2023学年完整公开课版气体的状态

2.1气体的状态1．理解描述气体状态的三个状态参量：温度、体积、压强的物理意义。2．理解热力学温标和绝对零度的意义，掌握热力学温度与摄氏温度的换算关系。3．理解测量大气压强的原理。4.理解研究状态变化的方法。研究物理学问题，要用—些物理量来描述研究对象。问题不同，所用的物理量也不同，在力学中。用位移、速度等物理量描述物体的机械运动。研究气体的热学性质，要用什么物理量呢？例如，如何解释打足气的自行车胎在阳光曝晒下会爆胎？物理学中，要用体积、压强、温度等物理量来描述气体的状态，并把这几个物理量叫做气体的状态参量。1．当一定质量气体的_________________都确定时，我们就说这部分气体具有一定的状态，因此把______________叫做一定质量气体的状态参量。2．气体的体积(V)气体的体积是指________________________，也就是气体充满容器的容积。温度、体积、压强体积、温度和压强气体分子所能达到的空间在标准状态下，1摩尔的任何气体所占的体积为____升。1升(L)＝1分米3(dm3)，1毫升(mL)＝1厘米3(cm3)1L＝________m3

＝________cm33．气体的温度(t，T)温度用来表示物体的________；是物体内部______________的标志。22.410-3103冷热程度热运动平均动能温标：摄氏温标(t)的单位是摄氏度，符号____。在国际单位制中，以__________表示温度。单位是________。符号____。热力学温标(T)又称绝对温标。现在国际上公认的热力学温度的零度是－273.15℃，叫做绝对零度。绝对零度是低温的极限，只能无限接近，但不可能达到。就每一度的大小来说热力学温度和摄氏温度是相同的，即______________。℃热力学温标开尔文KT＝t＋273.15K4．气体的压强

(1)气体的压强：气体作用在器壁_________________叫做气体的压强。(2)压强的单位：在国际单位制中，压强的单位是________，简称____，符号____。1帕斯卡(Pa)＝1牛/米2(N/m2)1标准大气压(atm)＝____厘米汞柱(cmHg)＝____毫米汞柱(mmHg)＝1.013×105Pa≈1×105Pa。单位面积上的压力帕斯卡帕Pa76

7605．气体压强的产生从气体分子运动论的观点看来，气体压强是____________________________而产生的。气体压强跟__________________和______________有关。大量的气体分子频繁地碰撞器壁气体分子的平均动能分子的密集程度6.测量大气压强如图：根据托里拆利实验原理，制成的槽式气压计。用槽式气压计方便地测出大气压强：使用时，调节其下端螺旋，使水银面恰好接触象牙针尖，移动附在刻度尺上的游标就可以准确读出大气压强值。7.气体状态变化的研究步骤和方法（1）气体理想化温度不太低，压强不太大，此时的气体可以看做理想气体。

（2）设想平衡过程状态变化过程的中间状态，都无限接近平衡状态，无限接近的过程叫做准静态过程。

（3）采用控制变量法

温度，体积，压强三个参量中，先保持其中一个不变，研究其他两个参量的关系，从而确定三个参量的变化规律。状态变化过程可分成等容过程，等温过程，等压过程。（下面的章节会详细介绍）描述气体状态的量在研究气体的性质时，可以用气体的体积、温度、压强来描述气体的状态。描述气体状态的物理量称为气体的状态参量。1．体积(V)气体的体积就是指气体分子所能达到的空间，也就是气体所充满的容器的容积。由于气体分子之间的距离比较大，分子间的相互作用力十分微弱，所以气体很容易扩散。一定质量的气体，体积越小，气体分子的密度就越大。在国际单位制中，体积的单位有m3、dm3、cm3等。在日常生活和生产中，也常用升(符号是L)、毫升(符号是mL)作单位。1L＝1dm3

＝10－3m3；1毫升(mL)＝1厘米3(cm3)。

关于气体的体积，下列说法正确的是(

)A．气体的体积与气体的质量成正比B．气体的体积与气体的密度成正比C．气体的体积就是所有分子体积的总和D．气体的体积与气体的质量、密度和分子体积无关，只决定于容器的容积解析：气体分子之间的距离比较大，分子间的相互作用力十分微弱，所以气体很容易扩散，给它多大空间，就能达到多大空间。气体的体积就是指气体分子所能达到的空间，也就是气体所充满的容器的容积。答案：D课堂练习1．（双选）如图所示，A、B两瓶子相对接，中间有阀门隔离，A瓶充满气体，B瓶真空，打开阀门后，下列说法正确的是(

)A．气体的质量变大B．气体的体积变大C．气体的分子数变大D．气体的密度变小解析：气体分子间的相互作用力十分微弱，很容易扩散，给它多大空间，就能达到多大空间。阀门打开后，气体分子将充满AB整个空间，体积变大，气体的分子数还是原来那么多，质量也不变，根据ρ＝，密度变小。答案：BD2．温度(t、T)温度是表示物体冷热程度的物理量；是物体内部热运动平均动能的标志。用摄氏温标表示的温度叫做摄氏温度，用t表示，单位是摄氏度，符号是℃。在国际单位制中，以热力学温标表示温度，叫做热力学温标(或绝对温标)。用热力学温标表示的温度，叫做热力学温度(或绝对温度)，热力学温度用T表示，热力学温度的单位是开尔文，简称为开，符号是K，它是国际单位制中七个基本单位之一。热力学温度的零度是－273.15℃，叫做绝对零度。绝对零度，理论上所能达到的最低温度，在此温度下物体没有内能。把－273.15℃定作热力学温标(绝对温标)的零度，叫做绝对零度。就每一度的大小来说，热力学温度和摄氏温度是相同的，所以热力学温度跟摄氏温度间的关系为T＝t＋273.15K。为了简化，可以取－273℃为绝对零度，这样就有T＝t＋273K。

（双选）关于热力学温度，下列说法正确的是(

)A．－23℃＝250KB．温度升高1℃，也就是温度升高1KC．温度由t

℃升高到2t

℃，对应的热力学温度升高了(273＋t)KD．热力学温度和摄氏温度都可能取负值解析：由摄氏温度和热力学温度的关系：T＝t＋273K可知－23℃＝250K，A、B正确；D中初态热力学温度为t＋273K，末态为2t＋273K，温度变化为tK，故D错误；对于摄氏温度可取负值的范围为0～－273℃，因绝对零度达不到，故热力学温度不可能取负值，C错误。答案：AB课堂练习2．（双选）关于热力学温标和摄氏温标，正确的说法是(

)A.热力学温标中的每1K与摄氏温标中每1℃大小相等B.热力学温度升高1K大于摄氏温度升高1℃C.热力学温度升高1K等于摄氏温度升高1℃D.测得今天气温为摄氏温度20℃，即热力学温度20K解析：热力学温标和摄氏温标的计算方式中，仅是起点不同，热力学温标中变化1K与摄氏温标中变1℃是相同的，故A、C正确，B错误；根据T＝t＋273K可知摄氏温度20℃的物体热力学温度为293K，D错误。答案：AC3．压强(P)气体作用在器壁单位面积上压力叫做气体的压强。从气体分子运动论的观点看来，气体压强是大量的气体分子频繁地碰撞器壁而产生的。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，就对器壁产生持续的均匀的压力。垂直作用在器壁单位面积上的平均冲击力，就是气体的压强。气体压强跟气体分子的平均动能和分子的密集程度有关。气体分子平均动能越大，分子碰撞器壁时对器壁产生的在国际单位制中，压强的单位是帕斯卡，简称帕，符号是Pa.1Pa＝1N/m2。气体的压强还常用标准大气压(atm)和毫米汞柱(mmHg)作单位。1标准大气压＝760mmHg＝1.013×105Pa,1mmHg＝133.3Pa。冲击力越大，气体的压强就越大；在分子的平均动能一定时，气体分子越密集，每秒钟撞击器壁单位面积的分子就越多，气体压强也就越大。

对于一定量的气体，下列论述中正确的是(

)A．当分子热运动剧烈时，压强必变大B．当分子热运动剧烈时，压强可能不变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：从微观来说，气体压强是垂直作用在器壁单位面积上的平均冲击力，压强微观上由分子平均动能和分子数密度决定，故B正确，A、C、D错误。答案：B课堂练习3．对于一定质量的气体，若用N表示单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子个数，则(

)A．当体积减小时，N必定增加B．当体温度升高时，N必定增加C．当压强不变而体积和温度变化时，N必定变化D．当压强不变而体积和温度变化时，N可能不变解析：对一定质量的气体，单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数既与体积和分子的平均速率(或温度)有关，A、B错误；当压强不变时，气体在器壁单位面积上的平均冲击力不变，温度变化，分子的体积也一定变化，分子的平均速率变化，则N必定变化，C正确，D错误。答案：C如何计算气体的压强平衡法：选取与气体接触的液柱(活塞)为研究对象，进行受力分析，利用平衡条件求解。等压面法：根据同种液体的同一液面处压强相等，在容器内灵活选取液面，由两侧产生的压强相等列方程求解。

如图所示，在竖直放置的U型管内由密度为ρ的两段空气柱A

、B，大气压为p0，求A

、B气体的压强pA＝________，pB＝________。解析：①用平衡法求pA：取液柱h1为研究对象，设管横截面积为S，大气压力和液柱重力方向向下，A

气体压力方向向上，液柱h1静止受力平衡，则p0S

＋ρg

h1

S＝pA

S得pA

＝p0＋ρg

h1；②用等压面法求pB：从A

气体下端选取等压面，则有pB

＋ρg

h2＝pA

＝p0＋ρg

h1得pB＝

p0＋ρg(h1－h2)。答案：p0＋ρg

h1；p0＋ρg(h1－h2)巩固练习1．（双选）关于气体体积的说法，正确的是(

)A．所有气体分子的活动空间B．每个分子活动空间的总和C．盛装气体的容器的容积D．所有气体分子体积大小的总和解析：根据气体的体积就是指气体分子所能达到的空间，也就是气体所充满的容器的容积，A、C正确，B错误；气体分子间还有间隔，也是气体体积的范围内，所有气体分子体积大小的总和小于气体体积，D错误。答案：AC2．（双选）下列有关热力学温度与摄氏温度的关系的说法中，正确的是(

)A．10℃用热力学温度表示是10KB．10℃用热力学温度表示是283KC．升高10℃用热力学温度表示是升高10KD．升高10℃用热力学温度表示是升高283K解析：由摄氏温度和热力学温度的关系：T＝t＋273K可知10℃＝283K，A错误B正确；热力学温度与摄氏温度只是起点不同，它们的分度值还是相同的，即Δ1℃＝Δ1K，升高10℃，热力学温度表示也是升高10K，C正确，D错误。答案：BC4．关于密闭容器中气体的压强，下列说法正确的是(

)A．是由于气体分子相互作用产生的B．是由于气体分子碰撞容器壁产生的C．是由于气体的重力产生的D．气体温度越高，压强就一定越大解析：从气体分子运动论的观点来看，气体压强是大量的气体分子频繁地碰撞器壁而产生的，B正确，A、C错误。气体压强跟气体分子的平均动能(温度)和分子的密集程度有关，若体积不变，即分子的密集程度不变，温度越高，