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第二章固体、液体和气体第六节气体状态参量1.知道气体的温度、体积、压强是描述气体状态的状态参量，理解描述状态的三个参量的意义．2.在知道温度物理意义的基础上，知道热力学温度及单位；知道热力学温度与摄氏温度的关系，并会进行换算．3.知道气体的体积及其单位，并理解气体的压强是怎样产生的，能运用分子动理论进行解释；知道气体压强的单位并能进行单位换算；会计算各种情况下气体的压强．第二章固体、液体和气体一、体积1．定义气体分子所能达到的______，也就是气体充满的容器的______.2．单位：1m3＝______L＝_______mL.空间容积103106气体的体积等于容器的容积，不等于所有气体分子的体积之和．为什么气体分子可以自由移动？提示：由于气体分子间距离较大，分子间除碰撞外，其相互作用可认为是零，所以气体分子可以自由移动．二、温度1．意义温度宏观上表示物体的___________，在微观上表示_______________________，是分子___________的标志．温度高的物体，分子的___________大，但___________不一定大．冷热程度分子热运动的激烈程度平均动能平均动能平均速率2．两种温标(1)摄氏温标：规定1标准大气压下冰水共存的温度为_____、水的沸点为_______，在0℃和100℃之间分成100等份，每一等份就是______，这种表示温度的方法就是__________．摄氏温度用t表示．(2)热力学温标：热力学温标是_________创立的，把－273.15℃作为热力学温标的零点(叫绝对零度)，热力学温度用T表示．热力学温度与摄氏温度的关系是_______________(K)，可近似表示为T＝_________(K)．0℃100℃1℃摄氏温标开尔文T＝t＋273.15t＋2733．测量：用温度计来测量．4．理想气体的热力学温度T与分子的平均动能ε成_______，即__________(a为比例常数).三、压强1．意义：大量________频繁地碰撞器壁，气体作用在器壁单位面积上的_________就是气体的压强p＝F/S.正比T＝aε分子压力2．单位：国际单位制中的单位是“__________”，1Pa＝1N/m2，常用的单位还有：______________(atm)和___________(mmHg)，1atm＝___________Pa＝_______mmHg，1atm相当于________高水柱产生的压强．3．决定因素：气体的压强与气体分子的___________和分子的___________有关．帕斯卡标准大气压毫米汞柱1.013×10576010m平均动能密集程度两种温标的比较摄氏温标热力学温标提出者摄尔萨斯和施勒默尔英国物理学家开尔文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摄氏温标热力学温标温度符号tT单位名称摄氏度开尔文单位符号℃K关系①T＝t＋273.15K，粗略表示：T＝t＋273K②ΔT＝Δt(多选)关于热力学温度，下列说法中正确的是()A．－33℃＝240KB．温度每变化1℃，也就是温度变化了1KC．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t＋273(K)[解析]由热力学温度与摄氏温度的关系：T＝273K＋t，可知：－33℃＝240K，故A正确；在表示温差时，热力学温度与摄氏温度在数值上是相同的，故B正确；D中初态热力学温度为273K＋t，末态为273K＋2t，温度变化t(K)，故D错误；因绝对零度达不到，故热力学温度不可能取负值，故C错误．[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.(多选)关于热力学温标的说法正确的是()A．1℃就是1KB．摄氏温度改变1℃，相应热力学温度改变1K，两者是等效的C．热力学温度大于摄氏温度D．人体温度37℃也可说成310.15K解析：选BD.由T＝t＋273.15K知，摄氏温度改变1℃，热力学温度就改变1K．当人体温度为37℃时，利用T＝t＋273.15K，得T＝310.15K，故答案为B、D.气体压强产生的原因及决定因素1．产生原因：大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞产生气体的压强．单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但是大量分子频繁地碰撞器壁，就对器壁产生持续、均匀的压力．所以从分子动理论的观点看来，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．2．决定气体压强大小的因素(1)微观因素①气体分子的密度：气体分子密度(即单位体积内气体分子的数目)大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就多．②气体分子的平均动能：气体的温度高，气体分子的平均动能就大，每个气体分子与器壁的碰撞(可视作弹性碰撞)给器壁的冲力就大；从另一方面讲，分子的平均速率大，在单位时间里器壁受气体分子撞击的次数就多，累计冲力就大．(2)宏观因素①与温度有关：在体积不变的情况下，温度越高，气体的平均动能就越大，气体的压强越大；②与体积有关：在温度不变的情况下，体积越小，气体分子的密度越大，气体的压强越大．命题视角1气体压强的决定因素有关气体压强，下列说法中正确的是()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[解析]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；或者说，一是温度，二是体积．平均动能或密集程度增大，都只强调问题的一方面，也就是说，平均动能增大的同时，气体的体积也可能增大，使得分子的密集程度减小，所以压强可能增大，也可能减小．同理，当分子的密集程度增大时，分子的平均动能也可能减小，压强的变化不能确定．综上所述，选项D正确．[答案]D气体的压强在微观定义上是由分子密度和平均动能共同决定的．命题视角2封闭气体压强的计算在竖直放置的U形管内由密度为ρ的两部分液体封闭着两段空气柱．大气压强为p0，各部分尺寸如图所示．求A、B气体的压强．[思路点拨][解析]法一：受力平衡法选与气体接触的液柱为研究对象．进行受力分析，利用平衡条件求解．求pA：取液柱h1为研究对象，设管的横截面积为S，大气压力和液柱重力方向向下，A气体产生的压力方向向上，因液柱h1静止，则p0S＋ρgh1S＝pAS，得pA＝p0＋ρgh1；求pB：取液柱h2为研究对象，由于h2的下端以下液体的对称性，下端液体产生的压强可以不予考虑，A气体的压强由液体传递后对h2的压力方向向上，B气体压力、液体h2的重力方向向下，液柱受力平衡．则pBS＋ρgh2S＝pAS，得pB＝p0＋ρgh1－ρgh2.法二：取等压面法根据同种液体在同一液面处压强相等，在连通器内灵活选取等压面．由两侧压强相等列方程求解压强．求pB时从A气体下端选取等压面，则有pB＋ρgh2＝pA＝p0＋ρgh1，所以pA＝p0＋ρgh1；pB＝p0＋ρg(h1－h2)．[答案]p0＋ρgh1p0＋ρg(h1－h2)(1)封闭气体的压强，不仅与气体的状态变化有关，还与相关的水银柱、活塞、汽缸等物体的受力情况和运动状态有关．解决这类问题的关键是要明确研究对象，分析研究对象的受力情况，再根据运动情况，列研究对象的平衡方程或牛顿第二定律方程，然后解方程，就可求得封闭气体的压强．(2)液体封闭气体的情况①静止或匀速运动系统中压强的计算方法a．参考液片法：选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程消去面积，得到液片两侧压强相等，进而求得气体压强．例如，图中粗细均匀的U形管中封闭了一定质量的气体A，在其最低处取一液片B，由其两侧受力平衡可知(pA＋ph0)S＝(p0＋ph＋ph0)S.即pA＝p0＋ph.b．力平衡法：选与封闭气体接触的液柱(或活塞、汽缸)为研究对象进行受力分析，由F合＝0列式求气体压强．c．连通器原理：在连通器中，同一种液体(中间液体不间断)的同一水平液面上的压强相等，如图中同一液面C、D处压强相等，即pA＝p0＋ph.②容器加速运动时封闭气体压强的计算当容器加速运动时，通常选与气体相关联的液柱为研究对象进行受力分析，然后由牛顿第二定律列方程，求出封闭气体的压强．(3)活塞汽缸结构封闭气体的情况通常以活塞(汽缸)为研究对象，利用动力学知识求解．若活塞(汽缸)处于平衡状态，求解时列平衡方程即可；若处于加速状态，求解时列牛顿第二定律方程即可．2.下列说法正确的是()A．气体对器壁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B．气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均作用力C．气体分子热运动的平均动能减小，气体的压强一定减小D．单位体积的气体分子数增加，气体的压强一定增大解析：选A.根据压强的定义可知A对，B错．气体分子热运动的平均动能减小，说明温度降低，但不能说明压强也一定减小，C错．单位体积的气体分子数增加时，若温度降低，则气体的压强有可能减小，D错．