第11.1节 气体的状态-2024-2025学年高二物理同步学与练（沪科版2020上海选择性必修第三册）.docx

气体、液体、固体

11.1气体的状态

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知识要点

难易度

1.气体的宏观状态参量：体积、温度、压强

2.热力学温标：T=t＋273K

3.小液片分析法、平衡力分析法

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??知识精讲

一、气体宏观状态的描述

1.气体的宏观状态用体积（V）、温度（T）、压强（p）来描述。

例如：某钢瓶容积为100L，其内煤气温度为20℃时的气压为5atm。

2.热平衡

将两个温度不同的系统互相接触，这两个系统的状态都会变化，热的变冷，冷的变热。

经过一段时间后，这两个系统的状态不再变化，达到平衡，不再进行热传递，这种平衡叫做热平衡。

处于热平衡状态的两个系统具有相同的温度，即两个系统不再变化的状态参量是温度T。

3.温标和温度

为了定量地描述温度，就必须建立温标。常用的温标有摄氏温标、热力学温标等。

温度是描述物体冷热程度的宏观物理量，对应于微观的分子平均动能。

4.热力学温标

热力学温度：用热力学温标表示的温度，用符号T表示。

单位是开尔文(K)，简称开，它是国际单位制中七个基本量之一。

热力学温度和摄氏温度的关系：T=t＋273K?T=?t

绝对零度也叫低温极限，即T=0K，不可能达到0K，对应于微观的分子平均动能是0。

5.气体压强

定义：P=FS国际单位是帕斯卡(Pa)

气体压强通常用厘米汞柱（cmHg）、标准大气压（atm）表示，1atm=76chHg=1.013×105Pa。

实验模拟：如下图所示，把台秤的托盘翻过来放置，将若干小钢珠(或黄豆)连续倒向托盘。小钢珠与托盘撞击后全部都被反弹开，但由于许多小钢珠不断地撞击托盘，托盘就受到一个持续的压力，台秤就会指示这一压力。（雨滴落到伞面，对伞面产生一定压力是相同现象）

气体的压强的产生：气体分子频繁地碰撞容器壁，形成对各处各方向均匀的持续的压力而产生的。

影响气体压强的因素：

(1)微观：分子的质量、分子运动的速度和单位时间内撞击单位面积器壁的分子数等有关；

(2)宏观：温度、体积有关。

气体的压强的特点：同一容器中的气体的压强向各个方向的大小都相等，不随深度变化而变化。

??考点题型

考点01：计算密封气体的压强

解题方法(1)：小液片分析法。

在液柱中界面和相等高度的合适地方，假设存在一个小液片，分析小液片受力情况求解。

解题方法(2)：小液片分析法。

根据平衡力或建立牛顿第二定律建立方程分析求解,通常选择活塞等为研究对象。

例1.外界大气压为P0，计算下列情况下密封气体的压强。

(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)

(8)(9)(10)(11)(12)(13)(14)(15)

答案：(1)P0(2)P0+ρgh(3)P0-ρgh(4)P0+ρghsinθ(5)P0-ρghsinθ(6)P0-ρgh(7)P0+ρgh

(8)P0+ρgh(9)P0-ρgh(10)P0+ρgh(11)P0+MgS(12)P0-FS(13)P0-MgS

(14)P0-MgS气缸重力Mg(15)P0+MgS活塞重力Mg，

解析：取小液片、活塞为对象进行受力分析。

例2.如图所示，一个横截面积为S的内壁光滑圆筒形容器竖直固定放置，容器中静止的金属圆板A的上表面水平，下表面倾斜，下表面与水平面的夹角为。已知圆板质量为M，大气压强为，则容器内气体压强等于（）

A. B.C. D.

答案：A

解析：以活塞为研究对象分析受力：重力Mg、外界大气压力p0S，气缸壁的压力N和气缸内气体的压力F；

其中，根据平衡条件得p0S+Mg=Fcosα，联立得故选A。

??巩固练习

1.下列单位，属于国际单位制中基本单位的是（ ）

（A）牛顿 （B）开尔文（C）焦耳 （D）特斯拉

答案：B

2.某日气温最低为﹣2℃、最高为7℃，用热力学温标表示该日的最大温差是（ ）

（A）5K （B）278K （C）9K （D）282K

答案：C

解析：?T=?t

3.在国际单位制中，压强的单位为帕（Pa），用基本单位表示1Pa等于（ ）

（A）1cmHg（B）1atm（C）1kgms2（D）

答案：C

解析：由公式推导导出单位：p=FS=maS，所以C正确。

4.如图，由于下落的许多小钢珠不断地撞击托盘，托盘就受到一个持续的压力，这个现象可以类比说明（）

（A）气