?氣體壓強(qiáng)的微觀意義
一、氣體壓強(qiáng)的微觀意義
1．決定氣體壓強(qiáng)的因素
氣體壓強(qiáng)由氣體分子的數(shù)密度（即單位體積內(nèi)氣體分子的數(shù)目）和平均動(dòng)能共同決定。
2．氣體壓強(qiáng)的兩種解釋
⑴ 微觀解釋
如果氣體分子的數(shù)密度大，在單位時(shí)間內(nèi)，與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就多；如果氣體的溫度高，氣體分子的平均動(dòng)能就大，每個(gè)氣體分子與器壁的碰撞（可視為彈性碰撞）沖力就大，從另一方面講，氣體分子的平均速率大，在單位時(shí)間里撞擊器壁的次數(shù)就多，累計(jì)沖力就大。
⑵ 宏觀解釋
氣體的體積增大，分子的數(shù)密度變小。在此情況下，如溫度不變，氣體壓強(qiáng)減??；如溫度降低，氣體壓強(qiáng)進(jìn)一步減??；如溫度升高，則氣體壓強(qiáng)可能不變，可能變化，由氣體的體積變化和溫度變化兩個(gè)因素哪一個(gè)起主導(dǎo)地位來(lái)定。
典例精講
【例2.1】（2019春?朝陽(yáng)區(qū)校級(jí)期末）關(guān)于封閉容器內(nèi)的氣體壓強(qiáng)，下列說(shuō)法正確的是（　?。?br /> A．封閉容器內(nèi)的氣體壓強(qiáng)是由于容器內(nèi)氣體受到重力作用而產(chǎn)生
B．等溫變化過(guò)程中，若氣體的體積減小，則分子的密集程度增大，則壓強(qiáng)變大
C．等容變化過(guò)程中，若氣體分子平均動(dòng)能增大，則氣體壓強(qiáng)變小
D．當(dāng)壓強(qiáng)不變而體積和溫度變化時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)與器壁單位面積碰撞的分子數(shù)可能不變
【分析】大量做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的分子對(duì)器壁頻繁、持續(xù)地碰撞產(chǎn)生了氣體的壓強(qiáng)。單個(gè)分子碰撞器壁的沖力是短暫的，但是大量分子頻繁地碰撞器壁，就對(duì)器壁產(chǎn)生持續(xù)、均勻的壓力。所以從分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)來(lái)看，氣體的壓強(qiáng)就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力。
【解答】解：A、大量做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的分子對(duì)器壁頻繁、持續(xù)地碰撞產(chǎn)生了氣體的壓強(qiáng)，與氣體重力無(wú)關(guān)，故A錯(cuò)誤；
B、一定質(zhì)量的氣體，溫度一定，體積減小，分子數(shù)保持不變，則分子密集程度增大，氣體發(fā)生等溫變化體積減小，由玻意耳定律可知，氣體壓強(qiáng)增大，故B正確；
C、等容變化過(guò)程中，若氣體分子平均動(dòng)能增大，則氣體壓強(qiáng)變大，故C錯(cuò)誤；
D、從分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)來(lái)看，氣體的壓強(qiáng)就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力，與分子碰撞次數(shù)和分子碰撞力有關(guān)，當(dāng)壓強(qiáng)不變而體積和溫度變化時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)與器壁單位面積碰撞的分子數(shù)和分子力合的作用效果一樣，那么當(dāng)溫度升高，分子力增大，分子數(shù)就減小，當(dāng)溫度降低，分子力減小，那分子碰撞次數(shù)增大，故D錯(cuò)誤。
故選：B。
【例2.2】（2019春?榆陽(yáng)區(qū)校級(jí)期末）下面關(guān)于氣體壓強(qiáng)的說(shuō)法正確的是（　　）
①氣體對(duì)器壁產(chǎn)生的壓強(qiáng)是由于大量氣體分子頻繁碰撞器壁而產(chǎn)生的
②氣體對(duì)器壁產(chǎn)生的壓強(qiáng)等于作用在器壁單位面積上的平均作用力
③從微觀角度看，氣體壓強(qiáng)的大小跟氣體分子的平均動(dòng)能和分子密集程度有關(guān)
④從宏觀角度看，氣體壓強(qiáng)的大小跟氣體的溫度和體積有關(guān)
A．只有①③對(duì) B．只有②④對(duì) C．只有①②③對(duì) D．①②③④都對(duì)
【分析】本題的關(guān)鍵是明確氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生機(jī)理，由于大量的氣體分子頻繁的持續(xù)的碰撞器壁產(chǎn)生的，作用在器壁單位面積的平均作用力即為氣體的壓強(qiáng)，壓強(qiáng)大小可以從微觀和宏觀兩個(gè)角度說(shuō)明。
【解答】解：氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生機(jī)理是：由于大量的氣體分子頻繁的持續(xù)的碰撞器壁而對(duì)器壁產(chǎn)生了持續(xù)的壓力，單位時(shí)間內(nèi)作用在器壁單位面積上的平均作用力的大小在數(shù)值上等于氣體壓強(qiáng)。由此可知，從微觀的角度看，氣體分子的平均速率越大，單位體積內(nèi)的氣體分子數(shù)越多，氣體對(duì)器壁的壓強(qiáng)就越大，即氣體壓強(qiáng)的大小與氣體分子的平均動(dòng)能和分子的密集程度有關(guān)；從宏觀的角度看，溫度越高，分子的平均速率越大，分子的平均動(dòng)能越大，體積越小，單位時(shí)間內(nèi)的氣體分子數(shù)越多，分子對(duì)器壁的碰撞越頻繁，氣體對(duì)器壁的壓強(qiáng)就越大，否則壓強(qiáng)就越小。綜上所述，四個(gè)選項(xiàng)都正確。
故選：D。

3．氣體壓強(qiáng)定量計(jì)算的基本原則
我們可以利用氣體分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)來(lái)計(jì)算壓強(qiáng)的問(wèn)題，在計(jì)算的過(guò)程中注意以下兩個(gè)原則：
⑵ 氣體分子都以相同的平均速率撞擊器壁
⑵ 氣體分子沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)是均等的（即全部分子中有的分子向著上、下、前、后、左、右這六個(gè)方向運(yùn)動(dòng)）。
4.理想氣體的狀態(tài)方程
典例精講
【例4.1】（2019春?興慶區(qū)校級(jí)期末）如圖所示是一種火炮的復(fù)位裝置示意圖。開(kāi)炮時(shí)，炮管反沖帶動(dòng)連桿活塞使油壓縮空氣，此過(guò)程空氣跟外界沒(méi)有熱傳遞。反沖結(jié)束后，被壓縮的空氣推動(dòng)活塞使炮管復(fù)位。設(shè)開(kāi)炮前封閉空氣的壓強(qiáng)為p1，熱力學(xué)溫度為T1，體積為V1，炮管反沖使空氣的熱力學(xué)溫度為T2，體積壓縮為V2，則反沖后空氣的壓強(qiáng)為（　　）

A．p1T1V2 B．p1T1V1
C．p1V1T2V2T1 D．p1V2T2V1T1
【分析】根據(jù)題意應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程求出空氣的壓強(qiáng)。
【解答】解：對(duì)氣體，由理想氣體狀態(tài)方程得：P1V1T1=P2V2T2，
解得反沖后空氣的壓強(qiáng)為：p2=P1V1T2V2T1。
故選：C。
【例4.2】（2019春?芮城縣校級(jí)月考）一定量的理想氣體從狀態(tài)M可以經(jīng)歷過(guò)程1或者過(guò)程2到達(dá)狀態(tài)N，其p﹣V圖象如圖所示。在過(guò)程1中，氣體始終與外界無(wú)熱量交換；在過(guò)程2中，氣體先經(jīng)歷等容變化再經(jīng)歷等壓變化。對(duì)于這兩個(gè)過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是（　?。?br />
A．氣體經(jīng)歷過(guò)程1，其溫度降低，其內(nèi)能減少
B．氣體經(jīng)歷過(guò)程1的內(nèi)能該變量與經(jīng)歷過(guò)程2的不相同
C．氣體在過(guò)程2中一直對(duì)外放熱
D．氣體在過(guò)程2中一直對(duì)外做功
【分析】根據(jù)絕熱，既不吸熱，也不放熱，結(jié)合熱力學(xué)第一定律：△U＝Q+W，即可判定；依據(jù)初末狀態(tài)的溫度相同，從而確定內(nèi)能改變量也相同。
根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程結(jié)合過(guò)程2中，壓強(qiáng)與體積的變化情況，從而即可求解、
【解答】解：A、氣體經(jīng)歷過(guò)程1，壓強(qiáng)減小，體積變大，膨脹對(duì)外做功，內(nèi)能減小，故溫度降低，故A正確；
B、無(wú)論是經(jīng)過(guò)1過(guò)程還是2過(guò)程，初、末狀態(tài)相同，故內(nèi)能改變量相同，故B錯(cuò)誤；
CD、氣體在過(guò)程2中，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pVT=C，剛開(kāi)始時(shí)，體積不變，壓強(qiáng)減小，則溫度降低，對(duì)外放熱，然后壓強(qiáng)不變，體積變大，膨脹對(duì)外做功，則溫度升高，吸熱，故CD錯(cuò)誤；
故選：A。
【例4.3】（2019春?興慶區(qū)校級(jí)期末）現(xiàn)從一體積不變的容器中抽氣，假設(shè)溫度保持不變，每一次抽氣后，容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)均減小到原來(lái)的34，要使容器內(nèi)剩余氣體的壓強(qiáng)減為原來(lái)的2431024，抽氣次數(shù)應(yīng)為（　　）
A．2次 B．3次 C．4次 D．5次
【分析】在抽氣過(guò)程中氣體溫度不變，由玻意耳定律列方程，可以求出抽氣的次數(shù)。
【解答】解：設(shè)玻璃瓶的容積是V，抽氣機(jī)的容積是V0，
氣體發(fā)生等溫變化，由玻意耳定律可得：
PV=34P（V+V0）
V0=13V，
設(shè)抽n次后，氣體壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉?lái)的2431024，
由玻意耳定律可得：
抽一次時(shí)：PV＝P1（V+V0），P1=34P，
抽兩次時(shí)：P1V＝P2（V+V0），P2＝（34）2P，
抽n次時(shí)：Pn＝（34）nP，Pn=2431024P，則n＝5，
故選：D。
【例4.4】（2019春?興慶區(qū)校級(jí)期末）如圖所示，隔板K將絕熱容器分為左、右兩部分。已知左側(cè)封閉有一定量的稀薄氣體，右側(cè)為真空。打開(kāi)隔板K，最終達(dá)到平衡狀態(tài)，則此過(guò)程中（　?。?br />
A．氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能減少
B．氣體不做功，內(nèi)能不變
C．氣體壓強(qiáng)變小，溫度不變
D．氣體壓強(qiáng)變小，溫度降低
【分析】絕熱過(guò)程，自由擴(kuò)散，體積變大，對(duì)外不做功，氣體的內(nèi)能不變，由理想氣體狀態(tài)方程可以直接求解。
【解答】解：AB、絕熱容器內(nèi)的稀薄氣體與外界沒(méi)有熱傳遞，Q＝0，稀薄氣體向真空擴(kuò)散時(shí)氣體沒(méi)有做功，W＝0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律△U＝W+Q，得稀薄氣體的內(nèi)能不變，故A錯(cuò)誤，B正確；
CD、稀薄氣體的內(nèi)能不變，則溫度不變，稀薄氣體擴(kuò)散體積增大，根據(jù)玻意耳定律可知，氣體的壓強(qiáng)必然變小，故C正確，D錯(cuò)誤；
故選：BC。
隨堂練習(xí)
一．選擇題（共10小題）
1．（2017春?邗江區(qū)校級(jí)期中）關(guān)于理想氣體的性質(zhì)，下列說(shuō)法中不正確的是（　?。?br /> A．理想氣體是一種假想的物理模型，實(shí)際并不存在
B．理想氣體的存在是一種人為規(guī)定，它是一種嚴(yán)格遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體
C．一定質(zhì)量的理想氣體，內(nèi)能增大，其溫度一定升高
D．氦是液化溫度最低的氣體，任何情況下均可當(dāng)做理想氣體
2．（2019春?微山縣校級(jí)月考）關(guān)于理想氣體，正確說(shuō)法是（　　）
A．只有當(dāng)溫度很低時(shí)，實(shí)際氣體才可當(dāng)作理想氣體
B．只有壓強(qiáng)很大時(shí)，實(shí)際氣體才可當(dāng)作理想氣體
C．在常溫常壓下，許多實(shí)際氣體可當(dāng)作理想氣體
D．所有的實(shí)際氣體在任何情況下，都可以當(dāng)作理想氣體
3．（2018秋?如皋市期末）如圖四幅圖分別對(duì)應(yīng)四種說(shuō)法，正確的是（　　）

A．分子間的距離為r0時(shí)，分子勢(shì)能處于最小值
B．微粒運(yùn)動(dòng)就是物質(zhì)分子的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，即布朗運(yùn)動(dòng)
C．食鹽晶體的物理性質(zhì)沿各個(gè)方向都是一樣的
D．猛推活塞，密閉的氣體溫度升高，壓強(qiáng)變小，外界對(duì)氣體做正功
4．（2019春?柳州期中）一個(gè)用絕熱材料做的氣缸內(nèi)用絕熱的活塞封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，用力推動(dòng)活塞，使氣體體積減小為原來(lái)的一半，則后來(lái)氣體的壓強(qiáng)p2與原來(lái)氣體的壓強(qiáng)p1相比較，下列關(guān)系正確的是（　?。?br /> A．p2＞2p1 B．p2＝2p1 C．p2＜2p1 D．無(wú)法確定
5．（2010秋?上海月考）在一個(gè)量筒內(nèi)放入大半筒水，里面放入一個(gè)倒置的小瓶，小瓶?jī)?nèi)留有大約一半水，使其能剛好浮出水面：再用橡膠薄膜把量筒口密封，如圖所示．當(dāng)用力擠壓橡膠薄膜時(shí)，觀察到小瓶下沉現(xiàn)象，在小瓶下沉過(guò)程中（　?。?br />
A．小瓶?jī)?nèi)氣體體積增大
B．小瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)減小
C．小瓶的加速度一直增大
D．小瓶的速度先增大后減小
6．（2010?福建）1859年麥克斯韋從理論上推導(dǎo)出了氣體分子速率的分布規(guī)律，后來(lái)有許多實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這一規(guī)律．若以橫坐標(biāo)v表示分子速率，縱坐標(biāo)f （v）表示各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比．下面四幅圖中能正確表示某一溫度下氣體分子速率分布規(guī)律的是．（填選項(xiàng)前的字母）（　　）
A． B．
C． D．
7．（2019春?天山區(qū)校級(jí)期末）對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，在溫度不變的條件下，當(dāng)它的體積減小時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（　　）
①單位體積內(nèi)分子的個(gè)數(shù)增加
②在單位時(shí)間、單位面積上氣體分子對(duì)器壁碰撞的次數(shù)增多
③在單位時(shí)間、單位面積上氣體分子對(duì)器壁的作用力不變
④氣體的壓強(qiáng)增大
A．①④ B．①②④ C．①③④ D．①②③④
8．（2018春?長(zhǎng)春月考）關(guān)于分子動(dòng)理論，下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中固體小顆粒分子做的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)
B．氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)不一定比液體分子的熱運(yùn)動(dòng)激烈
C．壓縮氣體時(shí)氣體會(huì)表現(xiàn)出抗拒壓縮的力是由于氣體分子間存在斥力的緣故
D．如果兩個(gè)系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài)，則它們的內(nèi)能一定相同
9．（2018?靜安區(qū)二模）關(guān)于一定質(zhì)量的理想氣體，下列說(shuō)法正確的是（　?。?br /> A．在一定條件下氣體的溫度可以降到0K
B．氣體的體積指的是該氣體所有分子體積之和
C．氣體的溫度隨時(shí)間不斷升高，其壓強(qiáng)也一定不斷增大
D．氣體對(duì)器壁的壓強(qiáng)就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力
10．（2011?奉賢區(qū)一模）如圖所示，帶有活塞的氣缸中封閉一定質(zhì)量的氣體（不計(jì)氣體的分子勢(shì)能以及氣缸和活塞間的摩擦）。將一個(gè)半導(dǎo)體NTC熱敏電阻R（隨著溫度的升高熱敏電阻阻值減小）置于氣缸中，熱敏電阻R與氣缸外的電源E和電流表組成閉合電路，氣缸和活塞與外界無(wú)熱交換?，F(xiàn)保持活塞位置不變，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電流表的讀數(shù)增大時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（　　）

A．氣體的密度增大
B．氣體的壓強(qiáng)不變
C．氣體分子的平均動(dòng)能增大
D．每秒撞擊單位面積器壁的氣體分子數(shù)不變
二．多選題（共3小題）
11．（2015春?翠巒區(qū)期末）關(guān)于理想氣體，下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．溫度極低的氣體也是理想氣體
B．壓強(qiáng)極大的氣體也遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律
C．理想氣體是對(duì)實(shí)際氣體的抽象化模型
D．理想氣體實(shí)際并不存在
12．（2019春?金安區(qū)校級(jí)期末）如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開(kāi)始經(jīng)歷過(guò)程①、②、③、④到達(dá)狀態(tài)e。對(duì)此氣體，下列說(shuō)法正確的是（　?。?br />
A．過(guò)程①中氣體的壓強(qiáng)逐漸增大
B．過(guò)程②中外界對(duì)氣體做正功
C．狀態(tài)c、d的內(nèi)能不相等
D．狀態(tài)d的壓強(qiáng)比狀態(tài)b的壓強(qiáng)小
13．（2017春?瑞昌市校級(jí)月考）如圖所示是氧氣在0℃和100℃兩種不同情況下，各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比與分子速率間的關(guān)系。由圖可知（　?。?br />
A．在0℃和100℃兩種不同情況下各速率區(qū)間的 分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比與分子速率間的關(guān)系圖線與橫軸所圍面積相等
B．100℃時(shí)對(duì)應(yīng)的具有最大比例的速率區(qū)間的峰值速率較大
C．0℃和100℃氧氣分子速率都呈現(xiàn)“中間多，兩頭少”的分布特點(diǎn)
D．在0℃時(shí)，部分分子速率比較大，說(shuō)明內(nèi)部有溫度較高的區(qū)域
三．計(jì)算題（共1小題）
14．（2019?新課標(biāo)Ⅱ）如圖，一容器由橫截面積分別為2S和S的兩個(gè)汽缸連通而成，容器平放在水平地面上，汽缸內(nèi)壁光滑。整個(gè)容器被通過(guò)剛性桿連接的兩活塞分隔成三部分，分別充有氫氣、空氣和氮?dú)?。平衡時(shí)，氮?dú)獾膲簭?qiáng)和體積分別為p0和V0，氫氣的體積為2V0，空氣的壓強(qiáng)為p?，F(xiàn)緩慢地將中部的空氣全部抽出，抽氣過(guò)程中氫氣和氮?dú)獾臏囟缺３植蛔儯钊麤](méi)有到達(dá)兩汽缸的連接處，求
（i）抽氣前氫氣的壓強(qiáng)；
（ii）抽氣后氫氣的壓強(qiáng)和體積。

四．解答題（共2小題）
15．（2019?海南）如圖，一封閉的圓柱形容器豎直放置在水平地面上，一重量不可忽略的光滑活塞將容器內(nèi)的理想氣體分為A、B兩部分，A體積為VA＝4.0×10﹣3m3．壓強(qiáng)為pA＝47cmHg；B體積為VB＝6.0×10﹣3m3，壓強(qiáng)為pB＝50cmHg．現(xiàn)將容器緩慢轉(zhuǎn)至水平，氣體溫度保持不變，求此時(shí)A、B兩部分氣體的體積。

16．（2017春?殷都區(qū)校級(jí)月考）空氣的溫度是8℃，飽和汽壓為8.05mmHg，此時(shí)，水汽的實(shí)際壓強(qiáng)為6mmHg，求相對(duì)濕度．

隨堂練習(xí)
參考答案與試題解析
一．選擇題（共10小題）
1．（2017春?邗江區(qū)校級(jí)期中）關(guān)于理想氣體的性質(zhì)，下列說(shuō)法中不正確的是（　?。?br /> A．理想氣體是一種假想的物理模型，實(shí)際并不存在
B．理想氣體的存在是一種人為規(guī)定，它是一種嚴(yán)格遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體
C．一定質(zhì)量的理想氣體，內(nèi)能增大，其溫度一定升高
D．氦是液化溫度最低的氣體，任何情況下均可當(dāng)做理想氣體
【分析】只要實(shí)際氣體的壓強(qiáng)不是很高，溫度不是很大，都可以近視的當(dāng)成理想氣體來(lái)處理，理想氣體是一個(gè)理想化模型．
【解答】解：A、B、只要實(shí)際氣體的壓強(qiáng)不是很高，溫度不是很大，都可以近視的當(dāng)成理想氣體來(lái)處理，理想氣體是物理學(xué)上為了簡(jiǎn)化問(wèn)題而引入的一個(gè)理想化模型，在現(xiàn)實(shí)生活中不存在；通常狀況下，嚴(yán)格遵從氣態(tài)方程的氣體，叫做理想氣體，故AB正確；
C、溫度是分子的平均動(dòng)能的標(biāo)志，一定質(zhì)量的理想氣體忽略了分子勢(shì)能，所以內(nèi)能增大，其溫度一定升高了。故C正確；
D、只有當(dāng)氣體的壓強(qiáng)不是很高，溫度不是很大，才可以近視的當(dāng)成理想氣體來(lái)處理。故D錯(cuò)誤。
本題選錯(cuò)誤的，故選：D。
2．（2019春?微山縣校級(jí)月考）關(guān)于理想氣體，正確說(shuō)法是（　?。?br /> A．只有當(dāng)溫度很低時(shí)，實(shí)際氣體才可當(dāng)作理想氣體
B．只有壓強(qiáng)很大時(shí)，實(shí)際氣體才可當(dāng)作理想氣體
C．在常溫常壓下，許多實(shí)際氣體可當(dāng)作理想氣體
D．所有的實(shí)際氣體在任何情況下，都可以當(dāng)作理想氣體
【分析】只要實(shí)際氣體的壓強(qiáng)不是很高，溫度不是很低，都可以近視的當(dāng)成理想氣體來(lái)處理，理想氣體是一個(gè)理想化模型，氣體分子間除碰撞外，不存在分子間相互作用力，沒(méi)有分子勢(shì)能，只有分子動(dòng)能．
【解答】解：AB、溫度不是很低、壓強(qiáng)不是很大時(shí)，瓶中氣體才可看做理想氣體，故AB錯(cuò)誤；
CD、一切實(shí)際氣體并不嚴(yán)格遵循這些定律，只有在溫度不太低，壓強(qiáng)不太大時(shí)，偏離才不顯著。所以一般可認(rèn)為溫度不低于0℃，壓強(qiáng)不高于1.01×105Pa時(shí)的氣體為理想氣體。故C正確，D錯(cuò)誤；
故選：C。
3．（2018秋?如皋市期末）如圖四幅圖分別對(duì)應(yīng)四種說(shuō)法，正確的是（　　）

A．分子間的距離為r0時(shí)，分子勢(shì)能處于最小值
B．微粒運(yùn)動(dòng)就是物質(zhì)分子的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，即布朗運(yùn)動(dòng)
C．食鹽晶體的物理性質(zhì)沿各個(gè)方向都是一樣的
D．猛推活塞，密閉的氣體溫度升高，壓強(qiáng)變小，外界對(duì)氣體做正功
【分析】布朗運(yùn)動(dòng)是固體小顆粒的運(yùn)動(dòng)，間接反映分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)；根據(jù)分子力做功分析分子勢(shì)能；單晶體表現(xiàn)為各向異性；根據(jù)熱力學(xué)第一定律和理想氣體狀態(tài)方程分析壓縮氣體時(shí)各狀態(tài)參量的變化。
【解答】解：A、分子間的距離大于r0時(shí)，隨著距離減小，分子力做正功，分子勢(shì)能減??；當(dāng)分子間的距離小于r0時(shí)，隨著距離減小，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加，由此可知，分子間的距離為r0時(shí)，分子勢(shì)能處于最小值，故A正確；
B、布朗運(yùn)動(dòng)是固體顆粒的運(yùn)動(dòng)，反映了液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；
C、食鹽晶體是單晶體，單晶體的物理性質(zhì)沿各個(gè)方向都是不一樣的，具有各向異性；故C錯(cuò)誤；
D、猛推活塞，密閉的氣體被絕熱壓縮，故內(nèi)能增加，溫度升高，壓強(qiáng)增大，外界對(duì)封閉氣體做功，故D錯(cuò)誤；
故選：A。
4．（2019春?柳州期中）一個(gè)用絕熱材料做的氣缸內(nèi)用絕熱的活塞封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，用力推動(dòng)活塞，使氣體體積減小為原來(lái)的一半，則后來(lái)氣體的壓強(qiáng)p2與原來(lái)氣體的壓強(qiáng)p1相比較，下列關(guān)系正確的是（　?。?br /> A．p2＞2p1 B．p2＝2p1 C．p2＜2p1 D．無(wú)法確定
【分析】根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程得到壓強(qiáng)的表達(dá)式，分析絕熱壓縮過(guò)程中溫度的變化，再進(jìn)行分析。
【解答】解：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可得：p1V1T1=p2V2T2
解得：p2=V1V2×T2T1?p1；由于V1V2=2，絕熱壓縮過(guò)程中溫度升高，即T2＞T1，
故有p2＞2p1，故A正確，BCD錯(cuò)誤。
故選：A。
5．（2010秋?上海月考）在一個(gè)量筒內(nèi)放入大半筒水，里面放入一個(gè)倒置的小瓶，小瓶?jī)?nèi)留有大約一半水，使其能剛好浮出水面：再用橡膠薄膜把量筒口密封，如圖所示．當(dāng)用力擠壓橡膠薄膜時(shí)，觀察到小瓶下沉現(xiàn)象，在小瓶下沉過(guò)程中（　?。?br />
A．小瓶?jī)?nèi)氣體體積增大
B．小瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)減小
C．小瓶的加速度一直增大
D．小瓶的速度先增大后減小
【分析】浮力大于重力，物體上?。桓×π∮谥亓?，物體下沉．
根據(jù)氣體狀態(tài)方程和已知的變化量去判斷其它的物理量．
【解答】解：A、壓橡膠模的時(shí)候，量筒里氣體壓強(qiáng)變大了，導(dǎo)致水壓變大，導(dǎo)致瓶子里面的液面會(huì)上升，導(dǎo)致瓶子里氣體體積縮小，故A錯(cuò)誤。
B、根據(jù)A選項(xiàng)，瓶子里氣體體積縮小，一定質(zhì)量氣體，溫度不變，氣體體積越小壓強(qiáng)越大。故B錯(cuò)誤。
C、小瓶下沉過(guò)程中，小瓶所受水的壓強(qiáng)不斷增大，小瓶中空氣體積減小，小瓶和其中的空氣排出的水的體積不斷減少，即其受到水的浮力不斷減小。所以小瓶的加速度一直增大。故C正確。
D、小瓶的速度方向向下，加速度也向下，所以小瓶的速度在增大。故D錯(cuò)誤。
故選：C。
6．（2010?福建）1859年麥克斯韋從理論上推導(dǎo)出了氣體分子速率的分布規(guī)律，后來(lái)有許多實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這一規(guī)律．若以橫坐標(biāo)v表示分子速率，縱坐標(biāo)f （v）表示各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比．下面四幅圖中能正確表示某一溫度下氣體分子速率分布規(guī)律的是．（填選項(xiàng)前的字母）（　　）
A． B．
C． D．
【分析】氣體的分子的運(yùn)動(dòng)的規(guī)律表明在某一溫度下，大多數(shù)的分子的速率是比較接近的，但是不是說(shuō)速率大的和速率小的就沒(méi)有了，也是同時(shí)存在的，但是分子的個(gè)數(shù)要少很多．
【解答】解：根據(jù)氣體的分子的運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可以知道，在某一溫度下，大多數(shù)的分子的速率是比較接近的，但是不是說(shuō)速率大的和速率小的就沒(méi)有了，也是同時(shí)存在的，但是分子的個(gè)數(shù)要少很多，所以形成的圖象應(yīng)該是中間多，兩邊少的情況，所以D正確。
故選：D。
7．（2019春?天山區(qū)校級(jí)期末）對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，在溫度不變的條件下，當(dāng)它的體積減小時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（　　）
①單位體積內(nèi)分子的個(gè)數(shù)增加
②在單位時(shí)間、單位面積上氣體分子對(duì)器壁碰撞的次數(shù)增多
③在單位時(shí)間、單位面積上氣體分子對(duì)器壁的作用力不變
④氣體的壓強(qiáng)增大
A．①④ B．①②④ C．①③④ D．①②③④
【分析】理想氣體壓強(qiáng)由分子的平均動(dòng)能與分子密集程度決定；當(dāng)溫度不變時(shí)，分子的平均動(dòng)能不變，如果氣體體積減小，分子密集程度增大。
【解答】解：對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，當(dāng)溫度不變時(shí)，分子的平均動(dòng)能不變，如果氣體體積減小，分子密集程度增大，單位體積內(nèi)分子的個(gè)數(shù)增加，在單位時(shí)間、單位面積上氣體分子對(duì)器壁碰撞的次數(shù)增多，作用力增大，壓強(qiáng)增大，故①②④正確，③錯(cuò)誤；
故選：B。
8．（2018春?長(zhǎng)春月考）關(guān)于分子動(dòng)理論，下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中固體小顆粒分子做的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)
B．氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)不一定比液體分子的熱運(yùn)動(dòng)激烈
C．壓縮氣體時(shí)氣體會(huì)表現(xiàn)出抗拒壓縮的力是由于氣體分子間存在斥力的緣故
D．如果兩個(gè)系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài)，則它們的內(nèi)能一定相同
【分析】布朗運(yùn)動(dòng)反映了液體中分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)；分子間同時(shí)存在著斥力和引力；
溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，如果兩個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)中的每一個(gè)都與第三個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)處于熱平衡（溫度相同），則它們彼此也必定處于熱平衡，這一結(jié)論稱做“熱力學(xué)第零定律”。故溫度不同的兩個(gè)物體相互接觸后將會(huì)發(fā)生熱傳遞現(xiàn)象；當(dāng)兩物體達(dá)到熱平衡狀態(tài)時(shí)，它們的溫度相同。
【解答】解：
A、布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中固體顆粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，由于顆粒是大量分子組成的，所以布朗運(yùn)動(dòng)不是固體顆粒的分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，而是液體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映，故A錯(cuò)誤。
B、溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)程度的標(biāo)志，同種物質(zhì)的分子若溫度不同，其熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度也不同，故B正確；
C、氣體壓縮可以忽略分子間作用力，壓縮氣體時(shí)氣體會(huì)表現(xiàn)出抗拒壓縮的力是由于氣體壓強(qiáng)的原因，故C錯(cuò)誤；
D、兩個(gè)系統(tǒng)處于熱平衡時(shí)，它們一定具有相同的溫度，故D錯(cuò)誤；
故選：B。
9．（2018?靜安區(qū)二模）關(guān)于一定質(zhì)量的理想氣體，下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．在一定條件下氣體的溫度可以降到0K
B．氣體的體積指的是該氣體所有分子體積之和
C．氣體的溫度隨時(shí)間不斷升高，其壓強(qiáng)也一定不斷增大
D．氣體對(duì)器壁的壓強(qiáng)就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力
【分析】氣體的體積是氣體分子能充滿的空間，大于該氣體所有分子的體積之和；根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程可以判斷氣體溫度變化時(shí)，氣體壓強(qiáng)的變化；
根據(jù)氣體壓強(qiáng)的定義和產(chǎn)生原理，可知?dú)怏w對(duì)器壁的壓強(qiáng)等于大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力。
【解答】解：A、根據(jù)熱力學(xué)第三定律，不可能通過(guò)有限的過(guò)程把一個(gè)物體冷卻到絕對(duì)零度。故A錯(cuò)；
B、氣體的體積指的是氣體的分子所能夠到達(dá)的空間的體積，而不是該氣體所有分子的體積之和。故B錯(cuò)誤；
C、由理想氣體的狀態(tài)方程PVT=c可得，若氣體的溫度T隨時(shí)間不斷升高，體積變化情況不明，其壓強(qiáng)可能變大、變小或不變。故C錯(cuò)誤；
D、大量氣體分子都在不停地做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，與器壁頻繁碰撞，使器壁受到一個(gè)平均持續(xù)的沖力，致使氣體對(duì)器壁產(chǎn)生一定的壓強(qiáng)。
根據(jù)壓強(qiáng)的定義式可得：氣體對(duì)器壁壓強(qiáng)的大小在數(shù)值上等于大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力。故D正確。
故選：D。
10．（2011?奉賢區(qū)一模）如圖所示，帶有活塞的氣缸中封閉一定質(zhì)量的氣體（不計(jì)氣體的分子勢(shì)能以及氣缸和活塞間的摩擦）。將一個(gè)半導(dǎo)體NTC熱敏電阻R（隨著溫度的升高熱敏電阻阻值減?。┲糜跉飧字?，熱敏電阻R與氣缸外的電源E和電流表組成閉合電路，氣缸和活塞與外界無(wú)熱交換?，F(xiàn)保持活塞位置不變，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電流表的讀數(shù)增大時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（　?。?br />
A．氣體的密度增大
B．氣體的壓強(qiáng)不變
C．氣體分子的平均動(dòng)能增大
D．每秒撞擊單位面積器壁的氣體分子數(shù)不變
【分析】溫度是分子平均動(dòng)能變化的標(biāo)志
根據(jù)氣體狀態(tài)方程和已知的變化量去判斷其它的物理量。
知道氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原理。
【解答】解：A、一定質(zhì)量的氣體，現(xiàn)保持活塞位置不變，說(shuō)明體積不變，所以氣體的密度不變。故A錯(cuò)誤。
B、當(dāng)發(fā)現(xiàn)電流表的讀數(shù)增大時(shí)，根據(jù)閉合回路知識(shí)知道電路中電阻R阻值減小，即溫度升高。
根據(jù)氣體狀態(tài)方程PVT=C，V不變，T增大，所以P增大。故B錯(cuò)誤。
C、溫度升高，氣體分子的平均動(dòng)能增大。故C正確。
D、壓強(qiáng)增大，所以每秒撞擊單位面積器壁的氣體分子數(shù)增多。故D錯(cuò)誤。
故選：C。
二．多選題（共3小題）
11．（2015春?翠巒區(qū)期末）關(guān)于理想氣體，下列說(shuō)法正確的是（　?。?br /> A．溫度極低的氣體也是理想氣體
B．壓強(qiáng)極大的氣體也遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律
C．理想氣體是對(duì)實(shí)際氣體的抽象化模型
D．理想氣體實(shí)際并不存在
【分析】只要實(shí)際氣體的壓強(qiáng)不是很高，溫度不是很大，都可以近視的當(dāng)成理想氣體來(lái)處理，理想氣體是一個(gè)理想化模型．
【解答】解：只要實(shí)際氣體的壓強(qiáng)不是很高，溫度不是很大，都可以近視的當(dāng)成理想氣體來(lái)處理，理想氣體是物理學(xué)上為了簡(jiǎn)化為題而引入的一個(gè)理想化模型，在現(xiàn)實(shí)生活中不存在；通常狀況下，嚴(yán)格遵從氣態(tài)方程的氣體，叫做理想氣體，故CD正確。
故選：CD。
12．（2019春?金安區(qū)校級(jí)期末）如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開(kāi)始經(jīng)歷過(guò)程①、②、③、④到達(dá)狀態(tài)e。對(duì)此氣體，下列說(shuō)法正確的是（　　）

A．過(guò)程①中氣體的壓強(qiáng)逐漸增大
B．過(guò)程②中外界對(duì)氣體做正功
C．狀態(tài)c、d的內(nèi)能不相等
D．狀態(tài)d的壓強(qiáng)比狀態(tài)b的壓強(qiáng)小
【分析】過(guò)程①中氣體作等容變化，根據(jù)查理定律分析壓強(qiáng)的變化。過(guò)程②中氣體對(duì)外界做正功。過(guò)程④中氣體作等容變化，根據(jù)溫度的變化分析氣體內(nèi)能的變化。一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只跟溫度有關(guān)。根據(jù)氣態(tài)方程分析狀態(tài)d與b的壓強(qiáng)關(guān)系。
【解答】解：A、過(guò)程①中氣體作等容變化，溫度升高，根據(jù)查理定律PT=C知?dú)怏w的壓強(qiáng)逐漸增大，故A正確；
B、過(guò)程②中氣體的體積增大，氣體對(duì)外界做正功，故B錯(cuò)誤；
C、狀態(tài)c、d的溫度相等，根據(jù)一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只跟溫度有關(guān)，可知，狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等，故C錯(cuò)誤；
D、連接bO和dO，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程得：PVT=C，則T=PCV，則對(duì)一定質(zhì)量的理想氣體，T﹣V圖象斜率越大，壓強(qiáng)越大，由圖象知b狀態(tài)斜率更大，則壓強(qiáng)更大，即狀態(tài)d的壓強(qiáng)比狀態(tài)b的壓強(qiáng)小，故D正確。
故選：AD。

13．（2017春?瑞昌市校級(jí)月考）如圖所示是氧氣在0℃和100℃兩種不同情況下，各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比與分子速率間的關(guān)系。由圖可知（　　）

A．在0℃和100℃兩種不同情況下各速率區(qū)間的 分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比與分子速率間的關(guān)系圖線與橫軸所圍面積相等
B．100℃時(shí)對(duì)應(yīng)的具有最大比例的速率區(qū)間的峰值速率較大
C．0℃和100℃氧氣分子速率都呈現(xiàn)“中間多，兩頭少”的分布特點(diǎn)
D．在0℃時(shí)，部分分子速率比較大，說(shuō)明內(nèi)部有溫度較高的區(qū)域
【分析】溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度升高分子的平均動(dòng)能增加，不同溫度下相同速率的分子所占比例不同。
【解答】解：A、由題圖可知，在0℃和100℃兩種不同情況下各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比與分子速率間的關(guān)系圖線與橫軸所圍面積都應(yīng)該等于1，即相等，故A正確。
B、具有最大比例的速率區(qū)間是指曲線峰值附近對(duì)應(yīng)的速率，顯然，100℃時(shí)對(duì)應(yīng)的峰值速率大，故B正確；
C、同一溫度下，氣體分子速率分布總呈“中間多，兩頭少”的分布特點(diǎn)，即速率處中等的分子所占比例最大，速率特大特小的分子所占比例均比較小，故C正確；
D、溫度升高時(shí)，速率大的分子數(shù)比例較大，在0℃時(shí)，部分分子速率較大，不能說(shuō)明內(nèi)部有溫度較高的區(qū)域，故D錯(cuò)誤；
故選：ABC。
三．計(jì)算題（共1小題）
14．（2019?新課標(biāo)Ⅱ）如圖，一容器由橫截面積分別為2S和S的兩個(gè)汽缸連通而成，容器平放在水平地面上，汽缸內(nèi)壁光滑。整個(gè)容器被通過(guò)剛性桿連接的兩活塞分隔成三部分，分別充有氫氣、空氣和氮?dú)狻Ｆ胶鈺r(shí)，氮?dú)獾膲簭?qiáng)和體積分別為p0和V0，氫氣的體積為2V0，空氣的壓強(qiáng)為p?，F(xiàn)緩慢地將中部的空氣全部抽出，抽氣過(guò)程中氫氣和氮?dú)獾臏囟缺３植蛔?，活塞沒(méi)有到達(dá)兩汽缸的連接處，求
（i）抽氣前氫氣的壓強(qiáng)；
（ii）抽氣后氫氣的壓強(qiáng)和體積。

【分析】（i）對(duì)兩活塞應(yīng)用平衡條件可以求出抽氣前氫氣的壓強(qiáng)。
（ii）氣體溫度保持不變，根據(jù)題意求出氣體的狀態(tài)參量，應(yīng)用玻意耳定律可以求出抽氣后氫氣的壓強(qiáng)和體積。
【解答】解：（i）抽氣前活塞靜止處于平衡狀態(tài)，
對(duì)活塞，由平衡條件得：（p氫﹣p）?2S═（p0﹣p）S，
解得，氫氣的壓強(qiáng)：p氫=12（p0+p）；
（ii）設(shè)抽氣后氫氣的壓強(qiáng)與體積分別為p1、V1，氮?dú)獾膲簭?qiáng)和體積分別為p2、V2，
對(duì)活塞，由平衡條件得：p2S＝p1?2S，
氣體發(fā)生等溫變化，由玻意耳定律得：
p1V1＝p氫?2V0
p2V2＝p0V0，
由于兩活塞用剛性桿連接，由幾何關(guān)系得：
V1﹣2V0＝2（V0﹣V2），
解得：p1=12p0+14p
V1=4(p0+p)V02p0+p；
答：（i）抽氣前氫氣的壓強(qiáng)為12（p0+p）；
（ii）抽氣后氫氣的壓強(qiáng)為12p0+14p，體積為4(p0+p)V02p0+p。
四．解答題（共2小題）
15．（2019?海南）如圖，一封閉的圓柱形容器豎直放置在水平地面上，一重量不可忽略的光滑活塞將容器內(nèi)的理想氣體分為A、B兩部分，A體積為VA＝4.0×10﹣3m3．壓強(qiáng)為pA＝47cmHg；B體積為VB＝6.0×10﹣3m3，壓強(qiáng)為pB＝50cmHg．現(xiàn)將容器緩慢轉(zhuǎn)至水平，氣體溫度保持不變，求此時(shí)A、B兩部分氣體的體積。

【分析】因?yàn)闅怏w溫度保持不變，分別對(duì)兩側(cè)氣體運(yùn)用玻意耳定律，水平放置時(shí)兩側(cè)的壓強(qiáng)相等，再結(jié)合活塞的總體積保持不變，聯(lián)立即可求出A、B兩部分氣體的體積。
【解答】解：對(duì)A中氣體：
初態(tài)：壓強(qiáng)pA＝47cmHg，體積VA＝4.0×10﹣3m3，
末態(tài)：壓強(qiáng)pA′，體積VA′，
根據(jù)玻意耳定律可得：pAVA＝pA′VA′…①
對(duì)B中氣體：
初態(tài)：壓強(qiáng)pB＝50cmHg，體積VB＝6.0×10﹣3m3，
末態(tài)：壓強(qiáng)pB′，體積VB′，
根據(jù)玻意耳定律可得：pBVB＝pB′VB′…②
容器水平后有：pA′＝pB′…③
容器的總體積保持不變，即：VA′+VB′＝VA+VB＝1.0×10﹣2m3…④
聯(lián)立①②③④式可得：VA′＝3.85×10﹣3m3
VB′＝6.15×10﹣3m3
答：此時(shí)A部分氣體的體積為3.85×10﹣3m3，B兩部分氣體的體積為6.15×10﹣3m3。
16．（2017春?殷都區(qū)校級(jí)月考）空氣的溫度是8℃，飽和汽壓為8.05mmHg，此時(shí)，水汽的實(shí)際壓強(qiáng)為6mmHg，求相對(duì)濕度．
【分析】絕對(duì)濕度空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)，相對(duì)濕度等于實(shí)際的空氣水氣壓強(qiáng)和同溫度下飽和水氣壓強(qiáng)的百分比，根據(jù)此定義列式求解空氣的相對(duì)濕度．
【解答】解：8℃時(shí)飽和汽壓為8.05mmHg，絕對(duì)濕度為：空氣的絕對(duì)濕度P＝6mmHg，
此時(shí)空氣的相對(duì)濕度：PP1×100%=68.05×100%=74.5%
答：相對(duì)濕度是74.5%．


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高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第三冊(cè)電子課本

3 氣體的等壓變化和等容變化

版本： 人教版 (2019)

年級(jí)： 選擇性必修 第三冊(cè)

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