1、第六节气体状态参量学习目标重点难点1知道描述气体状态的三个参量2理解气体的体积、温度和压强3会计算气体的压强.1描述气体状态的三个参量(体积、温度、压强)的意义(重点)2气体压强的有关计算(重点)3气体压强的计算及微观解释(难点)一、体积和温度1基本知识(1)在研究气体的性质时，可以用气体的体积、温度、压强来描述气体的状态，描述气体状态的物理量称为气体的状态参量(2)体积是气体分子所能达到的空间，也就是气体充满容器的容积在国际单位制中，体积的单位是m3.常用单位间的换算关系：1 L103 m31 dm3，1 ml106 m31 cm3.(3)温度是物体内部分子热运动平均动能的标志温度的数值表示
2、法叫温标日常生活中常用的温标是摄氏温标，它的单位是摄氏温度，符号是.在国际单位制中用热力学温标来表示温度，叫做热力学温度，用符号T表示，单位是开尔文，两种温标的关系为Tt273.15_K.2思考判断(1)气体体积就是所有气体分子体积的总和()(2)温度越高，所有的分子运动越快()(3)一个物体的温度由10 升高到20 ，与它从288 K升高到298 K所升高的温度是相同的()3探究交流摄氏温标的1 与热力学温标的1 K大小相同吗？【提示】热力学温标与摄氏温标零点选择不同，但它们的分度方法，即每一度的大小是相同的二、压强1基本知识(1)定义气体作用在器壁单位面积上的压力(2)单位在国际单位制中，
3、单位是帕斯卡，符号Pa.常用单位有：1 atm1.013105 Pa1 mmHg133 Pa1 atm76 cmHg760 mmHg.(3)决定因素从微观角度来看：气体的压强与气体分子的密集程度和分子的平均动能有关从宏观角度来看：气体的压强与气体的体积和温度有关2思考判断(1)由于气体分子运动的无规则性，因此密闭容器的器壁在各个方向上的压强可能不相等()(2)一定质量的气体，体积一定时，气体分子的平均动能越大，气体的压强就越大()(3)气体的分子数越多，气体的压强就越大()3探究交流夏日轮胎的气压最好比正常气压值低10%左右在长时间高速行车时，应行驶一段路程后，在阴凉处冷却一下轮胎午间酷热行车
4、时，应适当降低车速此外，注意轮胎的承载能力，千万别超载你知道这是为什么吗？【提示】胎内气体压强会随温度变化而变化温度和温标【问题导思】1温度升高，是不是每个分子的动能都增大？2温度相同的物体，其分子的平均速率相等吗？3摄氏温标与热力学温标的零点相同吗？1“温度”的两种含义宏观角度温度表示物体的冷热程度，这样的定义带有主观性，因为冷热是由人体的感觉器官比较得到的，往往是不准确的热平衡角度温度的严格定义是建立在热平衡定律基础上的热平衡定律指出，两个系统相互处于热平衡时，存在一个数值相等的物理量，这个物理量就是温度，这样的定义更具有科学性2.温度的微观解释(1)物体温度升高时，分子热运动加剧，分子平
5、均动能增大；反之，物体温度降低时，分子热运动减弱，分子平均动能减少物体的每一温度值都对应着一定值的分子热运动的平均动能值因此我们说：“温度是物体分子热运动的平均动能的标志”(2)温度是大量分子无规则热运动的集体表现，含有统计的意义，对于个别分子，温度是没有意义的(3)同一温度下，不同物质(如铁、铜、水、木)的分子平均动能都相同，但由于不同物质分子的质量不尽相同，所以分子运动的平均速率大小不尽相同3两种温标的比较名称比较项目摄氏温标热力学温标零度的规定一个标准大气压下冰水混合物的温度273.15 温度名称摄氏温度热力学温度温度符号tT单位名称摄氏度开尔文单位符号K关系(1)Tt273.15 K，
6、粗略表示：Tt273 K(2)Tt1热力学温度是国际单位制中七个基本物理量之一，它的单位属基本单位2热力学温度的单位，大小等于摄氏温度的1 ，在表示温差时，1 K1 ；在表示温度时却不相符，即Tt，但Tt.3摄氏温度中零上表示比0 高，零下表示比0 低，通常用正负表示4热力学温标的零值是低温的极限，永远达不到(双选)关于热力学温度，下列说法中正确的是()A33 240 KB温度每变化1 ，也就是温度变化了1 KC摄氏温度与热力学温度都可能取负值D温度由t 升至2t ，对应的热力学温度升高了t273(K)【解析】【答案】AB热力学温标和摄氏温标是温度的两种不同的表示方法，对同一温度来说，用不同的
7、温标表示数值不同，这是因为它们零值的选取不同，但两种温标表示的温差一定相同.1关于热力学温度和摄氏温度，以下说法不正确的是()A热力学温度的单位“K”是国际单位制中的基本单位B温度升高了1 就是升高了1 KC物体的温度由本身决定，数值与所选温标无关D0 的温度可用热力学温度粗略地表示为273 K【解析】热力学温度的单位K是国际单位制中七个基本单位之一，A对；用摄氏温标与热力学温标表示同一物体的温度数值不同，摄氏温度与热力学温度的关系为Tt273.15 K，可知C错，D对；两种温标每一度的含义相同，即1 1 K，B对【答案】C气体压强的微观解释及计算【问题导思】1气体压强与哪些因素有关？2用水银
8、柱封闭的气体，其压强与水银柱的长度有什么关系？3用活塞封闭的气体，其压强如何计算？1微观解释气体压强是大量分子运动的宏观表现，气体的压强就是大量分子频繁碰撞器壁，器壁单位面积上所受分子碰撞的平均作用力2气体压强的决定因素(1)微观因素气体分子的密集程度：气体分子密集程度(即单位体积内气体分子的数目)越大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就越多，气体压强就越大气体分子的平均动能：气体的温度越高，气体分子的平均动能就越大，每个气体分子与器壁碰撞时(可视为弹性碰撞)给器壁的冲力就越大；从另一方面讲，分子的平均速率越大，在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就越多，累计冲力就越大，气体压强就越大
9、(2)宏观因素与温度有关：温度越高，气体的压强越大与体积有关：体积越小，气体的压强越大3理想气体压强公式：p式中n，是单位体积内的分子数，表示分子分布的密集程度；是分子的平均动能4气体压强的计算(1)玻璃管水银柱模型直玻璃管中水银柱封闭气体的压强：设气体压强为p，大气压强为p0，水银柱长设为h，则ABCA：pp0hB：pp0C：pp0h“U形管”中封闭气体的压强ABA：pp0hB：pp0h(2)汽缸活塞模型设活塞质量为m，重力加速度为g，活塞面积为S，汽缸质量为M，则pp0pp0汽缸在光滑水平面上p1水银柱和汽缸静止时，用“平衡法”确定压强，水银柱和汽缸有加速度时，用牛顿第二定律确定2水银柱模
10、型，压强的单位一般用cmHg；汽缸模型，压强的单位一般用国际单位Pa或标准大气压atm.如图所示，竖直放置的U形管，左端开口，右端封闭，管内有a、b两段水银柱，将A、B两段空气柱封闭在管内已知水银柱a长为10 cm，水银柱b两个液面间的高度差为5 cm，大气压强为75 cmHg，求空气柱A、B产生的压强【审题指导】整个装置静止，处于平衡状态，可分别取a、b为研究对象，由受力平衡求出A、B的压强【解析】设气体A、B产生的压强分别为pA、pB，管截面积S，取液柱h1为研究对象，得pASph1Sp0S.所以pAp0ph1(7510)cmHg65 cmHg.取液柱h2为研究对象，得pBSPh2SpAS
11、.所以pBpAph2(655)cmHg60 cmHg.【答案】pA65 cmHgpB60 cmHg若取的是一个参考液片，则液片自身重力不计；若选取的是某段液柱或固体，则它们自身的重力也要考虑.一般的计算步骤为：选取研究对象，分析对象的受力情况，建立力的平衡方程，若可消去横截面积，则进一步得到压强平衡方程，最后解方程得到封闭气体压强，计算时注意单位的正确使用.2.如图所示，活塞的质量为m，汽缸的质量为M，通过弹簧吊在天花板上，汽缸内封有一定质量的气体，汽缸和活塞间无摩擦，活塞面积为S.大气压强为p0.则封闭气体的压强为()App0mg/SBpp0(Mm)g/SCpp0Mg/S Dpmg/S【解析
12、】以汽缸为研究对象，则MgpSp0S解得pp0，故C正确A、B、D错误【答案】C气体压强微观解释有关气体压强，下列说法正确的是()A气体分子的平均速率增大，则气体的压强一定增大B气体分子的密集程度增大，则气体的压强一定增大C气体分子的平均动能增大，则气体的压强一定增大D气体分子的平均动能增大，气体的压强有可能减小【审题指导】解答本题应把握以下三点：(1)温度是分子热运动平均动能大小的标志(2)气体分子密集程度的大小与气体体积有关(3)气体压强的决定因素为气体分子密集程度与平均动能【解析】气体的压强与温度和体积有关密集程度或平均动能增大，都只强调问题的一方面，也就是说，平均动能增大的同时，气体的
13、体积也可能增大，也可能减小同理，当分子的密集程度增大时，分子平均动能也可能减小，压强的变化不能确定故选D.【答案】D1气体压强是由气体中大量做无规则热运动的分子对器壁频繁持续的碰撞产生的2气体的压强与两个因素有关：一是气体分子的平均动能，二是气体分子的密集程度1下列各组参量哪些能决定气体的压强()A气体的体积和分子总数B分子密集程度和温度C分子总数和分子的平均动能D分子密度和分子种类【解析】决定气体压强的微观因素是分子密集程度和分子平均动能，所以B对【答案】B2在一定温度下，当一定质量气体的体积增大时，气体的压强减小，这是由于()A单位体积内的分子数变少，单位时间内对单位面积器壁碰撞的次数减少
14、B气体分子的密集程度变小，分子对器壁的吸引力变小C每个分子对器壁的平均撞击力都变小D气体分子的密集程度变小，单位体积内分子的重量变小【解析】温度不变，一定质量气体分子的平均动能、平均速率不变，每次碰撞分子对器壁的平均作用力不变，但体积增大后，单位体积内的分子数减少，因此单位时间内碰撞次数减少，气体的压强减少，A正确，B、C、D错误【答案】A3关于温度的物理意义，下列说法正确的是()A人们如果感到某个物体很冷，说明这个物体温度很低B物体温度越高，分子平均速率越大C温度是分子平均动能的标志D就某个分子来讲，温度越高，动能越大【解析】人体感受到物体的冷热程度，一方面取决于被感受物体的温度，另一方面还
15、与被感受物体单位时间内放出(或吸收)给人体的热量的多少有关，例如冬天温度相同的铁块和木块，摸上去铁块感觉更冷一些，故A不正确温度是分子平均动能的标志，温度越大，分子平均动能越高，而分子平均速率还与分子质量有关，故B错，C正确研究单个分子动能大小无意义，因单个分子动能是时刻变化的，温度升高时，这个分子动能可能变大，也可能变小，故D错【答案】C4.如图所示，粗细均匀的U形管的A端是封闭的，B端开口向上两管中水银面的高度差h20 cm.外界大气压强为76 cmHg.求管中A端封闭气体的压强【解析】对液柱h由平衡条件有，p0SpASphS.式中p0、pA、ph分别代表大气压强、A端气体压强和h高水银柱产生的压强由上式可得：p0pAphpAp0ph(7620) cmHg56 cmHg.【答案】56 cmHg
