16.4气体-2024年高考物理一轮复习100考点100讲

2024年高考一轮复习100考点100讲 第16章 热学 第16.4讲 气体 【知识点精讲】 1．气体的分子动理论 (1)气体分子间的作用力：气体分子之间的距离远大于分子直径，气体分子之间的作用力十分微弱，可以忽略不计，通常认为，气体分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，不受力而做匀速直线运动，气体充满它能达到的整个空间。 (2)气体分子的速率分布：表现出“中间多，两头少”的统计分布规律。 (3)气体分子的运动方向：气体分子的运动是杂乱无章的，但向各个方向运动的机会均等。 (4)气体分子的运动与温度的关系：温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，速率的平均值也是确定的，温度升高，气体分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大。 2. 估算气体分子间的距离 气体分子间的间隙不能忽略，设想气体分子均匀分布，且每个气体分子平均占有的空间为一个小立方体，气体分子间的距离就等于小立方体的边长，如图所示。每个气体分子平均占有的空间体积 ,分子间的距离。 3. 气体压强 （1）气体压强的微观解释 对于单个分子来说，这种撞击是间断的、不均匀的，但是对于大量分子总的作用来说，就表现为连续和均匀的了。器壁单位面积上受到的压力，就是气体的压强③。 （2）.气体压强的产生原因：大量气体分子对器壁的碰撞。 （3）决定气体压强的因素： 微观上决定于分子的平均速率和分子的数密度；宏观上决定于气体的温度和体积。 4．理想气体 (1)宏观上讲，理想气体是指在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体，实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下，可视为理想气体。 (2)微观上讲，理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，所以理想气体无分子势能。[注4] 理想气体是理想化的物理模型，一定质量的理想气体，其内能只与气体温度有关，与气体体积无关。 5．气体实验定律 玻意耳定律 查理定律 盖—吕萨克定律 内 容 一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比 一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比 一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比 表 达 式 p1V1＝p2V2 ＝或 ＝ ＝或 ＝ 图 象 6．理想气体的状态方程 一定质量的理想气体的状态方程：＝或＝C。 【方法归纳】 .气体压强的求解方法 （1）平衡状态下气体压强的求法 力平衡法 选取与气体接触的液柱（或活塞）为研究对象进行受力分析，得到液柱（或活塞）的受力平衡方程，求得气体的压强 等压面法 在连通器中，同一种液体（中间不间断）同一深度处压强相等。液体内深处压强，为液面上方的压强 液片法 选取假想的液体薄片（自身重力不计）为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，消去面积，得到液片两侧压强相等方程，求得气体的压强 （2）加速运动系统中封闭气体压强的求法 恰当地选取与气体接触的液柱（或活塞）为研究对象，进行受力分析，然后依据牛顿第二定律列式求封闭气体的压强，把压强问题转化为力学问题求解。 2.典例分析 模型 模型分类 图示 求解方法 带活塞汽缸模型 汽缸开口向上 对活塞，受力平衡：，则压强： 汽缸开口向下 对活塞，受力平衡：，则压强： 汽缸开口水平 对活塞，受力平衡：，则压强： 活塞上放置物体 以活塞为研究对象，受力如图乙所示。由平衡条件，得：，即： 水银柱模型 开口向上 对水银柱，受力平衡，类似开口向上的汽缸：。又由：，则压强： 类似开口向上的弯管 压强： 开口向下 对水银柱，受力平衡，类似开口向下的汽缸：。又由：，则压强： 类似开口向下的弯管 压强： 水平放置 对水银柱，受力平衡，类似开口水平的汽缸： 双液柱封闭气体 同种液体在同一深度的压强相等，在连通器中，灵活选取等压面，利用两侧压强相等求解气体压强。如图所示，两处压强相等。故有从右侧管看，有 玻璃管倾斜 沿斜面方向：，则压强： 【最新高考题精练】 1. （2023高考全国乙卷） 对于一定量的理想气体，经过下列过程，其初始状态的内能与末状态的内能可能相等的是（　　） A. 等温增压后再等温膨胀 B 等压膨胀后再等温压缩 C. 等容减压后再等压膨胀 D. 等容增压后再等压压缩 E. 等容增压后再等温膨胀 2 （2023学业水平等级考试上海卷）一个绝热密闭容器，装有一定质量的气体。容器以一定速度平移时，突然施加外力使其停止，容器中的气体温度 ，气体分子碰撞容器壁的剧烈程度 （选填：“变大”、“变小”或“不变”） 2. （2022高考上海）将一个乒乓球浸没在水中，当水温升高时，球内