高中物理知識點:理想氣體狀態(tài)方程

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來源: 高中學習網(wǎng)
理想氣體狀態(tài)方程:

1.表述:一定質(zhì)量氣體的狀態(tài)變化時,其壓強和體積的乘積與熱力學溫度的比是個常數(shù).
2.表達式:
這個常數(shù)C由氣體的種類與氣體的質(zhì)量決定,或者說這個常數(shù)由物質(zhì)的量決定,與其他參量無關(guān)
3.適用條件:質(zhì)量一定、理想氣體
4.與實驗定律的關(guān)系:
氣體的三個實驗定律是理想氣體狀態(tài)方程的特例:

5.兩個推論:
(1)密度方程:

上式與氣體的質(zhì)量無關(guān),即不要求質(zhì)量恒定
(2)道爾頓分壓定律:
一定質(zhì)量的氣體分成n份(或?qū)份氣體合為一份)時
此式要求氣體的質(zhì)量不變,即前后總質(zhì)量相同


活塞類問題的解法:


1.一般思路
(1)分析題意,確定對象:熱學研究對象(一定質(zhì)量的氣體);力學研究對象(活塞、缸體或系統(tǒng))。
(2)分析物理過程,對熱學對象依據(jù)氣體實驗定律列方程;對力學對象依據(jù)牛頓運動定律列方程。
(3)挖掘隱含條件,列輔助方程。
(4)聯(lián)立求解,檢驗結(jié)果。
2.常見類型
(1)系統(tǒng)處于力學的平衡狀態(tài),綜合利用氣體實驗定律和平衡方程求解。
(2)系統(tǒng)處于力學的非平衡狀態(tài),綜合利用氣體實驗定律和牛頓運動定律求解。
(3)容器與封閉氣體相互作用滿足守恒定律的條件(如動量守恒、能量守恒、質(zhì)量守恒等)時,可聯(lián)立相應(yīng)的守恒方程求解。
(4)多個相互關(guān)聯(lián)的氣缸分別密閉幾部分氣體時,可分別研究各部分氣體,找出它們各自遵循的規(guī)律,列出相應(yīng)的氣體狀態(tài)方程,再列出各部分氣體壓強之間及體積之問的關(guān)系式,聯(lián)立求解。

變質(zhì)量氣體問題的處理方法:

氣體三定律與氣體的狀態(tài)方程都強調(diào)“一定質(zhì)量的某種氣體”,即氣體狀態(tài)變化時,氣體的質(zhì)量不能變。用氣體三定律與氣體狀態(tài)方程研究變質(zhì)量氣體問題時有多種不同的處理方法。
(1)口袋法:給初狀態(tài)或者末狀態(tài)補接一個口袋,把變化的氣體用口袋收集起來,從而保證質(zhì)量不變。
(2)隔離法:對變化部分和不變部分隔離.只對不變部分進行研究,從而實現(xiàn)被研究的氣體質(zhì)量不變。
(3)比較常數(shù)法:氣體常數(shù)與氣體質(zhì)量有關(guān),質(zhì)量變化,氣體常數(shù)變化;質(zhì)量不變,氣體常數(shù)不變。根據(jù)各個狀態(tài)的已知狀態(tài)參量計算出各個狀態(tài)下的氣體常數(shù)C,然后進行比較。
(4)利用推論法:氣體的密度方程不要求質(zhì)量恒定,可由此得到相應(yīng)狀態(tài)的密度,再結(jié)合體積等解決問題。也可利用分壓定律來研究變質(zhì)量氣體的問題。具體來說,有以下四種典型的情景,可以通過選擇適當?shù)膶ο蠡冑|(zhì)量為定質(zhì)量:
①充氣問題
向球、輪胎中充氣是一個典型的氣體變質(zhì)量問題,只要選擇球內(nèi)原有氣體和即將打入的氣體作為研究對象,就可把充氣過程中的氣體質(zhì)量變化問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量氣體的狀態(tài)變化問題。
②抽氣問題
從容器內(nèi)抽氣的過程中,容器內(nèi)的氣體質(zhì)量不斷減小,這屬于變質(zhì)量問題。分析時,將每次抽氣過程中抽出的氣體和剩余氣體看成整體來作為研究對象,質(zhì)量不變,抽氣過程中的氣體可看成是等溫膨脹過程。
③灌氣問題
將一個大容器里的氣體分裝到多個小容器中的問題也是一個典型的變質(zhì)量問題。分析這類問題時,可以把大容器中的氣體和多個小容器中的氣體看成整體來作為研究對象,將變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題。
④漏氣問題
容器漏氣過程中氣體的質(zhì)量不斷發(fā)生變化,屬于變質(zhì)量問題,不能用理想氣體狀態(tài)方程求解。如果選容器內(nèi)剩余氣體為研究對象,便可使問題變成一定質(zhì)量的氣體狀態(tài)變化,可用理想氣體狀態(tài)方程求解。



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