2022年高中物理自主学习同步讲解与训练 气体的状态参量.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑2022年高中物理自主学习同步讲解与训练 气体的状态参量 气体的状态参量 二. 学识要点： （一）气体的状态参量 1. 气体的温度 （1）温度是表示物体冷热程度的物理量，是分子热运动平均动能的标志 （2）温标、热力学温标 温度的数值表示法叫温标 热力学温标是英国科学家开尔文创立的单位为开（K），把作为零度，又叫十足零度，每一度的大小与1℃大小相等，热力学温度（又称十足温度）T与摄氏温度间的关系： 2. 气体的体积 （1）气体的体积指气体分子所能达成的空间在容器内的气体，体积为容器容积 （2）单位：米3（m3）、升（L）、毫升（mL） 3. 气体的压强 （1）是由于大量气体分子对器壁频繁地碰撞而产生的 （2）抉择因素：单位体积中的分子数：分子的平均动能 （3）单位 国际单位为帕斯卡，符号为 其它常用单位：标准大气压（），厘米汞柱（cmHg） 换算： （ 三. 热学学识点精析： （一）分子动理论要点 1. 用阿伏伽德罗常数估算有关物理量 阿伏伽德罗常数 是宏观物理量（物质的体积V、物质的质量 、分子质量 、物质的密度 ， ） 摩尔体积、摩尔质量M）和微观物理量（分子体积联系的桥梁。

（1）分子的质量 （2）固体、液体分子的体积 、分子数）之间 （3）分子数 [例1] 已知水的密度为 ，摩尔质量是0.018kg/mol，水分子的直径约为 ，试由此推算阿伏伽德罗常数的数值（结果留存两位有效数字） 解析：水的摩尔体积为：一个水分子的体积为：阿伏伽德罗常数为 2. 布朗运动 ，那么： 在显微镜下看到悬浮在液体中的花粉颗粒永不停息的无规矩运动，颗粒越小，运动越明显；温度越高，运动越强烈，布朗运动是固体小颗粒的运动，不是液体分子的运动，是液体分子无规矩运动的反映 [例2] 以下有关布朗运动的说法，正确的是（ ） A. 液体的温度越高，布朗运动越明显 B. 液体的温度越低，布朗运动越明显 C. 悬浮的颗粒越大，布朗运动越明显 D. 悬浮的颗粒越小，布朗运动越明显 解析：布朗运动是微小颗粒由于受到液体或气体分子的无规矩不平衡冲撞而被动的无规矩运动，通过它可以显示出液体或气体分子的无规矩运动的本质根据分子动理论，温度越高，分子的无规矩运动越强烈，由此引起的微小颗粒的运动也越明显；在此过程中，假设颗粒越小，体积越小，那么在某一瞬间与它碰撞的分子数也对比少，小颗粒受到各个方向的冲量就显得越不平衡，因此布朗运动就越明显。

由此可知，正确选项应为A、D 3. 分子间的相互作用力 （1）分子间同时存在着引力和斥力，引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，且斥力比引力减小得快 （2）分子力是分子间引力和斥力的合力，其变化规律为： ① 当分子之间距离为② 当分子之间距离大于的增大先增大后减小 时，分子引力等于分子斥力，故分子力表现为零 时，分子引力大于分子斥力，分子力表现为引力；且 随 ③ 当分子之间距离小于时，分子引力小于分子斥力，其分子力表现为斥力且随 的减小而增大 （3）分子力做正功、分子势能减小；分子力做负功，分子势能增大 [例3] 如图1所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距的关系如下图，为斥力，为引力，、、、的四个特定位置现把乙分子从点由静止释放，那么（ ） A. 乙分子从到做加速运动，由到做减速运动 B. 乙分子由到做加速运动，到达时速度最大 C. 乙分子由到的过程中，两分子间的势能一向减小 D. 乙分子由到的过程中，两分子间的势能一向增加 为轴上 图1 解析：乙分子从到的过程，分子之间均表现为引力，鲜明乙分子始终做加速运动，且到达点时速度最大，故A错B对；乙分子从到的过程中，引力一向做正功，分子势能一向减小，故C正确；乙分子从到的过程中，引力做正功，分子势能仍在减小，从到的过程中，斥力做负功，分子势能增加，根据这两点分析，故D错。

综上所述，此题正确的选项为B、C （二）物体的内能要点 1. 热力学第确定律的有关计算 应用热力学第确定律解题时，要更加留神符号法那么的应用；若外界对物体做功，W取正值；若物体对外界做功，W取负值，若物体吸热，Q取正值；若放热，Q取负植若，说明内能增大，若，说明内能减小 应用时，要留神更加分清是外界对物体做功，还是物体对外界做功；物体是吸热，还是放热；结果，由的正负确定内能是增大还是减小 [例4] 确定量的气体吸收热量，体积膨胀并对外做功，那么此过程的末态和初态相比（ ） A. 气体内能确定增大 B. 气体内能确定减小 C. 气体内能确定不变 D. 气体内能是增是减不能确定 解析：做功和热传递是变更物体内能的两种方式，物体的内能是否变更，不仅要看做功处境，还要考虑吸热心况，根据符号法那么气体吸热Q取正值，气体膨胀对外做功W取负值，Q和W的数值大小不确定，由知，的符号也无法确定，气体内能可能增大也可能减小，也可能不变，应选项D正确 2. 能的转化和守恒 能的转化和守恒是自然界的四大守恒定律之一，应用时留神该定律与其他规律结合的综合应用问题。

[例5] 如图2所示，两端足够长的敞口容器中，有两个可以自由移动的光滑活塞A和B，中间密封确定质量的空气，现有一块粘泥C以的动能沿水平方向飞撞到A并粘在一起，由于活塞的压缩，使密封气体的内能增加，设A、B、C质量相等，那么密封空气的绝热状态的变化过程中，内能增加的最大值是多少？ 图2 解析：此题分两个物理过程：C与A碰撞的过程，AC压缩气体且通过气体与B相互作用的过程 A与C碰撞，动量守恒，故可得： ① A、C压缩气体且通过气体与B相互作用的过程，由动量守恒和能的转化和守恒得： ② ③ 解以上三式可得： 3. 热力学其次定律的有关问题 [例6] 根据热力学定律，以下判断正确的是（ ） A. 我们可以利用高科技手段，将流散到周边环境中的内能重新收集起来加以利用 B. 制造出一种热机，利用浅层海水和深层海水间的温差，将海水的一片面内能转化为机械能，这在原理上是可行的 C. 制冷系统能将冰箱内的热量传给外界较高温度的空气而不引起任何变化 D. 得志能量守恒定律的客观过程都可以自发地举行 答案：正确选项为B。

（三）气体的性质要点 1. 温度的意义 从宏观上讲，温度是表示物体的冷热程度的物理量从微观上讲，温度是物体分子平均动能的标志，温度越高，物体内片面子热运动越强烈 [例7] 一房间内，上午10时的温度为15℃，下午2时的温度为25℃，假设大气压无变化，那么下午2时与上午10时相对比，房间内的（ ） A. 空气密度增大 B. 空气分子的平均动能增大 C. 空气分子的速率都增大 D. 空气质量增大 解析：此题主要测验温度的微观意义、压强的微观意义以及气体状态参量之间的关系 在温度由15℃变为25℃时，分子的平均动能增大，分子热运动的平均速率增大，但对每一个分子来说，其速率不确定增大气体的压强抉择于两个因素，一是气体分子数密度，二是气体分子运动的强烈程度，温度升高，气体分子热运动平均速率增大，要使压强不变，分子数密度必减小，给定体积内的气体质量也确定减小 由以上分析知，正确选项应为B 2. 压强的意义及有关的计算问题 容器中的大量气体分子对器壁频繁碰撞，就对器壁产生了一个持续的平匀的压力，而器壁单位面积上受到的压力就是气体的压强。

气体的压强抉择于两个因素，一是气体分子数密度，二是气体分子运动的强烈程度当气体的分子数密度增大时，单位时间内对器壁单位面积的碰撞次数增多，可使压强增大，当分子热运动加剧时，一方面可使气体分子单位时间内对器壁单位面积的碰撞次数增多，另一方面，可使气体分子每次与器壁碰撞时的冲量增大，这两个方面都将使气体的压强增大 [例8] 对确定质量的梦想气体，以下说法正确的是（ ） A. 体积不变，压强增大时，气体分子的平均动能确定增大 B. 温度不变，压强减小时，气体的密度确定减小 C. 压强不变，温度降低时，气体的密度确定减小 D. 温度升高，压强和体积都可能不变 解析：此题测验温度的意义、压强的意义以及三个状态参量之间的关系 对于确定质量的气体，体积不变，气体分子数密度不变，若压强增大，必是温度升高，而温度升高，气体分子的平均动能将增大 对于确定质量的气体，温度不变，气体分子热运动的强烈程度不变，压强减小时，必是分子数密度减小，所以B对 对于确定质量的气体，要使压强不变，温度降低，分子热运动强烈程度降低，分子数密度必增大，C错 同理，D错 此题正确选项为A、B 3. 气体状态参量之间的关系 气体状态参量之间存在着紧密关系，正确分清它们之间的关系，是解答这类问题的关键。

[例9] 某一恒温水池（温度远低于100℃）底部有一气泡从池底缓慢上升，气泡内气体可视为梦想气体，在气泡上升的过程中，气体质量不变，那么以下判断正确的是（ ） A. 气泡内气体分子平均动能增大 B. 气泡内气体的内能增大 C. 气泡内气体分子平均距离增大 D. 气泡内气体向外放热 解析：解答此题首先要弄清气泡在恒温水池中缓慢上升以及该过程中各状态参量的变化“缓慢”意味着气泡内气体在每个状态下均与外界都达成了热平衡和力平衡因此，上升过程中，气泡内气体的温度保持不变，而压强逐步减小 温度是分子平均动能的标志，温度不变，分子热运动的平均动能亦不变，由于压强减小，气泡内气体体积必然膨胀，即单位体积内的分子数裁减，气体分子间的平均距离增大 物体内能是物体中全体分子做热运动的动能和分子势能的总和对确定质量的梦想气体而言，由于疏忽了分子间的相互作用力，其内能即是分子总动能，由温度唯一抉择，所以气泡内气体的内能应保持不变 气泡上升过程中，体积膨胀，外界对气体做负功，根据热力学第确定律 ， ，，那么，即气体必从外界（恒温水池）吸热 综合以上分析可知，正确选项为C。

点拨：此题综合测验对热运动根本概念的理解，宏观量与微观量之间的对应关系，以及热力学第确定律解答时更加留神对“缓慢”的理解 【模拟试题】（答题时间：40分钟） 1. 气体对器壁有压强的理由是（ ） A. 单个分子对器壁碰撞产生压力 B. 几个分子对器壁碰撞产生压力 C. 大量分子对器壁碰撞产生压力 D. 以上说法都不对 2. 气体体积减小时压强增大，是指（ ） A. 确定体积的气体 B. 确定质量的气体 C. 确定压强的气体 。