理想气体状态方程 气体热现象的微观意义.doc

理想气体状态方程 气体热现象的微观意义知识精讲1.理想气体：（1）定义：在任何温度、压强下都严格遵守气体实验定律的气体。 （2）理想气体是从实际中抽象出来的物理模型，实际中不存在。但在温度不太低，压强不太大的情况下，可把实际气体看作是理想气体。2.理想气体的状态方程：(a）状态方程：或C(b）气体实验定律可看作是状态方程的特例：当m不变，T1T2时 p1V1p2V2 玻意耳定律当m不变，V1V2时 查理定律当m不变，p1p2时 盖吕萨克定律(c）推广：气体密度与状态参量的关系； 由此可知，气体的密度与压强成正比，与热力学温度成反比。3.气体分子运动的特点：（1）气体分子的微观模型：气体分子可看作没有相互作用力的质点，气体分子间距大（约为分子直径的10倍），分子力小（可忽略）所以气体没有一定的形状和体积。（2）气体分子运动的统计规律：统计规律：大量偶生事件整体表现出来的规律叫统计规律气体分子沿各个方向运动的机会（几乎）相等大量气体分子的速率分布呈现中间多（具有中间速率的分子数多）两头少（速率大或小的分子数目少）的规律4.气体压强的微观解释：（1）气体的压强是大量分子频繁的碰撞容器壁而产生的（2）影响气体压强的两个因素：气体分子的平均动能，从宏观上看由气体的温度决定单位体积内的分子数，从宏观上看是气体的体积5.理想气体的内能仅由温度和气体质量决定，与体积无关。因其分子间无相互作用力6. 对气体实验定律的微观解释：（n0为单位体积内的分子数，为分子平均动能） 例1. 如图所示，粗细均匀的一端封闭一端开口的U型玻璃管，当t131，大气压强p01atm时，两管水银面相平，这时左管被封闭，气柱长l18cm。求：（1）当温度t2等于多少时，左管气柱长l2为9cm？（2）当温度达到上问中温度t2时，为使左管气柱长l3为8cm，则应在右管加多长水银柱？【解析】本题考查理想气体状态方程在两个物理方程中的应用。（1）取左管中气体为研究对象，初状态 p11atm76cmHg，T1t1+273304K，V1 l1S8S cm3（设截面积为S），因为左管水银面下降1cm，右管水银面一定上升1cm，则左右两管高度差为2cm，因而末状态p2（76+2）78cmHg，V29S cm3。用p1v1/T1p2v2/T2，代入数据768S/304789S/T2，T2351K从而知t278（2）在78情况下，气柱长从9cm减小到8cm。体积减小，压强一定增大即压强大于78cmHg，故一定右管加水银。 由p1v1/T1p3v3/T3，且V1V3，T2T3有：p3p1T3/T176（273+78）/（273+31）87.75cmHg故应在右管加（87.75-76）11.75cmHg点评：利用理想气体状态方程求解问题时，一定分析好气体的初末状态的参量，利用公式pV/TC进行求解。例2. 一定质量的理想气体，初始状态为p、V、T。经过一系列状态变化后，压强仍为p，则下列过程中可以实现的是（ ）A. 先等温膨胀，再等容降温 B. 先等温压缩，再等容降温C. 先等容升温，再等温压缩 D. 先等容降温，再等温压缩【解析】气体状态无论怎样变化，其pV/T的值却不能改变。A项中气体先经VpT不变的过程，再经Tp的等容过程，压强降了再降，不可能回到初态的压强p值。B项中，T不变，Vp后V不变，Tp，压强增了之后又减小，可能会回到初态的压强值p，即B正确。C项中，V不变，Tp之后T不变，Vp，压强增了再增，末态压强必大于初态压强值p，C项不可能实现。D项中，V不变，Tp之后T不变，Vp，压强先减后增，末态压强可能等于初态压强值p，D项正确，本题选B、D。点评：本题应抓住无论怎样变化，pV/TC这一理想气体三个状态参量之间的关系，再逐一验证。例3. 如图所示，在固定的气缸A和B中分别用活塞封闭有一定质量的理想气体，活塞面积之比SA:SB1:2。两活塞以穿过B底部的钢性细杆相连。可沿水平方向无摩擦滑动。两个气缸都不漏气。初始时，A、B中气体的体积皆为V0，温度皆为T0300K。A中气体压强pA1.5p0，p0是气缸外的大气压强。现对A加热，使其中气体的压强升到pA2.0p0，同时保持B中气体的温度不变。求此时A中气体的温度。【解析】活塞平衡时，有pASA+pBSBp0(SA+SB)pASA+pBSBp0(SA+SB)已知SA2SBB中气体初、末态温度相等，设末态体积为VB，则由玻意耳定律有pBVBpBV0设A中气体末态的体积为VA，因为两活塞移动的距离相等，故有(VA-V0)/SA(VB-V0)/SB由理想气体状态方程pAVA/TApAV0/TA解得TApATAVA/pAV0500K点评：这种类型的题目在近年的高考中屡次出现。在解决这类问题的时候，一定要注意活塞平衡时受力情况的分析，寻找两部分气体各自的状态参量和参量中的相关数据中的隐含条件（例如本题中两活塞移动的距离总是相等的）例4. 对一定质量的理想气体，下列四个论述中正确的是（ ）A. 当分子热运动变剧烈时，压强必变大B. 当分子热运动变剧烈时，压强可以不变C. 当分子间的平均距离变大时，压强必变小D. 当分子间的平均距离变大时，压强必变大【解析】一定质量的理想气体的压强由温度和体积决定，从微观上也可以说是由分子热运动的剧烈程度和分子间的平均距离共同决定的。在这两个影响气体压强的因素中，若仅知道某一个因素的变化情况，而另一个因素的变化情况不知道，就不能确定气体压强的变化情况。故上述四个选项中只有B正确。点评：本题考查气体压强的微观解释。例5. 关于地面附近的大气压强，甲说：“这个压强就是地面每平方米面积的上方整个大气柱的压力，它等于该气柱的重力”；乙说：“这个压强是由地面附近那些做无规则运动的空气分子对每平方米地面的碰撞造成的”；丙说：“这个压强既与地面上方单位体积内气体分子数有关，又与地面附近的温度有关”。你认为A. 只有甲的说法正确 B. 只有乙的说法正确 C. 只有丙的说法正确 D. 三种说法都有道理【解析】本题是考查大气压产生的原因与容器内气体压强