四、气体主要内容及教案内容

气 体

【学习目标】

1、知道气体的状态参量；知道气体热现象的微观意义。

2、知道玻意耳、查理、盖—吕萨克定律及其等温、等容、等压变化的图像。（重点）

3、知道理想气体模型、理想气体的状态方程；不要求用气体实验定律进行定量计算。

【知识要点】

一、描述气体的状态参量

1、温度：略

2、体积：

①宏观上：容纳气体的 国际单位为

3、压强

①气体压强的产生原因：气体的压强是

分子

地碰撞器壁产生的，单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但大量分子频繁地碰撞器壁，对器壁就产生了持续、均匀的压力，气体的压强在数值上等于大量气体分子作用在器壁

面积上的平均作用力。

②国际单位为

，符号为

，且1atm＝1.013×105 Pa＝76 cmHg. ③大小决定因素：宏观上：气体的

和物质的量．

．②微观上：气体分子所能达到的

．

③单位：

，且1 m3＝103 dm3＝106 cm3. 微观上：单位体积内的分子数和

．

二、气体分子动理论

1、气体分子运动的特点：由于气体分子间距大，气体分子的大小可以忽略，分子间的作用力很小，也可以忽略．因此，除分子间及分子与器壁间碰撞外，分子间无相互作用力，所以不计

状态．

2、气体分子运动的统计规律

①气体分子沿各个方向运动的机会(机率)

②大量气体分子的速率分布呈现

或数目少)的规律．

③当温度升高时，“中间多”的这一“高峰”向

的一方移动，即速率大的分子数目增

，但不是每个气体分子的速率均

．

(速率大

．气体的内能只与气体的物质的量和

有关，分子处于自由运动(中等速率的分子数目多)、

多，速率小的分子数目减小，分子的平均速率

增大．

三、气体定律

1．玻意耳定律：一定质量的某种气体，在 不变的情况下， 与

成反比。公式为 或P1V1= 。

2．查理定律：一定质量的某种气体，在 不变的情况下， 与

成正比。公式为P= 或P1/P2= 。

2．盖—吕萨克定律：一定质量的某种气体，在 不变的情况下， 与 成正比。公式为V= 或V1/V2= 。

四、理想气体状态方程

1．理想气体：在 和 下都能遵从气体实验定律的气体。

理想气体是一种 的模型；其分子间作用力 ，分子势能为 。

2．理想气体状态方程

一定质量的某种理想气体在从一个状态变化到另一个状态，尽管压强、温度、体积都可能改变，但是 跟 的乘积与 的比值保持不变。公式为： 五、气体的图像

1、气体等温变化的图像

（1）P—V图像

（2）P—图像

Vp P T2

T1

2、气体等容变化的图像

P P

V1

O

3、气体等压变化的图像

V V

P1 P2 O O T 甲

B t/c 01T2 o T1 v 0 1/v A B P B t/c 0A V2 T O O 乙

273.15 T/K 甲

A V B O 乙

A 273.15 T/K

六、气体定律的微观解释

1．玻意耳定律的微观解释：一定 的气体，温度保持不变时，分子的 是一定的。在这种情况下，体积减小时，分子的 增大，气体的 就增大。

2．查理定律的微观解释：一定质量的气体， 保持不变时，分子的密集程度保持不变。在这种情况下，温度升高时，分子的 增大，

增大，气体的压强就增大。

3．盖—吕萨克定律的微观解释：一定质量的气体，温度升高，分子的平均动能增大。只有气体的 同时增大，使分子的密集程度 ，才能保持压强不变。

【典型例题】

例1.如图所示，一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置，金属圆板的上表面是水平的，下表面与水平面的夹角为θ，圆板的质量为M，不计圆板与容器内壁间的摩擦。若大气压强为P0，则被圆板封闭在容器中的气体压强等于（

）

A、P0+Mgcosθ/S

B、P0/cosθ+Mg /Scosθ

C、P0+Mgcos2θ/S

D、P0+Mg /S θ

变式训练1.

如图，导热的气缸固定在水平地面上，用活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸中，气缸的内壁光滑。现用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，由状F 态①变化到状态②，在此过程中：（1）若环境保持恒温，分别用P、V、T表示该理想气体V P P P 的压强、体积、温度。气体从状态①变化到状态②，此过程可用下列图象表示的是（

）

①

①

②

V O ②

V O ①

②

T O

O ①

双曲线

②

A B C D T （2）如果环境保持恒温，下列说法正确的是（

）

A．每个气体分子的速率都不变

B．气体分子平均动能不变

C．水平外力F逐渐变大

D．气体内能减少

E．气体放热

F．气体内能不变，却对外做功，此过程违反热力学第一定律，不可能实现

例2.

如图所示为一定质量的某种理想气体由状态

A

经过状态

C

变为状态

B

的图像，下列说法正确的是（

）

A．该气体在状态

A

时的内能等于在状态

B

时的内能

B．该气体在状态

A

时的内能等于在状态

C

时的内能

C．该气体由状态

A

至状态

B

为吸热过程

D．该气体由状态

A

至状态

C

对外界所做的功大于从状态

C

至状态

B

对外界所做的功

例3.

若一定质量的理想气体分别按下图所示的三种不同过程变化，其中表示等压变化的是 (填“A”、“B”或“C”)，该过程中气体的内能 (填“增加”、“减少”或“不变”)．

变式训练2．实验室内，某同学用导热性能良好的气缸和活塞将一定质量的理想气体密封在气缸内（活塞与气缸壁之间无摩擦），活塞的质量为m，气缸内部的横截面积为S．用滴管将水缓慢滴注在活塞上，最终水层的高度为h，如图所示．在此过程中，若大气压强恒为p0，室内的温度不变，水的密度为，重力加速度为g，则：

①图示状态气缸内气体的压强为

；

②以下图象中能反映密闭气体状态变化过程的是

．

【针对训练】

1．如图为一定质量的气体在不同温度下的两条p—1/V图线。由图得（

P

）

A、一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成正比

B、一定质量的气体在发生等温变化时，其p—C、T1＞T2

D、T1＜T2 2．对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是（

）

A．如果保持气体的体积不变，温度升高，压强减小

B．如果保持气体的体积不变，温度升高，压强增大

C．如果保持气体的温度不变，体积越小，压强越大

D．如果保持气体的压强不变，温度越高，体积越小

3．一定质量的理想气体，下列叙述中正确的是（

）

A、如果体积减小，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大

B、如果压强增大，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大

C、如果温度升高，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大

D、如果分子密度增大，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大

T2 T1 1图线的延长线是经过坐标原点的

V0

1/v 4．对一定质量的理想气体，下列说法正确的是（

）

A、体积不变，压强增大时，气体分子的平均动能一定增大

B、温度不变，压强减小时，气体的密度一定减小

C、压强不变，温度降低时，气体的密度一定减小

B 5．如图所示，一定质量的气体从状态A经B到状态C的V—T图象，由图象可知（ A、A ）C PA＞PB B、PC＜PB C、PA＞PC D、PC＞PB

T O 6．一定质量的气体在体积不变时，下列有关气体的状态变化说法正确的是（ ）

A、温度每升高1C，压强的增加是原来压强的1/273 B、温度每升高1C，压强的增加是0C时压强的1/273 C、气体压强和热力学温度成正比 D、气体压强与摄氏温度成正比

7．如图一定质量的理想气体被活塞密封在一绝热容器中，活塞与容器壁无摩擦。当温度为T1时，气体压强为P1，体积为V1；若温度升高到T2，气体000D、温度升高，压强和体积都可能不变

V

压强变为P2，气体的体积变为V2，则P2

P1，V2

V1（填“＞”、“＝”或“＜”）；若在活塞上放置一定质量的重物，稳定后气体的压强变为P3，温度变为T3，则P3

P1

，T3

T1（填“＞”、“＝”或“＜”）