2023學(xué)年完整公開課版氣體的狀態(tài)

2.1氣體的狀態(tài)1．理解描述氣體狀態(tài)的三個狀態(tài)參量：溫度、體積、壓強的物理意義。2．理解熱力學(xué)溫標(biāo)和絕對零度的意義，掌握熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的換算關(guān)系。3．理解測量大氣壓強的原理。4.理解研究狀態(tài)變化的方法。研究物理學(xué)問題，要用—些物理量來描述研究對象。問題不同，所用的物理量也不同，在力學(xué)中。用位移、速度等物理量描述物體的機械運動。研究氣體的熱學(xué)性質(zhì)，要用什么物理量呢？例如，如何解釋打足氣的自行車胎在陽光曝曬下會爆胎？物理學(xué)中，要用體積、壓強、溫度等物理量來描述氣體的狀態(tài)，并把這幾個物理量叫做氣體的狀態(tài)參量。1．當(dāng)一定質(zhì)量氣體的_________________都確定時，我們就說這部分氣體具有一定的狀態(tài)，因此把______________叫做一定質(zhì)量氣體的狀態(tài)參量。2．氣體的體積(V)氣體的體積是指________________________，也就是氣體充滿容器的容積。溫度、體積、壓強體積、溫度和壓強氣體分子所能達(dá)到的空間在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，1摩爾的任何氣體所占的體積為____升。1升(L)＝1分米3(dm3)，1毫升(mL)＝1厘米3(cm3)1L＝________m3

＝________cm33．氣體的溫度(t，T)溫度用來表示物體的________；是物體內(nèi)部______________的標(biāo)志。22.410-3103冷熱程度熱運動平均動能溫標(biāo)：攝氏溫標(biāo)(t)的單位是攝氏度，符號____。在國際單位制中，以__________表示溫度。單位是________。符號____。熱力學(xué)溫標(biāo)(T)又稱絕對溫標(biāo)?，F(xiàn)在國際上公認(rèn)的熱力學(xué)溫度的零度是－273.15℃，叫做絕對零度。絕對零度是低溫的極限，只能無限接近，但不可能達(dá)到。就每一度的大小來說熱力學(xué)溫度和攝氏溫度是相同的，即______________?！鏌崃W(xué)溫標(biāo)開爾文KT＝t＋273.15K4．氣體的壓強

(1)氣體的壓強：氣體作用在器壁_________________叫做氣體的壓強。(2)壓強的單位：在國際單位制中，壓強的單位是________，簡稱____，符號____。1帕斯卡(Pa)＝1牛/米2(N/m2)1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(atm)＝____厘米汞柱(cmHg)＝____毫米汞柱(mmHg)＝1.013×105Pa≈1×105Pa。單位面積上的壓力帕斯卡帕Pa76

7605．氣體壓強的產(chǎn)生從氣體分子運動論的觀點看來，氣體壓強是____________________________而產(chǎn)生的。氣體壓強跟__________________和______________有關(guān)。大量的氣體分子頻繁地碰撞器壁氣體分子的平均動能分子的密集程度6.測量大氣壓強如圖：根據(jù)托里拆利實驗原理，制成的槽式氣壓計。用槽式氣壓計方便地測出大氣壓強：使用時，調(diào)節(jié)其下端螺旋，使水銀面恰好接觸象牙針尖，移動附在刻度尺上的游標(biāo)就可以準(zhǔn)確讀出大氣壓強值。7.氣體狀態(tài)變化的研究步驟和方法（1）氣體理想化溫度不太低，壓強不太大，此時的氣體可以看做理想氣體。

（2）設(shè)想平衡過程狀態(tài)變化過程的中間狀態(tài)，都無限接近平衡狀態(tài)，無限接近的過程叫做準(zhǔn)靜態(tài)過程。

（3）采用控制變量法

溫度，體積，壓強三個參量中，先保持其中一個不變，研究其他兩個參量的關(guān)系，從而確定三個參量的變化規(guī)律。狀態(tài)變化過程可分成等容過程，等溫過程，等壓過程。（下面的章節(jié)會詳細(xì)介紹）描述氣體狀態(tài)的量在研究氣體的性質(zhì)時，可以用氣體的體積、溫度、壓強來描述氣體的狀態(tài)。描述氣體狀態(tài)的物理量稱為氣體的狀態(tài)參量。1．體積(V)氣體的體積就是指氣體分子所能達(dá)到的空間，也就是氣體所充滿的容器的容積。由于氣體分子之間的距離比較大，分子間的相互作用力十分微弱，所以氣體很容易擴散。一定質(zhì)量的氣體，體積越小，氣體分子的密度就越大。在國際單位制中，體積的單位有m3、dm3、cm3等。在日常生活和生產(chǎn)中，也常用升(符號是L)、毫升(符號是mL)作單位。1L＝1dm3

＝10－3m3；1毫升(mL)＝1厘米3(cm3)。

關(guān)于氣體的體積，下列說法正確的是(

)A．氣體的體積與氣體的質(zhì)量成正比B．氣體的體積與氣體的密度成正比C．氣體的體積就是所有分子體積的總和D．氣體的體積與氣體的質(zhì)量、密度和分子體積無關(guān)，只決定于容器的容積解析：氣體分子之間的距離比較大，分子間的相互作用力十分微弱，所以氣體很容易擴散，給它多大空間，就能達(dá)到多大空間。氣體的體積就是指氣體分子所能達(dá)到的空間，也就是氣體所充滿的容器的容積。答案：D課堂練習(xí)1．（雙選）如圖所示，A、B兩瓶子相對接，中間有閥門隔離，A瓶充滿氣體，B瓶真空，打開閥門后，下列說法正確的是(

)A．氣體的質(zhì)量變大B．氣體的體積變大C．氣體的分子數(shù)變大D．氣體的密度變小解析：氣體分子間的相互作用力十分微弱，很容易擴散，給它多大空間，就能達(dá)到多大空間。閥門打開后，氣體分子將充滿AB整個空間，體積變大，氣體的分子數(shù)還是原來那么多，質(zhì)量也不變，根據(jù)ρ＝，密度變小。答案：BD2．溫度(t、T)溫度是表示物體冷熱程度的物理量；是物體內(nèi)部熱運動平均動能的標(biāo)志。用攝氏溫標(biāo)表示的溫度叫做攝氏溫度，用t表示，單位是攝氏度，符號是℃。在國際單位制中，以熱力學(xué)溫標(biāo)表示溫度，叫做熱力學(xué)溫標(biāo)(或絕對溫標(biāo))。用熱力學(xué)溫標(biāo)表示的溫度，叫做熱力學(xué)溫度(或絕對溫度)，熱力學(xué)溫度用T表示，熱力學(xué)溫度的單位是開爾文，簡稱為開，符號是K，它是國際單位制中七個基本單位之一。熱力學(xué)溫度的零度是－273.15℃，叫做絕對零度。絕對零度，理論上所能達(dá)到的最低溫度，在此溫度下物體沒有內(nèi)能。把－273.15℃定作熱力學(xué)溫標(biāo)(絕對溫標(biāo))的零度，叫做絕對零度。就每一度的大小來說，熱力學(xué)溫度和攝氏溫度是相同的，所以熱力學(xué)溫度跟攝氏溫度間的關(guān)系為T＝t＋273.15K。為了簡化，可以?。?73℃為絕對零度，這樣就有T＝t＋273K。

（雙選）關(guān)于熱力學(xué)溫度，下列說法正確的是(

)A．－23℃＝250KB．溫度升高1℃，也就是溫度升高1KC．溫度由t

℃升高到2t

℃，對應(yīng)的熱力學(xué)溫度升高了(273＋t)KD．熱力學(xué)溫度和攝氏溫度都可能取負(fù)值解析：由攝氏溫度和熱力學(xué)溫度的關(guān)系：T＝t＋273K可知－23℃＝250K，A、B正確；D中初態(tài)熱力學(xué)溫度為t＋273K，末態(tài)為2t＋273K，溫度變化為tK，故D錯誤；對于攝氏溫度可取負(fù)值的范圍為0～－273℃，因絕對零度達(dá)不到，故熱力學(xué)溫度不可能取負(fù)值，C錯誤。答案：AB課堂練習(xí)2．（雙選）關(guān)于熱力學(xué)溫標(biāo)和攝氏溫標(biāo)，正確的說法是(

)A.熱力學(xué)溫標(biāo)中的每1K與攝氏溫標(biāo)中每1℃大小相等B.熱力學(xué)溫度升高1K大于攝氏溫度升高1℃C.熱力學(xué)溫度升高1K等于攝氏溫度升高1℃D.測得今天氣溫為攝氏溫度20℃，即熱力學(xué)溫度20K解析：熱力學(xué)溫標(biāo)和攝氏溫標(biāo)的計算方式中，僅是起點不同，熱力學(xué)溫標(biāo)中變化1K與攝氏溫標(biāo)中變1℃是相同的，故A、C正確，B錯誤；根據(jù)T＝t＋273K可知攝氏溫度20℃的物體熱力學(xué)溫度為293K，D錯誤。答案：AC3．壓強(P)氣體作用在器壁單位面積上壓力叫做氣體的壓強。從氣體分子運動論的觀點看來，氣體壓強是大量的氣體分子頻繁地碰撞器壁而產(chǎn)生的。單個分子碰撞器壁的沖力是短暫的。但大量分子頻繁地碰撞器壁，就對器壁產(chǎn)生持續(xù)的均勻的壓力。垂直作用在器壁單位面積上的平均沖擊力，就是氣體的壓強。氣體壓強跟氣體分子的平均動能和分子的密集程度有關(guān)。氣體分子平均動能越大，分子碰撞器壁時對器壁產(chǎn)生的在國際單位制中，壓強的單位是帕斯卡，簡稱帕，符號是Pa.1Pa＝1N/m2。氣體的壓強還常用標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(atm)和毫米汞柱(mmHg)作單位。1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓＝760mmHg＝1.013×105Pa,1mmHg＝133.3Pa。沖擊力越大，氣體的壓強就越大；在分子的平均動能一定時，氣體分子越密集，每秒鐘撞擊器壁單位面積的分子就越多，氣體壓強也就越大。

對于一定量的氣體，下列論述中正確的是(

)A．當(dāng)分子熱運動劇烈時，壓強必變大B．當(dāng)分子熱運動劇烈時，壓強可能不變C．當(dāng)分子間的平均距離變大時，壓強必變小D．當(dāng)分子間的平均距離變大時，壓強必變大解析：從微觀來說，氣體壓強是垂直作用在器壁單位面積上的平均沖擊力，壓強微觀上由分子平均動能和分子數(shù)密度決定，故B正確，A、C、D錯誤。答案：B課堂練習(xí)3．對于一定質(zhì)量的氣體，若用N表示單位時間內(nèi)與容器壁單位面積碰撞的分子個數(shù)，則(

)A．當(dāng)體積減小時，N必定增加B．當(dāng)體溫度升高時，N必定增加C．當(dāng)壓強不變而體積和溫度變化時，N必定變化D．當(dāng)壓強不變而體積和溫度變化時，N可能不變解析：對一定質(zhì)量的氣體，單位時間內(nèi)與容器壁單位面積碰撞的分子數(shù)既與體積和分子的平均速率(或溫度)有關(guān)，A、B錯誤；當(dāng)壓強不變時，氣體在器壁單位面積上的平均沖擊力不變，溫度變化，分子的體積也一定變化，分子的平均速率變化，則N必定變化，C正確，D錯誤。答案：C如何計算氣體的壓強平衡法：選取與氣體接觸的液柱(活塞)為研究對象，進(jìn)行受力分析，利用平衡條件求解。等壓面法：根據(jù)同種液體的同一液面處壓強相等，在容器內(nèi)靈活選取液面，由兩側(cè)產(chǎn)生的壓強相等列方程求解。

如圖所示，在豎直放置的U型管內(nèi)由密度為ρ的兩段空氣柱A

、B，大氣壓為p0，求A

、B氣體的壓強pA＝________，pB＝________。解析：①用平衡法求pA：取液柱h1為研究對象，設(shè)管橫截面積為S，大氣壓力和液柱重力方向向下，A

氣體壓力方向向上，液柱h1靜止受力平衡，則p0S

＋ρg

h1

S＝pA

S得pA

＝p0＋ρg

h1；②用等壓面法求pB：從A

氣體下端選取等壓面，則有pB

＋ρg

h2＝pA

＝p0＋ρg

h1得pB＝

p0＋ρg(h1－h(huán)2)。答案：p0＋ρg

h1；p0＋ρg(h1－h(huán)2)鞏固練習(xí)1．（雙選）關(guān)于氣體體積的說法，正確的是(

)A．所有氣體分子的活動空間B．每個分子活動空間的總和C．盛裝氣體的容器的容積D．所有氣體分子體積大小的總和解析：根據(jù)氣體的體積就是指氣體分子所能達(dá)到的空間，也就是氣體所充滿的容器的容積，A、C正確，B錯誤；氣體分子間還有間隔，也是氣體體積的范圍內(nèi)，所有氣體分子體積大小的總和小于氣體體積，D錯誤。答案：AC2．（雙選）下列有關(guān)熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系的說法中，正確的是(

)A．10℃用熱力學(xué)溫度表示是10KB．10℃用熱力學(xué)溫度表示是283KC．升高10℃用熱力學(xué)溫度表示是升高10KD．升高10℃用熱力學(xué)溫度表示是升高283K解析：由攝氏溫度和熱力學(xué)溫度的關(guān)系：T＝t＋273K可知10℃＝283K，A錯誤B正確；熱力學(xué)溫度與攝氏溫度只是起點不同，它們的分度值還是相同的，即Δ1℃＝Δ1K，升高10℃，熱力學(xué)溫度表示也是升高10K，C正確，D錯誤。答案：BC4．關(guān)于密閉容器中氣體的壓強，下列說法正確的是(

)A．是由于氣體分子相互作用產(chǎn)生的B．是由于氣體分子碰撞容器壁產(chǎn)生的C．是由于氣體的重力產(chǎn)生的D．氣體溫度越高，壓強就一定越大解析：從氣體分子運動論的觀點來看，氣體壓強是大量的氣體分子頻繁地碰撞器壁而產(chǎn)生的，B正確，A、C錯誤。氣體壓強跟氣體分子的平均動能(溫度)和分子的密集程度有關(guān)，若體積不變，即分子的密集程度不變，溫度越高，