氣體的狀態(tài)參量

1、氣體的狀態(tài)參量一、考點(diǎn)聚焦1.氣體狀態(tài)和狀態(tài)參量。熱力學(xué)溫度。 2.氣體的體積、溫度、壓強(qiáng)之間的關(guān)系.。 3.氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。氣體壓強(qiáng)的微觀意義。 二、知識(shí)掃描11atm= 1.01×105 pa= 76 cmHg，相當(dāng)于 10.3 m高水柱所產(chǎn)生的壓強(qiáng)。2氣體的狀態(tài)參量有：(p、V、T)壓強(qiáng)(p)：封閉氣體的壓強(qiáng)是大量分子對(duì)器壁 撞擊 的宏觀表現(xiàn)，其決定因素有：1) 溫度 ；2) 單位體積內(nèi)分子數(shù) 。體積(V)：1m3= 103 l= 106ml 。 熱力學(xué)溫度T= t+273.15 。4一定質(zhì)量的理想氣體的體積、壓強(qiáng)、溫度之間的關(guān)系是： PV/T=常數(shù) ，克拉珀瓏方程是： P

2、V/T=RM/ 。5理想氣體分子間沒有相互作用力。注意：一定質(zhì)量的某種理想氣體內(nèi)能由溫度 決定。三、典型例題例1已知大氣壓強(qiáng)為p0 cmHg,一端開口的玻璃管內(nèi)封閉一部分氣體，管內(nèi)水銀柱高度為h cm，（或兩邊水銀柱面高度差為h cm），玻璃管靜止，求下列圖中封閉理想氣體的壓強(qiáng)各是多少？解析：將圖中的水銀柱隔離出來做受力分析；中取與管內(nèi)氣體接觸的水銀面為研究對(duì)象做受力分析 本題的所有試管的加速度都為零所以在中：G=N，p0S=PS；在圖中：p0S+G=pS，p0S+ghS=pS，取cmHg(厘米汞柱)為壓強(qiáng)單位則有：p= p0+h；同理，圖中試管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為：p= p0-h；采用正交分解法解

3、得：圖中：p= p0+hsin；圖中：p=p0-hsin；圖中取高出槽的汞柱為研究對(duì)象，可得到：p= p0-h；圖中取與管內(nèi)氣體接觸的水銀面（無質(zhì)量）為研究對(duì)象：p0S+ghS=pS，p= p0+h點(diǎn)評(píng)：（1） 確定封閉氣體壓強(qiáng)主要是找準(zhǔn)封閉氣體與水銀柱（或其他起隔絕作用的物體）的接觸面，利用平衡的條件計(jì)算封閉氣體的壓強(qiáng)（2） 封閉氣體達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，其內(nèi)部各處、各個(gè)方向上壓強(qiáng)值處處相等（3） 液體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因是重力甲乙（4）液體可將其表面所受壓強(qiáng)向各個(gè)方向傳遞圖例2.兩個(gè)完全相同的圓柱形密閉容器，如圖8所示，甲中裝有與容器等體積的水，乙中充滿空氣，試問：（1）兩容器各側(cè)壁壓強(qiáng)的大小關(guān)系及壓

4、強(qiáng)大小決定于哪些因素？（2）若兩容器同時(shí)做自由落體運(yùn)動(dòng)，容器側(cè)壁所受壓強(qiáng)將怎樣變化？解析：（1）對(duì)于甲容器，上壁壓強(qiáng)為零，底面壓強(qiáng)最大，側(cè)壁壓強(qiáng)自上而下由小變大其大小決定于深度，對(duì)于乙容器各處器壁上的壓強(qiáng)均相等，其大小決定于氣體分子的溫度和氣體分子的密度。（2）甲容器做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，處于完全失重狀態(tài)，器壁各處的壓強(qiáng)均為零；乙容器做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣體分子的溫度和氣體分子的密度不變，所以器壁各處的壓強(qiáng)不發(fā)生變化。點(diǎn)評(píng)：要分析、弄清液體壓強(qiáng)和氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因是解決本題的關(guān)鍵。例鋼瓶?jī)?nèi)裝有高壓氣體，打開閥門高壓氣體迅速從瓶口噴出，當(dāng)內(nèi)外氣壓相等時(shí)立即關(guān)閉閥門。過一段時(shí)間后再打開閥門，問會(huì)不會(huì)再有

5、氣體噴出？解析：第一次打開閥門氣體高速噴出，氣體迅速膨脹對(duì)外做功，但來不及吸熱。由熱力學(xué)第一定律可知，氣體內(nèi)能減少，導(dǎo)致溫度突然下降。關(guān)閉閥門時(shí)，瓶?jī)?nèi)氣體溫度低于外界溫度，但瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)等于外界氣體壓強(qiáng)。過一段時(shí)間后，通過與外界熱交換，瓶?jī)?nèi)溫度升高到和外界溫度相同，而瓶的體積沒變，故而瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)增大。因此，再次打開閥門，會(huì)有氣體噴出。點(diǎn)評(píng)：此題有兩個(gè)過程，第一次相當(dāng)于絕熱膨脹過程，第二次是等容升溫。例一房間內(nèi)，上午10時(shí)的溫度為150C，下午2時(shí)的溫度為250C，假定大氣壓無變化，則下午2時(shí)與上午10時(shí)相比較，房間內(nèi)的 （）A空氣密度增大 B空氣分子的平均動(dòng)增大 C空氣分子速率都增大 D空氣質(zhì)量

6、增大解析：由于房間與外界相通，外界大氣壓無變化，因而房間內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變。但溫度升高后，體積膨脹，導(dǎo)致分子數(shù)密度減小。所以，房間內(nèi)空氣質(zhì)量減少，空氣分子的平均動(dòng)增大。但并非每個(gè)分子速率都增大，因?yàn)閱蝹€(gè)分子的運(yùn)動(dòng)是無規(guī)則的。答案B是正確。點(diǎn)評(píng)：本題要求學(xué)生正確理解題意，弄清溫度變化對(duì)分子運(yùn)動(dòng)的影響。例如圖所示，一氣缸豎直放置，氣缸內(nèi)有一質(zhì)量不可忽略的活塞，將一定量的理想氣體封在氣缸內(nèi)，活塞與氣缸壁無摩擦，氣體處于平衡狀態(tài)現(xiàn)保持溫度不變把氣缸稍微傾斜一點(diǎn)，在達(dá)到平衡后，與原來相比，則（）氣體的壓強(qiáng)變大 氣體的壓強(qiáng)變小氣體的體積變大 氣體的體積變小解析：由活塞的受力分析可知,開始封閉氣體的壓強(qiáng)P1=P

7、0-mg/s,而氣缸稍微傾斜一點(diǎn)后，圖封閉氣體的壓強(qiáng)P2=P0-mgcos/s ,由于P1P2，而溫度不變，由氣態(tài)方程，mgmg則V2V1，故AD正確圖四、過關(guān)測(cè)試1一定量的理想氣體吸收熱量，同時(shí)體積膨脹并對(duì)外做功，則此過程的末狀態(tài)與初狀態(tài)相比（ ）mMA.氣體內(nèi)能一定增加B.氣體內(nèi)能一定減少C.氣體內(nèi)能一定不變D.氣體內(nèi)能變化不可確定圖2如圖所示，封有空氣的氣缸掛在測(cè)力計(jì)上，測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F，已知?dú)飧滋椎馁|(zhì)量為M，活塞的質(zhì)量為m，面積為S，氣缸壁與活塞間摩擦不計(jì)，外界大氣壓強(qiáng)為po，則氣缸內(nèi)空氣的壓強(qiáng)為多少？3.一定質(zhì)量的理想氣體處于平衡態(tài)，此時(shí)壓強(qiáng)為，有人設(shè)計(jì)四種途徑，使氣體經(jīng)過每種途徑后

8、壓強(qiáng)仍為，這四種途徑是：（）先保持體積不變，降低壓強(qiáng)，再保持溫度不變，壓縮體積。（）先保持體積不變，升高溫度，再保持溫度不變，讓體積膨脹。（）先保持溫度不變，讓體積膨脹，再保持體積不變，升高溫度。（）先保持溫度不變，壓縮體積，再保持體積不變，降低溫度。 （）、（）（）、（）不可能（）、（）不可能（）、（）、（）、（）都可能4.如下圖所示，氣缸的質(zhì)量M10kg，活塞的質(zhì)量m=2kg，活塞橫截面積s=100cm2， 彈簧的倔強(qiáng)系數(shù)k=200N/m，外界大氣壓強(qiáng)Po=1.0×105Pa，求在下列條件下氣缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)圖(a)活塞上加重力為G=200N物體時(shí)，Pa= ；(b)活塞上加重力為G

9、=200N物體且彈簧伸長10cm，Pb= ；(c)拉力F拉活塞，氣缸離開地面，Pc= ；(d)活塞上加重力為G=200N物體且彈簧被壓縮2cm，則Pd= 5.下列說法正確的是（ ）一定質(zhì)量的氣體，保持溫度不變，壓強(qiáng)隨體積減小而增大的微觀原因是：每個(gè)分子撞擊器壁的作用力增大一定質(zhì)量的氣體，保持溫度不變，壓強(qiáng)隨體積增大而減小的微觀原因是：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)的分子數(shù)減少一定質(zhì)量的氣體，保持體積不變，壓強(qiáng)隨溫度升高而增大的微觀原因是：分子平均動(dòng)能增大一定質(zhì)量的氣體，保持體積不變，壓強(qiáng)隨溫度升高而增大的微觀原因是：分子的密度增大6.分子流以平均速率vo和面積為S的器壁碰撞，分子流單位體積內(nèi)的分子數(shù)為n，每個(gè)分子

10、的質(zhì)量為m，如果分子的運(yùn)動(dòng)方向與器壁垂直，且碰撞后按原速率反向彈回則分子流對(duì)器壁的作用力為 ，壓強(qiáng)為 7.如右圖所示，天平右盤放砝碼，左盤是一個(gè)水銀氣壓計(jì)，玻璃管固定在支架上，天平已調(diào)節(jié)平衡，若大氣壓強(qiáng)增大，則( )圖A.天平失去平衡，左盤下降B.天平失去平衡，右盤下降C.天平仍平衡 D.無法判定天平是否平衡。圖8.在冬季，剩有半瓶熱水的曖水瓶經(jīng)一個(gè)夜晚后，第二天拔瓶口的軟木塞時(shí)覺得很緊，不易拔出來其中主要原因是（）軟木塞受潮膨脹瓶口因溫度降低而收縮變小白天氣溫升高，大氣壓強(qiáng)變大瓶?jī)?nèi)氣體因溫度降低而壓強(qiáng)減小9.如右圖所示，在光滑水平面上放一個(gè)質(zhì)量為M，內(nèi)外壁都光滑的氣缸，活塞質(zhì)量為m，橫截面積為S，外界大氣壓強(qiáng)為Po，現(xiàn)對(duì)活塞施一個(gè)水平恒力F，當(dāng)活塞與氣缸無相對(duì)滑 動(dòng)時(shí)，氣缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為多少？圖10.如圖所示，質(zhì)量為m1的內(nèi)壁光滑的玻璃管，橫截面積為S，內(nèi)裝有質(zhì)量為m2的水銀。管外壁與斜面的動(dòng)磨擦因數(shù)為，斜面傾角為=30º當(dāng)玻璃管與水銀共同沿斜面下滑時(shí)，被封閉的氣體壓強(qiáng)為多少（設(shè)大氣壓強(qiáng)P0）？圖311.如右圖所示，在光滑的水平面上