搜索
气体的状态参量一、考点聚焦1.气体状态和状态参量。热力学温度。2.气体的体积、温度、压强之间的关系.。3.气体分子运动的特点。气体压强的微观意义。二、知识扫描1．1atm=1.01×105pa=76cmHg，相当于10.3m高水柱所产生的压强。2．气体的状态参量有：(p、V、T)①压强(p)：封闭气体的压强是大量分子对器壁撞击的宏观表现，其决定因素有：1)温度；2)单位体积内分子数。②体积(V)：1m3=103l=106ml。③热力学温度T=t+273.15。4．一定质量的理想气体的体积、压强、温度之间的关系是：PV/T=常数，克拉珀珑方程是：PV/T=RM/μ。5．理想气体分子间没有相互作用力。注意：一定质量的某种理想气体内能由温度决定。三、典型例题例1．已知大气压强为p0cmHg,一端开口的玻璃管内封闭一部分气体，管内水银柱高度为hcm，（或两边水银柱面高度差为hcm），玻璃管静止，求下列图中封闭理想气体的压强各是多少？解析：将图中的水银柱隔离出来做受力分析；⑺中取与管内气体接触的水银面为研究对象做受力分析．本题的所有试管的加速度都为零．所以在⑴中：G=N，p0S=PS；在⑵图中：p0S+G=pS，p0S+ρghS=pS，取cmHg(厘米汞柱)为压强单位则有：p=p0+h；同理，图⑶中试管内气体的压强为：p=p0-h；采用正交分解法解得：图⑷中：p=p0+hsinθ；图⑸中：p=p0-hsinθ；图⑹中取高出槽的汞柱为研究对象，可得到：p=p0-h；图⑺中取与管内气体接触的水银面（无质量）为研究对象：p0S+ρghS=pS，p=p0+h点评：（1）确定封闭气体压强主要是找准封闭气体与水银柱（或其他起隔绝作用的物体）的接触面，利用平衡的条件计算封闭气体的压强．（2）封闭气体达到平衡状态时，其内部各处、各个方向上压强值处处相等．（3）液体压强产生的原因是重力（4）液体可将其表面所受压强向各个方向传递．例2.两个完全相同的圆柱形密闭容器，如图8．３—１所示，甲中装有与容器等体积的水，乙中充满空气，试问：（1）两容器各侧壁压强的大小关系及压强大小决定于哪些因素？（2）若两容器同时做自由落体运动，容器侧壁所受压强将怎样变化？解析：（1）对于甲容器，上壁压强为零，底面压强最大，侧壁压强自上而下由小变大其大小决定于深度，对于乙容器各处器壁上的压强均相等，其大小决定于气体分子的温度和气体分子的密度。（2）甲容器做自由落体运动时，处于完全失重状态，器壁各处的压强均为零；乙容器做自由落体运动时，气体分子的温度和气体分子的密度不变，所以器壁各处的压强不发生变化。点评：要分析、弄清液体压强和气体压强产生的原因是解决本题的关键。例３．钢瓶内装有高压气体，打开阀门高压气体迅速从瓶口喷出，当内外气压相等时立即关闭阀门。过一段时间后再打开阀门，问会不会再有气体喷出？解析：第一次打开阀门气体高速喷出，气体迅速膨胀对外做功，但来不及吸热。由热力学第一定律可知，气体内能减少，导致温度突然下降。关闭阀门时，瓶内气体温度低于外界温度，但瓶内压强等于外界气体压强。过一段时间后，通过与外界热交换，瓶内温度升高到和外界温度相同，而瓶的体积没变，故而瓶内气体压强增大。因此，再次打开阀门，会有气体喷出。点评：此题有两个过程，第一次相当于绝热膨胀过程，第二次是等容升温。例４．一房间内，上午10时的温度为150C，下午2时的温度为250C，假定大气压无变化，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．空气分子的平均动增大C．空气分子速率都增大D．空气质量增大解析：由于房间与外界相通，外界大气压无变化，因而房间内气体压强不变。但温度升高后，体积膨胀，导致分子数密度减小。所以，房间内空气质量减少，空气分子的平均动增大。但并非每个分子速率都增大，因为单个分子的运动是无规则的。答案B是正确。图８．３－１甲乙点评：本题要求学生正确理解题意，弄清温度变化对分子运动的影响。例５．如图所示，一气缸竖直放置，气缸内有一质量不可忽略的活塞，将一定量的理想气体封在气缸内，活塞与气缸壁无摩擦，气体处于平衡状态．现保持温度不变把气缸稍微倾斜一点，在达到平衡后，与原来相比，则（）Ａ．气体的压强变大Ｂ．气体的压强变小Ｃ．气体的体积变大Ｄ．气体的体积变小解析：由活塞的受力分析可知,开始封闭气体的压强P1=P0-mg/s,而气缸稍微倾斜一点后，Ｐ１ＳＰ２Ｓ封闭气体的压强P2=P0-mgcosθ/s,由于P1＜P2，而温度不变，由气态方程，mgθmg则V2＜V1，故AD正确．Ｐ０ＳＰ０Ｓ四、过关测试1．一定量的理想气体吸收热量，同时体积膨胀并对外做功，则此过程的末状态与初状态相比（）A.气体内能一定增加B.气体内能一定减少C.气体内能一定不变D.气体内能变化不可确定2．如图所示，封有空气的气缸挂在测力计上，测力计的示数为F，已知气缸套的质量为M，活塞的质量为m，面积为S，气缸壁与活塞间摩擦不计，外界大气压强为po，则气缸内空气的压强为多少？3.一定质量的理想气体处于平衡态，此时压强为Ｐ，有人设计四种途径，使气体经过每种途径后压强仍为Ｐ，这四种途径是：（１）先保持体积不变，降低压强，再保持温度不变，压缩体积。（２）先保持体积不变，升高温度，再保持温度不变，让体积膨胀。（３）先保持温度不变，让体积膨胀，再保持体积不变，升高温度。（４）先保持温度不变，压缩体积，再保持体积不变，降低温度。Ａ．（１）、（２）Ｂ．（３）、（４）不可能Ｃ．（１）、（３）不可能Ｄ．（１）、（２）、（３）、（４）都可能4.如下图所示，气缸的质量M＝10kg，活塞的质量m=2kg，活塞横截面积s=100cm2，弹簧的倔强系数k=200N/m，外界大气压强Po=1.0×105Pa，求在下列条件下气缸内气体的压强．mM图８．３－４图８．３－２图８．３－３(a)活塞上加重力为G=200N物体时，Pa=；(b)活塞上加重力为G=200N物体且弹簧伸长10cm，Pb=；(c)拉力F拉活塞，气缸离开地面，Pc=；(d)活塞上加重力为G=200N物体且弹簧被压缩2cm，则Pd=．5.下列说法正确的是（）Ａ．一定质量的气体，保持温度不变，压强随体积减小而增大的微观原因是：每个分子撞击器壁的作用力增大Ｂ．一定质量的气体，保持温度不变，压强随体积增大而减小的微观原因是：单位体积内的分子数减少Ｃ．一定质量的气体，保持体积不变，压强随温度升高而增大的微观原因是：分子平均动能增大Ｄ．一定质量的气体，保持体积不变，压强随温度升高而增大的微观原因是：分子的密度增大6.分子流以平均速率vo和面积为S的器壁碰撞，分子流单位体积内的分子数为n，每个分子的质量为m，如果分子的运动方向与器壁垂直，且碰撞后按原速率反向弹回．则分子流对器壁的作用力为，压强为．7.如右图所示，天平右盘放砝码，左盘是一个水银气压计，玻璃管固定在支架上，天平已调节平衡，若大气压强增大，则()A.天平失去平衡，左盘下降．B.天平失去平衡，右盘下降．C.天平仍平衡．D.无法判定天平是否平衡。8.在冬季，剩有半瓶热水的暧水瓶经一个夜晚后，第二天拔瓶口的软木塞时觉得很紧，不易拔出来．其中主要原因是（）Ａ．软木塞受潮膨胀Ｂ．瓶口因温度降低而收缩变小Ｃ．白天气温升高，大气压强变大图８．３－５图８．３－６图８．３－７Ｄ．瓶内气体因温度降低而压强减小9.如右图所示，在光滑水平面上放一个质量为M，内外壁都光滑的气缸，活塞质量为m，横截面积为S，外界大气压强为Po，现对活塞施一个水平恒力F，当活塞与气缸无相对滑动时，气缸内气体的压强为多少？10.如图所示，质量为m1的内壁光滑的玻璃管，横截面积为S，内装有质量为m2的水银。管外壁与斜面的动磨擦因数为63，斜面倾角为θ=30º．当玻璃管与水银共同沿斜面下滑时，被封闭的气体压强为多少（设大气压强P0）？11.如右图所示，在光滑的水平面上有一个横截面积为S的试管，管内有质量为m，可在管内无摩擦滑动的活塞。现用活塞封住一段空气柱，并把试管用绳子系在桌面上以角速度ω作圆周运动，设大气压为Po．活塞距离圆心为l，则试管内气柱压强为多少？12.由地球的半径R=6.4×106m及大气压强值p0=1.0×105Pa估算大气层空气的总重。（结果取一位有效数字）图８．３－８图８．3－９