老师
同学们好,今天我们来学习理想气体的状态方程。首先我们来看本节课的学习目标,一、理解理想气体的概念。二、掌握运用玻璃耳定律和查理定律推导理想气体状态方程。三、能正确运用理想气体状态方程解答有关简单问题。我们先来回顾一下之前学过的气体的 3 个实验定律。一、波叶尔定律,他描述的是一定质量的某种气体,在温度不变的情况下,压强 p 与体积 v 成反比,写成 PV 等于常量或 P1V1 等于P2V2。二、查理定律,他描述的是一定质量的某种气体,在体积不变的情况下,压强 p 与热力学温度 t 成正比,通常写成, p 比 t 等于常量或 P1 比 T1 等于 P2 比T2。三盖米沙克定律,它描述的是一定质量的某种气体在压强不变的情况下,其体积 v 与热力学温度 t 成正比,写成 v 比 t 等于常量,或者是 V1 比 T1 等于 V2 比T2。这 3 个实验定律有什么适用条件吗?我们通过对比发现他们均适用于,质量一定的某种气体,且压强不太大,温度不太低。那么对于一定质量的某种气体,如果说不满足这个条件,那还能用吗?
老师
我们先来阅读教材第 23 页给我们提供的信息。波叶尔定律、查理定律、钙里沙克定律等气体实验定律都是在压强不太大、温度不太低的条件下总结出来的。当压强很大,温度很低时,有上述定律计算的结果与实际测量结果有很大的差别。例如,有一定质量的氦气,压强与大气压相等,体积为阴立方米,温度为 0 摄氏度。
老师
在温度不变的条件下,如果压强增大到大气压的 500 倍,按波伊尔定律计算,体积应该缩小至 1/ 500 立方米,但是实验结果为 500 分之一点三六立方米。如果压强增大到大气压的 1000 倍,体积实际减小为 2/ 1000 点零七立方米,而不是按照波叶尔定律计算得到的 1/ 1000 立方米。尽管如此,很多实际气体,特别是那些不容易液化的气体,比如氢气、氧气、氮气、氦气,在常温常压下,其性子与实验定律符合得很好。我们就想能否找到一种气体,设想这一种气体在任何温度,任何压情下都遵从气体实验定律。我们把这样的气体叫做理想气体。
老师
我们该如何正确理解理想气体?首先,理想气体是一种理想化的模型,也就是说,理想气体客观上是不存在的,是为了研究问题的方便,忽略掉次要因素。人为给出的一种理想化的模型,就好比我们在力学中所学过的质点电学中所学过的点电荷等物理模型,查看隐藏内容