物理总复习：气体的性质

气体的性质

一、基本概念

1、关于温度、压强的理解:

（l ）温度：宏观上表示物体的冷热程度；微观上是分子平均动能的标志．

（2）压强：宏观上是单位面积上所受的压力；微观上是大量气体分子对器壁的频繁碰撞所致．

2、求封闭气体压强的两种基本方法：

（1）如果封闭物（如液柱、活塞等）静止或匀速运动时，则采用平衡法，即ΣF=0

（2）如果封闭物（如液柱或活塞等）做匀变速运动时，则采用牛顿第二定律求解法，即ΣF=ma ．

3、常见的气体压强单位的换算：l 标准大气压=76cmHg=1.013×105Pa=10.34米水柱

4、在做好玻意耳定律的实验的基础上学会采用三种方或描述：（1）列表法：（2）图线法；

（3）数学公式表达法．

5、在P-V 图象上的等温线特点：等温线是一簇双曲线，在这簇双曲线里越远离坐标原点的双曲线代表温度越高．

6、为了证实等温变化曲线是双曲线，可采用画P-V 1图象来直观反映。此时在P-V 1图象里反映的是过坐标原点的正比直线，且斜率大者温度高．

7、应用玻意耳定律解题要跟踪一定质量的气体，先找出对应的始末状态的P 、V 参量，再列方程求解，方程式两边的单位只要能统一即可．

8、正确理解)273

1(0t p p t +=的物理含义，注意p 0为0℃时气体的压强，p t 为t ℃时气体的压强．

9、在p-t 图像上的等容线特点：等容线是一簇不过坐标原点的倾斜直线，在这簇倾斜直线里斜率越小，体积越大；斜率越大，体积越小。

10、查理定律的微观解释：在单位体积内所含的分子数不变的情况下，温度升高，单位时间内分子撞击器壁的次数增多，而且每次撞击器壁的冲力也增大，所以气体的压强增大；反之，温度降低，则压强减小．

11、热力学温度和摄氏温度的每一度温差的大小是相同的，即ΔT=Δt ；只是它们的零度起点不同．绝对零度是宇宙间低温的极限，只能无限接近，永远无法达到．

12、引入热力学温标后的查理定律表达式：p 1/p 2=T 1/T 2 或 p/T=恒量 或 p=KT （K 为恒量）

13、判断两团气体被液柱（或活塞）隔开，当温度变化时液柱（或活塞）移动问题的基本方法：设等容法。即T T

p p ∆=∆。 14、理想气体的微观模型：每个分子都可以看作是弹性小球；气体分子本身的大小可以不计；除碰撞的瞬间外，气体分子之间没有相互作用．

15、推导气态方程基本方法：假设中间过渡状态，设气体先等压变化后等容变化；也可采用先等容变化后等压变化来进行推导。

16、气体实验定律的图线意义，如图所示．要注意：

（l ）各定律在p-V 、p-T 和V-T 图像中的对应围线形状．

（2）图线中某点所代表的物理意义；图线中某线段所代表的物理意义．

（3）对于一定质量的气体；p-V 图线的p ·V 积的大小反映气体的温度高低；p-T 图线的

斜率大小反映气体的体积：V －T 图线的斜率大小反映气体的压强．

二、被封闭的气体的压强

在应用气体定律和气态方程解题时，往往要选择被封闭的气体为研究对象，正确求解气体的压强是解题的关键．被封闭的气体压强的计算一般有以下几种方法．

1、利用连通器原理．连通器原理告诉我们：在同种液体中同一水平

面上的各点压强都相等．当管内液面低于管外液面时（如图所示），设大

气压强为p 0，管内液体与管外液体便构成了一个连通器，在同一水平面上

分别取两点A 、B ，故p A =p B ，由于p A =p o +ρ液gh ，而且p 气=p B ，故有p 气=P O -

ρ液gh ．

当管内液面高于管外液面时（如图所示），分析方法与上述相同，容

易得到：p 气=P O -ρ液gh ．

[例]如图所示，U 型管左端有一段被封闭的气体A ，右端也有一段被

封闭的同样的气体B ，它们均被水银所封闭，其余尺寸如图所示，单位为

cm ，设大气压为p 0．求：被封闭的气体A 和B 的压强．

[解答]对B 气体，其压强p B =（p 0+L ）cmHg ①

再取左管中D 点为分析对象，由连通器原理，则：p D =p B

设a 气体压强为p A ，气体A 下部L 1+L 2深度处D 点压强为p D =

（p 0+L 1+L 2）cmHg ②

由于①=②，故得p A =（p 0+L -L 1-L 2）cmHg ，由①可知，p B =（p 0+L ）

cmHg

2、利用静力平衡原理

如果气体被液体或其它物体所封闭．且处于平衡状态．可以利用力

的平衡原理求解．

要注意（l ）在进行压强的加减运算时，一定要注意压强单位的统一；

（2）静力平衡法只适用于热学系统处于静止或匀速运动状态封闭气体

压强的计算．

[例]汽缸截面积为S ，质量为m 的梯形活塞上面是水平的，下面倾角为。，

如图所示。当活塞上放质量为M 的重物而处于静止．设外部大气压为P 0，若

活塞与缸壁之间无摩擦．求汽缸中气体的压强？

[解答]取活塞和重物为研究对象，进行受力分析：受重力（m ＋M ）g ，活塞受到大气竖直向下的压力P 0S ，同时也受到封闭气体对活塞的推力P 气·S ’，方向跟活塞斜面垂直，如图所示．同时右缸壁对活塞有弹力N 作用，方向水平向左，它们处于平衡状态，

符合共点力平衡的条件，即合力等于零．

所以在数值上（m ＋M ）g+ P 0S 与N 的合力等于P 气S ’，且反向．

α

sin )(0S p g M m S p ++='气

又∵α

sin S S ='

∴S

g M m p S S p g M m p )()(00++=++=气 [例]如图所示，两圆柱形气缸均水平固定，大小活塞光滑、

面积分别为S 2和S 1，两活塞之间有水平杆连接，当小气缸内封闭

气体压强为P 1时，水平杆处于静止状态．求大气缸内所封闭气体

的压强P 2（设大气压为P 0）．

[解答]取大小活塞、连杆这一整体为研究对象。进行受力分

析，如图所示．

利用平衡条件建立方程：

P 0S 1＋P 2S 2= P 1S 1＋P 0S 2

)()(212

102111202p p S S p S S p S S p p -+=+-= 3、应用牛顿运动定律求解

若封闭气体的系统作匀变速运动时，可以对研究对象进行受

力分析、并应用牛顿第二定律列出动力学方程来求出被封闭的

气体的压强．

[例]均匀玻璃管内有长L 的水银柱将一段气体跟外界隔

开．现将玻璃管开口端向下放在斜面上，其斜面倾角为θ，当

玻璃管下滑时，玻璃管跟斜面之间摩擦系数为μ．设

外部大气压强为P 0，水银密度为ρ．如图所示．求：

（1）玻璃管加速下滑时，被封闭气体压强；（2）若

玻璃管开口向上放在斜面上，当玻璃管也加速下滑

时，被封闭气体压强又为多大？

[解答]先取玻璃管（含内部水银柱）为研究对

象，设玻璃管横截面积为S ，整体总质量为M ．受力

分析如图所示．由牛顿第二定律可得：

Mg sin θ-μMgcos θ=Ma ①

由①解得a=g （sin θ-μcos θ） ②

这里说明一下，大气压强P 0对整体作用的合力为零不予考虑，另外，玻璃管中所封闭气体的质量忽略不计。

再取长为L 的水银柱为研究对象，受力分析如图所示．可得动力学方程：

ρgL sin θ+PS-P 0S=ρLS ·a ③

再将②代人③式，解得：

P=P 0－ρL g μcos θ ④

当玻璃管L 开口向上时，求解被封闭的气体压强思路方法与上述相同，很容易得到 P ’= P 0+ρL g μcos θ ⑤⑥⑦

在④、⑤式中，若μ=0，则P=P ’=P 0，这说明装有水银的玻璃管在斜面上无摩擦下滑时，管内被封闭气体的压强均等于外界大气压，且跟玻璃管开口的方向无关，因为这个系统处于完全失重状态。只有斜面有摩擦时，玻璃管内气体的压强才会大于或小于外界大气压强。

三、打气抽气的规律及应用