气体状态参量典题精析

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1、【基础知识归纳】一、气体的状态参量1．温度：宏观上表示物体的冷热程度，微观上标志着物体中分子平均动能的大小．其热力学温度和摄氏温度的关系为T=t＋273K，二者的区别在于零点的选取不同，而每一度所表示的温差则是相同的．热力学温度的国际单位为K．2．体积：气体的体积宏观上等于容器的容积，微观上则表示气体分子所能达到的空间．体积的国际单位为m3．且1m3＝103dm3（L）＝106cm3（mL）3．压强：气体的压强宏观上等于器壁单位面积上受到的压力，从微观上看则是大量气体分子频繁碰撞器壁的结果．压强的国际单位为Pa，且1atm＝

2、1.013×105Pa＝76cmHg4．三个参量的大小决定了气体所处的状态．在质量不变的情况下，P、V、T相互影响，只有一个参量改变是不可能的，至少要有两个或三个参量同时改变． 二、气体分子动理论1．气体分子运动的特点气体中的分子虽然比较稀疏，但是，每cm3体积内的分子数仍有1019个，1个空气分子在1s内与其他空气分子的碰撞次数竟达109次之多．就某一个分子来说，它在某一时刻的速度具有怎样的大小和方向，完全是偶然的，但对大量分子的整体来说，分子的运动却表现出一定的规律．2．气体分子速率分布的统计规律大量分子做无规则运动，速

3、率有的大，有的小，但大多数分子的速率都在某个数值附近，离开这个数值越远，分子数越少，表现出“中间多，两头少”的规律．温度升高时，速率大的分子数增加，分子的平均速率增大．3．气体压强的微观解释气体的压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的．气体的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力．气体分子的平均动能越大，分子越密，对单位面积器壁产生的压力就越大，气体的压强就越大． 【方法解析】气体压强的确定1．活塞模型如图8—2—1和8—2—2是最常见的封闭气体的两种方式．图8—2—1中活塞的质量为m，气缸横截面积为S，外界

4、大气压强为P0．由于活塞处于平衡状态，所以图8—2—1图8—2—2单位：金太阳教育　姓名：刘占想　E_mail：lzx4149999@163.comp0S＋mg=pS则气体的压强为：p=p0＋．其实图8—2—2中的液柱也可以看成一个活塞，由于液柱处于平衡状态，所以pS＋mg=p0S则气体压强为：p=p0－=p0－ρgh．总之，对“活塞模型”类求压强的问题，其基本的方法就是先对“活塞”受力分析，然后根据平衡条件或牛顿第二定律列方程．（请同学们思考：若图8—2—1中的气缸整体具有向上的加速度a，被封气体的压强如何表示？）2．连通器模

5、型如图8—2—3所示，U形管竖直放置．根据帕斯卡定律可知，同一液体中的相同高度处压强一定相等．所以气体B和A的压强关系可由图中虚线所示的等高线联系起来．则有：图8—2—3pB＋ρgh2=pA而pA=p0＋ρgh1，所以气体B的压强为：pB=p0－ρg（h2－h1），其实该类问题与“活塞模型”并没有什么本质的区别．熟练后以上压强的关系式均可直接写出，不一定均从受力分析入手． 【典型例题精讲】［例1］如图8—2—4所示，在竖立的绝热容器中，隔板将气体分为A和B两部分，两部分气体的密度ρA＜ρB．若抽开隔板，当两部分气体均匀混和后，

6、全部气体的内能将图8—2—4A．增加B．减小C．不变D．不能判定单位：金太阳教育　姓名：刘占想　E_mail：lzx4149999@163.com【解析】当抽开隔板后，气体将从密度大的B向密度小的A扩散．当达到动平衡时，整个气体的重心将升高，因此重力势能增加．根据能量守恒和转化定律，在绝热的条件下，系统增加的重力势能等于减少的内能．所以，气体的内能减少，温度降低——应选答案B．【设计意图】本例反映的是机械能和气体内能的转的过程，通过本例说明利用能量守恒定律分析气体内能变化问题的方法．［例2］在一标准大气压（相当于76cm水银

7、柱产生的压强）下做托里拆利实验时，由于管中混入少量空气，水银柱上方有一节空气柱，如图8—2—5所示，这时管中稀薄气体的压强相当于下列哪个数据的水银柱产生的压强图8—2—5A．60cmB．30cmC．16cmD．46cm【解析】托里拆利管中混入空气后，水银上方已不是真空，这时内外液面的高度差也不再等于大气压强，而变成了管内外气体的压强差．所以稀薄气体的压强为:p=p0－ph=（70－60）cmHg=16cmHg所以正确的选项为C．【设计意图】通过本例说明气体压强的计算方法．※［例3］如图8—2—6，导热气缸开口向下，内有气体

8、，缸内活塞可自由滑动且不漏气，活塞下挂一个砂桶，砂桶装满砂子时，活塞恰好静止，现在把砂桶底部钻一个小洞，细砂慢慢漏出，并缓慢降低气缸外部环境温度，则图8—2—6A．气体压强增大，内能可能不变B．外界对气体