必備知識·自主預(yù)習(xí)儲備
知識點一　氣體壓強的微觀解釋1．微觀原因：氣體的壓強是____氣體分子________器壁的結(jié)果．2．壓強大?。捍笮〉扔诖罅繗怏w分子作用在器壁________上的__________．
提醒　大量氣體分子無規(guī)則運動，在各個器壁上產(chǎn)生的壓強是相等的．
知識點二　氣體實驗定律的微觀解釋氣體壓強的決定因素：(1)單位體積內(nèi)氣體________．(2)氣體分子熱運動的________．
知識點三　理想氣體1．理想氣體：嚴(yán)格遵循____________的氣體，是一種理想化模型．2．理想氣體狀態(tài)方程(1)理想氣體的壓強跟體積的乘積與熱力學(xué)溫度的比值________．(2)公式：_________或____________．提醒　理想氣體的始末狀態(tài)，與過程無關(guān)，只與溫度、壓強和體積有關(guān)．
1．思考判斷(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)氣體的壓強是由氣體分子的重力而產(chǎn)生的．(　　)(2)密閉容器內(nèi)氣體的壓強是由于氣體分子頻繁碰撞容器壁產(chǎn)生的．(　　)(3)一定質(zhì)量的氣體壓強跟體積成反比．(　　)(4)一定質(zhì)量的氣體壓強跟體積成正比．(　　)
2．(多選)關(guān)于密閉容器中氣體的壓強，下列說法不正確的是(　　)A．是由氣體受到的重力產(chǎn)生的B．是由大量氣體分子頻繁地碰撞器壁而產(chǎn)生的C．壓強的大小只取決于氣體分子數(shù)量的多少D．容器運動的速度越大，氣體的壓強也越大
ACD　[氣體的壓強是大量氣體分子頻繁地碰撞器壁而產(chǎn)生的，A錯誤，B正確；壓強的大小取決于氣體分子的平均動能和分子的密集程度，與物體的宏觀運動無關(guān)，C、D錯誤．]
3．如圖所示，a、b、c三點表示一定質(zhì)量理想氣體的三個狀態(tài)，則氣體在a、b、c三個狀態(tài)的熱力學(xué)溫度之比是(　　)A．1∶1∶1　　　　B．1∶2∶1C．3∶4∶3D．1∶2∶3
關(guān)鍵能力·情境探究達(dá)成
考點1　氣體壓強的微觀意義
考點2　理想氣體狀態(tài)方程
考點3　理想氣體狀態(tài)變化的圖像
在電視上經(jīng)?？吹綗釟馇蜉d人升空，你能說明其升空的原因嗎？
考點1　氣體壓強的微觀意義1．產(chǎn)生原因單個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，就對器壁產(chǎn)生持續(xù)、均勻的壓力．氣體的壓強等于大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力．
2．決定氣體壓強大小的因素(1)微觀因素．①氣體分子的密集程度：氣體分子密集程度(即單位體積內(nèi)氣體分子的數(shù)目)大，在單位時間內(nèi)，與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就多，氣體壓強就大；②氣體分子的平均動能：氣體的溫度高，氣體分子的平均動能就大，每個氣體分子與器壁碰撞(可視為彈性碰撞)時給器壁的沖力就大；從另一方面講，分子的平均速率大，在單位時間內(nèi)器壁受氣體分子撞擊的次數(shù)就多，累計沖力就大，氣體壓強就大．
(2)宏觀因素．①與溫度有關(guān)：溫度越高，氣體的壓強越大；②與體積有關(guān)：體積越小，氣體的壓強越大．(3)氣體壓強與大氣壓強不同．大氣壓強由重力而產(chǎn)生，隨高度增大而減?。畾怏w壓強是由大量分子頻繁撞擊器壁產(chǎn)生的，大小不隨高度而變化．
【典例1】　如圖所示，兩個完全相同的圓柱形密閉容器，甲中恰好裝滿水，乙中充滿空氣，則下列說法中正確的是(容器容積恒定)(　　)A．兩容器中器壁的壓強都是由于分子撞擊器壁而產(chǎn)生的B．兩容器中器壁的壓強都是由所裝物質(zhì)的重力而產(chǎn)生的C．甲容器中pA>pB，乙容器中pC＝pDD．當(dāng)溫度升高時，pA、pB變大，pC、pD也要變大
[思路點撥]　(1)液體壓強是因重力而產(chǎn)生的．(2)氣體壓強是氣體分子碰撞器壁產(chǎn)生的．
C　[甲容器壓強產(chǎn)生的原因是由于液體受到重力作用，而乙容器壓強產(chǎn)生的原因是氣體分子撞擊器壁產(chǎn)生，液體的壓強p＝ρgh，hA>hB，可知pA>pB，而密閉容器中氣體壓強各處均相等，與位置無關(guān)，pC＝pD，當(dāng)溫度升高時，pA、pB不變，而pC、pD增大，故C正確．]
氣體壓強的分析技巧(1)明確氣體壓強產(chǎn)生的原因——大量做無規(guī)則運動的分子對器壁頻繁、持續(xù)地碰撞．壓強就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力．(2)明確氣體壓強的決定因素——氣體分子的密集程度與平均動能．
[跟進(jìn)訓(xùn)練]1．在高空飛行的客機上某乘客喝完一瓶礦泉水后，把瓶蓋擰緊．下飛機后發(fā)現(xiàn)礦泉水瓶變癟了，機場地面溫度與高空客艙內(nèi)溫度相同．由此可判斷，高空客艙內(nèi)的氣體壓強______(選填“大于”“小于”或“等于”)機場地面大氣壓強；從高空客艙到機場地面，礦泉水瓶內(nèi)氣體的分子平均動能______(選填“變大”“變小”或“不變”)．
[解析]　礦泉水瓶變癟是由于機場地面的大氣壓強大于瓶內(nèi)氣壓，而在高空艙內(nèi)礦泉水瓶沒有變癟，是由于瓶內(nèi)氣壓等于艙內(nèi)氣壓，故高空艙內(nèi)氣體壓強小于機場地面大氣壓強．溫度是分子平均動能的標(biāo)志，機場地面溫度與高空艙內(nèi)溫度相同，故瓶內(nèi)氣體的分子平均動能不變．
考點2　理想氣體狀態(tài)方程1．理想氣體的特點理想氣體是一種理想化模型，是實際氣體的一種近似，就像質(zhì)點、點電荷模型一樣，突出問題的主要方面，忽略次要方面，是物理學(xué)中常用的方法．(1)嚴(yán)格遵守氣體實驗定律及理想氣體狀態(tài)方程．(2)理想氣體分子本身的大小與分子間的距離相比忽略不計，分子視為質(zhì)點．(3)理想氣體分子除碰撞外，無相互作用的引力和斥力，故無分子勢能的變化，一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能的變化只與溫度有關(guān)．
2．理想氣體狀態(tài)方程與氣體實驗定律
[思路點撥]　(1)氣缸B導(dǎo)熱，B中氣體初、末狀態(tài)溫度相等，發(fā)生的是等溫變化．(2)剛性桿連接絕熱活塞，且A、B兩個氣缸面積相等，因此A、B體積之和不變，即VA＋VB＝2V0．
【典例2】　如圖所示，絕熱氣缸A與導(dǎo)熱氣缸B橫截面積相同，均固定于地面，由剛性桿連接的絕熱活塞與兩氣缸間均無摩擦．兩氣缸內(nèi)都裝有處于平衡狀態(tài)的理想氣體，開始時體積均為V0、溫度均為T0，緩慢加熱A中氣體，停止加熱達(dá)到穩(wěn)定后，A中氣體壓強變?yōu)樵瓉淼?.2倍，設(shè)環(huán)境溫度始終保持不變，求氣缸A中氣體的體積VA和溫度TA．
[答案]　0.012 cm3
考點3　理想氣體狀態(tài)變化的圖像1．一定質(zhì)量的氣體不同圖像的比較
2．一般狀態(tài)變化圖像的處理方法化“一般”為“特殊”，如圖是一定質(zhì)量的某種氣體的狀態(tài)變化過程A→B→C→A．在V-T圖線上，等壓線是一簇延長線過原點的直線，過A、B、C三點作三條等壓線分別表示三個等壓過程，pA′＜pB′＜pC′，即pA＜pB＜pC，所以A→B壓強增大，溫度降低，體積減小，B→C溫度升高，體積減小，壓強增大，C→A溫度降低，體積增大，壓強減?。?br/>(1)求氣缸內(nèi)氣體的最終體積(保留三位有效數(shù)字)；(2)在如圖所示的p -V圖上畫出整個過程中氣缸內(nèi)氣體的狀態(tài)變化．
[思路點撥]　(1)在活塞上方緩緩倒沙子的過程是一個等溫變化過程，緩慢加熱的過程是一個等壓變化過程．(2)等壓過程的圖線為平行于V軸的直線，等容過程的圖線為平行于p軸的直線，等溫過程的圖線為雙曲線的一支．
[答案]　(1)1.5×10-3 m3　(2)見解析
理想氣體狀態(tài)變化時注意轉(zhuǎn)折點的確定轉(zhuǎn)折點是兩個狀態(tài)變化過程的分界點，挖掘隱含條件，找出轉(zhuǎn)折點是應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程解決氣體狀態(tài)變化問題的關(guān)鍵．
[跟進(jìn)訓(xùn)練]3．一定質(zhì)量的理想氣體，在狀態(tài)變化過程中的p-T圖像如圖所示，在A狀態(tài)時的體積為V0，試畫出對應(yīng)的V-T圖像和p-V圖像(標(biāo)注字母和箭頭)．
學(xué)習(xí)效果·隨堂評估自測
1．教室內(nèi)的氣溫會受到室外氣溫的影響，如果教室內(nèi)上午10時的溫度為15 ℃，下午2時的溫度為25 ℃，假設(shè)大氣壓強無變化，則下午2時與上午10時相比較，房間內(nèi)的(　　)A．空氣分子密集程度增大B．空氣分子的平均動能增大C．空氣分子的速率都增大D．空氣質(zhì)量增大
B　[溫度升高，氣體分子的平均動能增大，平均每個分子對器壁的沖力將變大，但氣壓并未改變，可見單位體積內(nèi)的分子數(shù)一定減小，故A、D項錯誤，B項正確；溫度升高，并不是所有空氣分子的速率都增大，C項錯誤．]
2．關(guān)于一定質(zhì)量的氣體，下列敘述中正確的是(　　)A．如果體積減小，氣體分子在單位時間內(nèi)對器壁單位面積的碰撞次數(shù)一定增多B．如果壓強增大，氣體分子在單位時間內(nèi)對器壁單位面積的碰撞次數(shù)一定增多C．如果溫度升高，氣體分子在單位時間內(nèi)對器壁單位面積的碰撞次數(shù)一定增多D．如果分子密度增大，氣體分子在單位時間內(nèi)對器壁單位面積的碰撞次數(shù)一定增多
B　[氣體分子在單位時間內(nèi)對器壁單位面積的碰撞次數(shù)，是由單位體積內(nèi)的分子數(shù)和分子的平均速率共同決定的．選項A和D都是單位體積內(nèi)的分子數(shù)增大，但分子的平均速率如何變化卻不知道；選項C由溫度升高可知分子的平均速率增大，但單位體積內(nèi)的分子數(shù)如何變化未知，所以選項A、C、D錯誤．氣體分子在單位時間內(nèi)對器壁單位面積的碰撞次數(shù)正是氣體壓強的微觀表現(xiàn)，所以選項B是正確的．]
3．一定質(zhì)量的理想氣體，從一個狀態(tài)變化到另一個狀態(tài)，在如圖所示的四個圖中，描述的變化過程可能相同的是(　　)A．甲和乙B．甲和丙C．乙和丙D．乙和丁
4．如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體用質(zhì)量為M的活塞封閉在容器中，活塞與容器間光滑接觸，在圖中三種穩(wěn)定狀態(tài)下的溫度分別為T1、T2、T3，體積分別為V1、V2、V3且V1

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第三節(jié) 氣體實驗定律的微觀解釋

版本： 粵教版 (2019)

年級： 選擇性必修 第三冊

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