高中物理 模块要点回眸 第15点 气体压强的微观解释素材 新人教版选修3-3（通用） 3页

第15点　气体压强的微观解释 ‎ ‎1．产生原因：气体的压强是由于大量的气体分子频繁地碰撞容器壁而产生的．‎ 大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞产生气体的压强，单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但是大量分子频繁的碰撞器壁，就对器壁产生持续、均匀的压力，所以产生了气体压强．‎ ‎2．气体的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力．‎ ‎3．决定气体压强大小的因素 ‎(1)宏观上：由理想气体状态方程＝C可知，气体压强由气体的体积和温度确定．‎ ‎(2)微观上：气体压强由气体分子数密度和平均动能决定．一方面，气体分子数密度(即单位体积内气体分子的数目)大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就多；另一方面，气体的温度高，气体分子的平均动能就大，气体分子与器壁的碰撞(可视作弹性碰撞)给器壁的平均冲力就大．‎ 对点例题　对于一定质量的理想气体，当它们的压强和体积发生变化时，下列说法正确的是(　　)‎ A．压强和体积都增大时，其分子平均动能不可能不变 B．压强和体积都增大时，其分子平均动能有可能减小 C．压强增大，体积减小时，其分子平均动能一定不变 D．压强减小，体积增大时，其分子平均动能可能增大 解题指导　质量一定的理想气体，分子总数不变，体积增大，单位体积内的分子数减小；体积减小，单位体积内的分子数增大，根据气体的压强与单位体积内的分子数和分子的平均动能有关，可判知A、D选项正确，B、C选项错误．‎ 答案　AD 技巧点拨　对于这类定性判断的问题，可从两个角度进行分析：一是从微观角度分析；二是从理想气体状态方程角度分析．下面再从理想气体状态方程的角度分析，对于选项A、B，由＝C，p↑，V↑，故推出T↑，因此分子平均动能变大，故选项A对，B错，同理选项C错，D对．‎ ‎1．下列说法正确的是(　　)‎ A．气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力 B．气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均冲力 C．气体分子热运动的平均动能减小，气体的压强一定减小 D．单位体积的气体分子数增加，气体的压强一定增大 答案　A 解析　气体对器壁的压强是由于大量气体分子对器壁的碰撞形成的，是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力，也可以理解为大量气体分子单位时间作用在器壁单位面积上的冲力，所以选项A正确，B错误．气体分子的热运动的平均动能减小，说明气体的温度降低，但由于不知气体的体积变化情况，所以也就无法判断气体的压强是增大还是减小，故选项C错误．气体的压强不但与单位体积内的分子数有关，还与气体分子热运动的平均速率有关，即与气体的温度有关，故选项D错误．‎ ‎2．一定质量的某种气体，当它的压强变为原来的3倍、体积减小为原来的一半时，其热力学温度变为原来的多少？试从压强和温度的微观意义进行说明．‎ 答案　倍　说明见解析 解析　设原来气体的压强为p0，体积为V0，热力学温度为T0，则末状态压强变为3p0，体积变为，由理想气体的状态方程＝，得T2＝T0‎ ‎.从微观角度，气体的压强跟两个因素有关：一个是分子的平均动能；一个是气体分子的密集程度．当仅有体积减小为原来的一半时，气体分子的密集程度变为原来的两倍，这时气体的压强相应地变为原来的两倍，但还不能满足题意(题目要求压强变为原来的3倍)，这时，只能要求从另外一个因素考虑，即增加气体分子的平均动能．而气体分子的平均动能是由温度来决定的，即应升高温度．根据计算，气体的热力学温度应变为原来的1.5倍，这时压强便在两个因素(体积减小——分子密集程度增大，温度升高——分子的平均动能增大)共同作用下变为原来的3倍．‎