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气体压强的微观意义

一、气体压强的微观意义

1．决定气体压强的因素

气体压强由气体分子的数密度（即单位体积内气体分子的数目）和平均动能共同决定。

2．气体压强的两种解释

⑴微观解释

如果气体分子的数密度大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就多；如果气体的

温度高，气体分子的平均动能就大，每个气体分子与器壁的碰撞（可视为弹性碰撞）冲力就

大，从另一方面讲，气体分子的平均速率大，在单位时间里撞击器壁的次数就多，累计冲力

就大。

⑵宏观解释

气体的体积增大，分子的数密度变小。在此情况下，如温度不变，气体压强减小；如温度降

低，气体压强进一步减小；如温度升高，则气体压强可能不变，可能变化，由气体的体积变

化和温度变化两个因素哪一个起主导地位来定。

典例精讲

【例2.1】（西安模拟）下列五幅图分别对应五种说法，其中正确的是（）

A．小草上的露珠呈球形是由于液体表面张力的作用

B．分子间的距离为r时，分子势能处于最小值

0

C．微粒运动就是物质分子的无规则热运动，即布朗运动

D．食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的

E．猛推活塞，密闭的气体温度升高，压强变大，外界对气体做正功

【分析】露珠呈球形的主要原因是液体表面张力的作用；布朗运动是固体小颗粒的运动，间

接反映分子无规则运动；当分子间的距离大于r0，分子力表现为引力，当分子间的距离小

于r0，分子力表现为斥力；晶体表现为各向异性；根据热力学第一定律可知气体绝热压缩

要升温．

【解答】解：A、小草上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力的作用，故A正确；

B、当两个相邻的分子间距离为r时，它们间相互作用的引力和斥力大小相等，分子力的合

0

力为零，而分子力做功等于分子势能的减小量，故分子间的距离为r时，分子势能处于最

0

小值，故B正确；

C、微粒的运动不是分子的运动，布朗运动是固体小颗粒的运动，间接反映分子无规则运动，

故C错误；

D、晶体各个方向上的物理性质表现为各向异性，即各个方向不同，故食盐晶体的物理性质

沿各个方向不都是一样，故D错误；

E、猛推活塞，密闭的气体被绝热压缩，故内能增加，温度升高，注意是外界对封闭气体做

功，故E正确；

故选：ABE。

【例2.2】（海淀区校级期中）物理学中有些运动可以在三维空间进行，容器边长为L；而在

某些情况下，有些运动被限制在平面（二维空间）进行，有些运动被限制在直线（一维空间）

进行。大量的粒子在二维空间和一维空间的运动，与大量的粒子在三维空间中的运动在力学

性质上有很多相似性，但也有不同。物理学有时将高维度问题采用相应规划或方法转化为低

纬度问题处理。有时也将低纬度问题的处理方法和结论推广到高维度。我们在曲线运动、力、

动量等的学习中常见的利用注意分解解决平面力学问题的思维，本质上就是将二维问题变为

一维问题处理的解题思路。

若大量的粒子被限制在一个正方形容器内，容器边长为L，每个粒子的质量为m，单位面积

内的粒子的数量n为恒量，为简化问题，我们简化粒子大小可以忽略，粒子之间出碰撞外

0

没有作用力，气速率均为v，且与器壁各边碰撞的机会均等，与容器边缘碰撞前后瞬间，粒

子速度方向都与容器边垂直，且速率不变。

a．请写出这种情况下粒子对正方形容器边单位长度上的力f（不必推到）；

0

B．这种情况下证还会有∝的关系吗？给出关系需要说明理由。

【分析】一个粒子与器壁碰撞一次由动量定理：I＝mv﹣（﹣mv）＝2mv，在△t时间内打

2

到器壁单位面积的粒子数：N＝nv△t，由动量定理：f△t＝NI，可以求得解得f＝2nmv；

考虑单位长度，△t时间内达到容器壁的粒子数1×v△tn，其中粒子有均等的概率与容器各