高中物理理想氣體經典總結

2021-03-04 07:14:45 字數 2190 閱讀 3066

4、氣體的三個實驗定律

(1)等溫變化過程——玻意耳定律

① 內容:一定質量的氣體,在溫度不變的情況下,它的壓強跟體積成反比。

② 表示式:或

③ 圖象:在直角座標系中,用橫軸表示體積v,縱軸表示壓強p。一定質量的氣體做等溫變化時,壓強與體積的關係圖線在p-v圖上是一條雙曲線。

若氣體第一次做等溫變化時溫度是t1,第地次做等溫變化時溫度是t2,從圖上可以看出體積相等時,溫度高的對應對壓強大的,故t2>t1。

溫度越高,等溫線離原點越遠。如果採用p-座標軸,不同溫度下的等溫線是過原點的斜率不同的直線。(如圖2)

④等溫變化過程是吸放熱過程

氣體分子間距離約為10-9m,分子間相互作用力極小,分子間勢能趨於零,可以為分子的內能僅由分子的動能確定。溫度不變,氣體的內能不變,即δe=0。氣體對外做功時,據熱力學第一定律可知,δe=0,w<0,q>0,氣體從外界吸熱,氣體等溫壓縮時,q<0,氣體放熱。

所以,等溫過程是個吸熱或放熱的過程。

⑤玻意耳定律的微觀解釋

一定質量的氣體,分子總數不變。在等溫變化過程中,氣體分子的平均支能不變,氣體分子碰撞器壁的平均衝量不變。氣體體積增大幾倍,氣體單位體積內分子總數減小為原來的,單位時間內碰撞單位面積上的分子總數也減小為原來的,當壓強減小時,結果相反。

所以,對於一定質量的氣體,溫度不變時,壓強和體積成反比。

⑥玻意耳定律的適用條件

玻意耳定律是用真實氣體通過實驗得出的規律。因此這個規律只能在氣體壓強不太大,溫度不太低的條件下適用。

(2)氣體的等容變化——查理定律

1 內容a:一定質量的氣體,在體積不變的情況下,溫度每公升高(或降低)1℃,它的壓強的增加(或減少)量等於在0℃時壓強的。

b:一定質量的氣體,在體積不變的情況下,它的壓強跟熱力學溫度成正比。

② 表示式:a: 或

p0-0℃時一定質量的壓強(不是大氣壓)

pt-t℃時一定質量的壓強(不是大氣壓)

b: ③ 圖象:

a:p-t圖,以直角座標系的橫軸表示氣體的攝氏溫度t,縱軸表示氣體的壓強p,據查理定律表示式可知一定質量氣體在體積不變情況下,p-t圖上等容圖線是一條斜直線。與縱軸交點座標表示0℃時壓強。

等容線延長線通過橫座標-273℃點。等容線的斜率與體積有關,v大,斜率小。

b:p-t圖,在直角座標系中,用橫軸表示氣體的熱力學溫度,縱軸表示氣體的壓強,p-t圖中的等容線是一條延長線過原點的傾斜直線。斜率與體積有關,體積越大,斜率越小。

(由於氣體溫度降低到一定程度時,已不再遵守氣體查理定律,甚至氣體已液化,所以用一段虛線表示。)

④查理定律的微觀解釋

一定質量的氣體,分子總數不變,在等容變化中,單位體積內分子數不變。在氣體溫度公升高時,氣體分子的平均動能增大,碰撞器壁的平均衝量增大,氣體的壓強隨溫度公升高而增大。反之,溫度降低時,氣體的壓強減小。

⑤查理定律適用條件

查理定理在氣體的溫度不太低,壓強不太大的條件下適用。

(3)等壓變化過程——蓋·呂薩克定律

① 內容a:一定質量的氣體,在壓強不變的條件下,溫度每公升高(或降低)1℃,它的體積的增加(或減少)量等於0℃時體積的。

b:一定質量的氣體,在壓強不變的條件下,它的體積跟熱力學溫度成正比。

② 表示式:a:

b: ③ 圖象:在直角座標系中,橫軸分別表示攝氏溫標,熱力學溫標;縱軸表示氣體的體積,一定質量氣體的等壓圖線分別是圖5,圖6,如果進行兩次等壓變化,由圖可看出溫度相同時,p2對應體積大於p1對應體積,所以p2 ④ 蓋·呂薩克定律的微觀解釋

一定質量的氣體,氣體的分子總數不變,當它溫度公升高時,分子的平均動能增大 ,氣體的壓強要增大。這時使氣體的體積適當增大,使單位體積內分子數減小,在單位時間內撞擊單位面積器壁的分子數減小,氣體壓強就可以保持不變。

⑤ 蓋·呂薩克定律的適應範圍:

壓強不太大,溫度不太低的條件下適用。

5、理想氣體的狀態方程:

(1)理想氣體:能夠嚴格遵守氣體實驗定律的氣體,稱為理想氣體。理想氣體是一種理想化模型。實際中的氣體在壓強不太大,溫度不太低的情況下,均可視為理想氣體。

(2)理想氣體的狀態方程:

一定質量的理想氣體的狀態發生變化時,它的壓強和體積的乘積與熱力學溫度的比值保持不變。即此值為—恒量。

6、克拉珀龍方程

由氣態方程可知恒量,對於1摩爾理想氣體取t=273k時,可計算此恒量r=8.31j/mol,r叫做普適氣體恒量。對於任意質量m的理想氣體,其摩爾數為n=(m-質量,u-摩爾質量)因而有r,此方程叫克拉珀龍方程。

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