描述气体状态的参量

描述气体状态的参量

一．目的：1、理解什么是气体的状态及描述气体状态的三个参量（温度、体积、压强）的意义。

2、知道温度的物理意义，知道热力学温标及其单位。知道热力学温度与摄氏温度的关系，会进行热力学温度跟摄氏温度之间的换算。

3、知道气体的体积及其单位。

4、知道气体的压强是怎样产生的，知道它的单位，会计算气体的压强，知道压强的不同单位，必要时会进行换算。

二．自学指导：带着目的阅读课本

三. 知识要点：

（一）气体的状态参量

1. 气体的温度

（1）温度是表示物体冷热程度的物理量，是分子热运动平均动能的标志。

（2）温标、热力学温标。

温度的数值表示法叫温标。

热力学温标是英国科学家开尔文创立的。单位为开（K），把

作为零度，又叫绝对零度，每一度的大小与1℃大小相等，热力学温度（又称绝对温度）T与摄氏温度

间的关系：

。

2. 气体的体积

（1）气体的体积指气体分子所能达到的空间。在容器内的气体，体积为容器容积。

（2）单位：米3（m3）、升（L）、毫升（mL）。

3. 气体的压强

（1）是由于大量气体分子对器壁频繁地碰撞而产生的。

（2）决定因素：单位体积中的分子数：分子的平均动能。

（3）单位

国际单位为帕斯卡，符号为。

其它常用单位：标准大气压（），厘米汞柱（cmHg）。

换算：

（）

四．要点讲练

1. 温度的意义

从宏观上讲，温度是表示物体的冷热程度的物理量。从微观上讲，温度是物体分子平均动能的标志，温度越高，物体内部分子热运动越剧烈。

[例7] 一房间内，上午10时的温度为15℃，下午2时的温度为25℃，假设大气压无变化，则下午2时与上午10时相比较，房间内的（）

A. 空气密度增大

B. 空气分子的平均动能增大

C. 空气分子的速率都增大

D. 空气质量增大

解析：本题主要考查温度的微观意义、压强的微观意义以及气体状态参量之间的关系。

在温度由15℃变为25℃时，分子的平均动能增大，分子热运动的平均速率增大，但对每一个分子来说，其速率不一定增大。气体的压强决定于两个因素，一是气体分子数密度，二是气体分子运动的剧烈程度，温度升高，气体分子热运动平均速率增大，要使压强不变，分子数密度必减小，给定体积内的气体质量也一定减小。

由以上分析知，正确选项应为B。

2. 压强的意义及有关的计算问题

容器中的大量气体分子对器壁频繁碰撞，就对器壁产生了一个持续的均匀的压力，而器壁单位面积上受到的压力就是气体的压强。气体的压强决定于两个因素，一是气体分子数密度，二是气体分子运动的剧烈程度。当气体的分子数密度增大时，单位时间内对器壁单位面积的碰撞次数增多，可使压强增大，当分子热运动加剧时，一方面可使气体分子单位时间

内对器壁单位面积的碰撞次数增多，另一方面，可使气体分子每次与器壁碰撞时的冲量增大，这两个方面都将使气体的压强增大。

[例8] 对一定质量的理想气体，下列说法正确的是（ ）

A. 体积不变，压强增大时，气体分子的平均动能一定增大

B. 温度不变，压强减小时，气体的密度一定减小

C. 压强不变，温度降低时，气体的密度一定减小

D. 温度升高，压强和体积都可能不变

解析：本题考查温度的意义、压强的意义以及三个状态参量之间的关系。

对于一定质量的气体，体积不变，气体分子数密度不变，若压强增大，必是温度升高，而温度升高，气体分子的平均动能将增大。A 对。

对于一定质量的气体，温度不变，气体分子热运动的剧烈程度不变，压强减小时，必是分子数密度减小，所以B 对。

对于一定质量的气体，要使压强不变，温度降低，分子热运动剧烈程度降低，分子数密度必增大，C 错。

同理，D 错。

本题正确选项为A 、B

例9：如图示。容器内的气体被活塞封闭着，当活塞静止不动（活塞与器壁间摩擦不计），容器内气体压强P=？

解析：对活塞分析，容器内气体对活塞压力跟大气压对活塞压力平衡。 PS=P0S ∴P= P0 PS =F1 F2= P0S

例10：周长为h 的一小段水银柱把气体封闭在玻璃管里。已知大气压，玻璃管水平放置时（甲），玻璃管开口向上竖直放置时（乙），玻璃管开口向下竖直放置时（丙），被封闭气体的压强P1，P2，P3分别是多大？

P0s P3s

(甲)

解析：取水银柱为研究对象。

甲：水平方向：P1s= P0s ∴ P1= P0 乙：P2s= P0s+mg= P0s+eshg P2= P0+ehg 丙：P3s+mg= P0s ∴P3= P0-egh

若L=13.6×10

3

m

kg

3

,h=20cm , P0=1.0×

10

5

Pa, g=9.8kg N

，则P1=1.0×10

5

Pa, P2=1.27

×

10

5

Pa, P0=7.3×

10

4

Pa,其中Ph=2.7×

104

Pa 。

思考：

（1 （2 （3）

h h

θ

分析：图示几种情况，被密闭气体A的压强分别是多少？

（1）PA= P0-hsinθ

（2）PA= P0- Ph= P0-e水银gh

（1）PA= P0+ Ph= P0+e水银gh

3. 气体状态参量之间的关系

气体状态参量之间存在着密切关系，正确分清它们之间的关系，是解答这类问题的关键。

[例9] 某一恒温水池（温度远低于100℃）底部有一气泡从池底缓慢上升，气泡内气体可视为理想气体，在气泡上升的过程中，气体质量不变，则下列判断正确的是（）

A. 气泡内气体分子平均动能增大

B. 气泡内气体的内能增大

C. 气泡内气体分子平均距离增大

D. 气泡内气体向外放热

解析：解答本题首先要弄清气泡在恒温水池中缓慢上升以及该过程中各状态参量的变化“缓慢”意味着气泡内气体在每个状态下均与外界都达到了热平衡和力平衡。因此，上升过程中，气泡内气体的温度保持不变，而压强逐渐减小。

温度是分子平均动能的标志，温度不变，分子热运动的平均动能亦不变，由于压强减小，气泡内气体体积必然膨胀，即单位体积内的分子数减少，气体分子间的平均距离增大。

物体内能是物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和。对一定质量的理想气体而言，由于忽略了分子间的相互作用力，其内能即是分子总动能，由温度唯一决定，所以气泡内气体的内能应保持不变。

气泡上升过程中，体积膨胀，外界对气体做负功，根据热力学第一定律

，