时,实验结果与玻意耳定律相差不大;压强超过1.013×107 Pa时,实验值与理论值已有显著偏离;当压强达到1.013×108 Pa时,玻意耳定律已完全不适用了。 ‎