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气体的状态和状态参量热力学温度 气体分子运动特点气体压强的微观意义

气体的状态要用体积、压强、温度等物理量来描述,并把这几个物理量叫做气体的状态参量.

  在国际单位制中,用热力学温标表示的温度叫做热力学温度.

  1. 状态参量

  (1)温度: 从宏观上,温度是表示物体冷热程度的物理量. 从分子动理论的观点来看, 温度是物体内部分子无规则运动的剧烈程度的标志, 温度的高低和分子的平均动能相对应.

  温度要用温标来表示. 常用的温标有两种:摄氏温标和热力学温标. 两种温标的主要区别是零度的选取. 摄氏温标的零摄氏度为一个大气压下冰水混合物的温度,热力学温标的零度比摄氏温标的零点低273.15℃. 两种温标单位大小相同,它们之间的关系为

               T=273K+t

  式中T表示热力学温度,单位是开尔文,符号是K,t表示摄氏温度,单位是摄氏度,符号是℃.

  (2)体积: 体积是一个几何参量,由于气体分子可以自由移动,因而气体总要充满整个容器. 气体的体积也就等于气体所充满的容器的容积. 体积用V表示,在国际单位制中,体积的单位有m3、L、mL等.它们之间的关系是:

           1 m3=103 L,1 L=103 mL

  (3) 压强: 压强是一个力学参量,在一个容器中,气体对器壁有压力,这是气体分子频繁地碰撞器壁而产生的. 气体作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强.

  在地球周围的大气,虽然没有在“容器”中,但由于整个大气压的重力作用,也要产生压强,这个压强叫做大气压.

  压强用p表示,在国际单位制用,压强的单位是帕斯卡,符号是Pa. 在实际应用中,也有用“标准大气压”和“厘米汞柱(或毫米汞柱)”来表示压强的. 它们之间的关系是

     1 atm=1.013×105 Pa,1 mmHg=133 Pa,1 atm=76 cmHg.

  式中atm是标准大气压,mmHg(cmHg)是毫米汞柱高(厘米汞柱高).

  2. 气体的状态

  气体的状态用温度、压强和体积三个状态参量来描述. 对于一定质量的气体来说, 温度、压强和体积分别等于多大,就表示气体处于什么状态之中,温度、压强和体积若不发生变化,说明气体状态不变,若其中有任何一个量发生变化,另外两个量至少有一个发生变化,说明气体状态发生了变化,同时也说明了三个参量之间存在着一定关系.

难点突破:

气体压强的微观解释:由于大量分子不断频繁地碰撞器壁而使器壁受到一
个持续的压力,单位面积器壁上受到的压力就是压强. 由于气体分子碰撞器壁时对器壁的作用力的分子的速度及分子的数密度有关, 而温度的高低标志着分子运动的激烈程度,一定质量的气体体积的大小决定了气体分子数密度,所以一定质量气体的压强与气体的温度和体积有关.

例题2-1 图2-1所示,U形管封闭端内有一部分气体被水银封柱,已知大气压为p0,则被封部分气体的压强p为(  )(以汞柱为单位)

    A. p0+h2    B. p0-h1   C. p0-(h1+h2)  D. p0+h2-h1

             



例题2-2 如图2-2所示,一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置,金属圆板A的上表面是水平的,下表面是倾斜的,下表面与水平面的夹角是θ,圆板的质量为M,不计圆板与容器内壁之间的摩擦. 若大气压强为p0,则被圆板封闭在容器中的气体的压强p等于(  )

     

      



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