压强的微观意义
五、气体、液体压强与大气压的区别 气体、
气体压强由气体分子的无规则运动持续撞击容 气体压强由气体分子的无规则运动持续撞击容 压强由气体分子的无规则运动持续撞击 器壁产生， 器壁产生，与气体状态无关 液体压强由液体的重力产生， 液体压强由液体的重力产生，完全失重状态下 压强由液体的重力产生 液体压强消失 大气压宏观来看是由于大气层的重力产生. 大气压宏观来看是由于大气层的重力产生. 宏观来看是由于大气层的重力产生
玻意耳定律的微观解释： 玻意耳定律的微观解释： T不变 不变 V减小 减小 分子平均动能不变， 分子平均动能不变，平均每 个分子对器壁的撞击力不变 分子密度增大
单位时间内撞击容器单位面积的分子数增多 气体压强增大。 气体压强增大。
四、对气体实验定律的微观解释
玻意耳定律( 1.玻意耳定律(等温变化) 玻意耳定律 等温变化) p V =p V
三、气体压强的微观意义
密闭容器中的气体对器壁有压强， 密闭容器中的气体对器壁有压强，且对 各个器壁的压强相等。 各个器壁的压强相等。气体压强究竟是如何 产生的呢？ 产生的呢？
1.气体压强的概念： 1.气体压强的概念： 气体压强的概念 ——就是气体对于容器器壁的压强 ——就是气体对于容器器壁的压强 2.气体压强的产生原因 微观解释）： 气体压强的产生原因（ 2.气体压强的产生原因（微观解释）： ——大量分子频繁地碰撞器壁 ——大量分子频繁地碰撞器壁，对器壁产生持 大量分子频繁地碰撞器壁， 均匀的压力， 续、均匀的压力，产生压强 3.气体压强的微观意义 气体压强的微观意义： 3.气体压强的微观意义： —— 大量气体分子作用在器壁单位面积上的 平均作用力
V1 V 2 3.盖 吕萨克定律(等压变化) 3.盖-吕萨克定律(等压变化) T = T 1 2
一定质量的气体 ,温度升高 ,分子的平均动能增大, 分子的平均动能增大,
分子的密集程度减少, 压强有增大的趋势; 压强有增大的趋势; 体积增大 ,分子的密集程度减少, 压强有减小的趋势. 当两个相反的趋势相互抵消时, 压强有减小的趋势. 当两个相反的趋势相互抵消时, 则保持压强不变 则保持压强不变
1
1
2
2
分子的平均动能不变 一定质量的气体，温度不变 ----分子的平均动能不变 一定质量的气体， 体积减小， 体积减小， 分子的密集程度越大，.查理定律(等容变化) 查理定律
p1 p2 = T1 T2
分子的密集程度不变 一定质量的气体， 一定质量的气体， 体积不变 -----分子的密集程度不变 温度升高时 分子的平均动能增加，压强越大 温度升高时， 分子的平均动能增加，
你认为气体压强的大小微观上与什么有关? 你认为气体压强的大小微观上与什么有关 微观上与什么有关 并类比说明原因。 并类比说明原因。
4.影响气体压强的两个因素: 影响气体压强的两个因素: 影响气体压强的两个因素
分子质量 分子的平均动能
微观角度
分子速率 分子数密度
宏观角度
体积
温度
四、对气体实验定律的微观解释
2020-2021学年鲁科版(2019)选择性必修第三册 1.4科学探究：气体压强与体积的关系 学案
2020-2021学年鲁科版（2019）选择性必修第三册1.4科学探究：气体压强与体积的关系学案学习目标：1.[物理观念]知道描述气体状态的三个物理量． 2.[科学思维]知道气体压强产生的原因和决定压强的因素． 3.[科学探究]体验气体等温变化规律的探究过程． 4.[科学思维]了解气体压强、温度、体积变化规律的研究方法．一、状态参量1．热力学系统：由大量分子组成的研究对象．2．外界：系统之外与系统发生相互作用的其他物体．3．状态参量：为确定系统的状态所需要的一些量，如体积、压强、温度等．4．温标：定量描述温度的方法(1)摄氏温标：一种常用的表示温度的方法，规定标准大气压下冰的熔点为0 ℃，水的沸点为100 ℃．在0 ℃刻度与100 ℃刻度之间均匀分成100等份，每份算作1 ℃．(2)热力学温标：现代科学中常用的表示温度的方法，热力学温标也叫“绝对温标”．二、气体压强的微观意义1．产生原因气体的压强是由气体中大量做无规则运动的分子对器壁频繁持续地碰撞产生的．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．2．从微观角度来看，气体压强的决定因素(1)一个是气体分子的平均动能．(2)一个是分子的密集程度．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)热力学温标的零度为－273.15 ℃，叫绝对零度．(√)(2)在绝对零度附近分子已停止热运动．(×)(3)气体的压强是由气体分子的重力而产生的．(×)(4)密闭容器内气体的压强是由于气体分子频繁碰撞容器壁产生的．(√)(5)一定质量的气体压强跟体积成反比．(×)(6)一定质量的气体压强跟体积成正比．(×)2．描述气体状态的参量是指( )A．质量、温度、密度B．温度、体积、压强C．质量、压强、温度D．密度、压强、温度B [气体状态的参量是指温度、压强和体积，B对．]3．一端封闭的玻璃管倒插入水银槽中，管竖直放置时，管内水银面比管外高h cm，上端空气柱长为L cm，如图所示，已知大气压强为H cmHg，此时封闭气体的压强是________cmHg．[解析] 取等压面法，选管外水银面为等压面，则由p气＋p h＝p0得p气＝p0－p h，即p H－h) cmHg．气＝([答案] H－h气体压强的微观意义试用气体分子热运动的观点解释：在炎热的夏天，打足了气的汽车轮胎在日光的曝晒下容易胀破．提示：在日光曝晒下，胎内气体温度显著升高，气体分子热运动加剧，分子的平均动能增大，使气体压强进一步加大，这样气体的压强一旦超过轮胎的承受能力，轮胎便胀破．1．产生原因单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但是大量分子频繁地碰撞器壁，就对器壁产生持续、均匀的压力．气体的压强等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力．2．决定气体压强大小的因素(1)微观因素①气体分子的密集程度：气体分子密集程度(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，气体压强就越大．②气体分子的平均动能：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)给器壁的冲力就大；从另一方面讲，分子的平均速率大，在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就多，累计冲力就大，气体压强就越大．(2)宏观因素①与温度有关：温度越高，气体的压强越大．②与体积有关：体积越小，气体的压强越大．(3)气体压强与大气压强不同大气压强由重力而产生，随高度增大而减小．气体压强是由大量分子频繁撞击器壁产生的，大小不随高度而变化．【例1】如图所示，两个完全相同的圆柱形密闭容器，甲中恰好装满水，乙中充满空气，则下列说法中正确的是(容器容积恒定)( )甲乙A．两容器中器壁的压强都是由于分子撞击器壁而产生的B．两容器中器壁的压强都是由所装物质的重力而产生的C．甲容器中p A>p B，乙容器中p C＝p DD．当温度升高时，p A、p B变大，p C、p D也要变大C [甲容器压强产生的原因是由于液体受到重力作用，而乙容器压强产生的原因是气体分子撞击器壁产生，液体的压强p＝ρgh，h A>h B，可知p A>p B，而密闭容器中气体压强各处均相等，与位置无关，p C＝p D，当温度升高时，p A、p B不变，而p C、p D增大，故C正确．]气体压强的分析技巧(1)明确气体压强产生的原因——大量做无规则运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞．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．(2)明确气体压强的决定因素——气体分子的密集程度与平均动能．[跟进训练]1．教室内的气温会受到室外气温的影响，如果教室内上午10时的温度为15 ℃，下午2时的温度为25 ℃，假设大气压强无变化，则下午2时与上午10时相比较，房间内的( ) A．空气分子密集程度增大B．空气分子的平均动能增大C．空气分子的速率都增大D．空气质量增大B [温度升高，气体分子的平均动能增大，平均每个分子对器壁的冲力将变大，但气压并未改变，可见单位体积内的分子数一定减小，故A、D项错误，B项正确；温度升高，并不是所有空气分子的速率都增大，C项错误．]封闭气体压强的计算(1)如图所示，C 、D 液面水平且等高，液体密度为ρ，重力加速度为g ，其他条件已标于图上，试求封闭气体A 的压强．(2)在图中，汽缸置于水平地面上，汽缸横截面积为S ，活塞质量为m ，设大气压强为p 0，重力加速度为g ，试求封闭气体的压强．提示：(1)同一水平液面C 、D 处压强相同，可得p A ＝p 0＋ρgh ．(2)以活塞为研究对象，受力分析如图，由平衡条件得mg ＋p 0S ＝pS ，则p ＝p 0＋mgS．1．静止或匀速运动系统中压强的计算方法(1)参考液片法：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，建立受力平衡方程消去面积，得到液片两侧压强相等，进而求得气体压强．例如，图中粗细均匀的U 形管中封闭了一定质量的气体A ，在其最低处取一液片B ，由其两侧受力平衡可知(p A ＋p h 0)S ＝(p 0＋p h ＋p h 0)S ，即p A ＝p 0＋p h ．(2)力平衡法：选取与封闭气体接触的液柱(或活塞、汽缸)为研究对象进行受力分析，由F 合＝0列式求气体压强．(3)连通器原理：在连通器中，同一种液体(中间液体不间断)的同一水平液面上的压强相等，如图中同一液面C 、D 处压强相等，p A ＝p 0＋p h ．2．容器加速运动时封闭气体压强的计算当容器加速运动时，通常选与气体相关联的液柱、汽缸或活塞为研究对象，并对其进行受力分析，然后由牛顿第二定律列方程，求出封闭气体的压强．如图所示，当竖直放置的玻璃管向上加速运动时，对液柱受力分析有：pS －p 0S －mg ＝ma 得p ＝p 0＋m g ＋a S．【例2】 如图所示，一个横截面积为S 的圆筒形容器竖直放置，金属圆板的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为θ，圆板的质量为m ，不计圆板与容器内壁的摩擦．若大气压强为p 0，则被圆板封闭在容器中的气体的压强等于( )A ．p 0＋mg cos θSB ．p 0cos θ＋mgS cos θ C ．p 0＋mg cos 2θS D ．p 0＋mg SD [为求气体的压强，应以封闭气体的圆板为研究对象，分析其受力，如图所示．由物体的平衡条件得在竖直方向上，p Scos θ·cos θ＝p 0S ＋mg ，解得：p ＝p 0＋mg S，所以正确选项为D ．] [跟进训练]2．求图中被封闭气体A 的压强，图中的玻璃管内都灌有水银．大气压强p 0＝76 cmHg ．(p 0＝1.01×105 Pa ，g ＝10 m/s 2)(1) (2) (3)[解析] (1)p A ＝p 0－p h ＝76 cmHg －10 cmHg ＝66 cmHg ．(2)p A ＝p 0－p h ＝76 cmHg －10×sin 30° cmHg＝71 cmHg ．(3)p B ＝p 0＋ph 2＝76 cmHg ＋10 cmHg ＝86 cmHg ，p A ＝p B －ph 1＝86 cmHg －5 cmHg ＝81 cmHg ．[答案] (1)66 cmHg (2)71 cmHg (3)81 cmHg探究气体实验定律1．实验原理与方法以玻璃管内封闭的气体为研究对象，可由气压计读出管内气体的压强，从玻璃管的刻度上直接读出管内气体的体积．在保持气体温度不变的情况下，改变气体的体积，测量多组数据即可研究气体压强与体积之间的关系．2．实验器材气压计、玻璃管、铁架台、活塞等．3．实验步骤(1)密封一定质量的气体．(2)改变气体的体积，记录气体长度和该状态下压强的大小．4．数据处理次数1234 5压强/×105Pa体积/L压强×体积5在误差允许的范围内，温度不变时，一定质量的气体压强p和体积V成反比．6．误差分析(1)体积测量引起的误差．(2)不能保持温度不变．(3)有漏气现象．7．注意事项(1)为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是注射器活塞上涂润滑油．(2)为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是移动活塞要缓慢和不能用手握住注射器封闭气体部分．【例3】如图所示为“用DIS研究在温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”实验装置图．(1)图中，实验器材A是________．(2)一同学在两次实验中测得不同的(p、V)数据，发现p和V的乘积明显不同．若此同学的实验操作均正确，则造成此结果的可能原因是：________；________．(3)为了保持注射器内气体的温度不变，实验中采取的主要措施有：避免用手握住注射器封闭有气体的部分；________．[解析] (1)本实验需要测量气体的体积和压强，体积由注射器的刻度直接读出，而实验器材A是压强传感器，可测出压强．(2)p和V的乘积明显不同，可能是由于环境温度不同，导致气体的温度T不同造成的，也可能是由于注射器内气体的质量不同造成的．(3)为了保持注射器内气体的温度不变，推拉活塞要缓慢．[答案] (1)压强传感器(2)环境温度不同注射器内气体的质量不同(3)推拉活塞要缓慢[跟进训练]3．在“用DIS研究在温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”实验中，下列操作错误的是( )A．推拉活塞时，动作要慢B．推拉活塞时，手不能握住注射器含有气体的部分C．压强传感器与注射器之间的软管脱落后，应迅速重新装上继续实验D．活塞与针筒之间要保持气密性C [本实验条件是温度不变，推拉活塞时，动作要慢，用手握住注射器含有气体的部分，会使气体温度升高，故手不能握住注射器，故选项A、B正确；研究的是一定质量的气体，压强传感器与注射器之间的软管脱落后，气体质量发生变化，故选项C错误；研究的是一定质量的气体，要保持气体的气密性良好，故选项D正确．]1．(多选) 下列关于热力学温度的说法正确的是( )A．－33 ℃＝240 KB．温度变化1 ℃，也就是温度变化1 KC．摄氏温度与热力学温度都可能取负值D．温度由t℃升至2t℃，对应的热力学温度升高了273 K＋tAB [T＝273 K＋t，由此可知：－33 ℃＝240 K，A正确，同时B正确；D中初态热力学温度为273 K＋t，末态为273 K＋2t，温度变化t K，故D错；对于摄氏温度可取负值的范围为0 ℃到－273 ℃，因绝对零度达不到，故热力学温度不可能取负值，故C错．] 2．在探究气体压强与体积的关系实验中，下列四个因素对实验的准确性影响最小的是( )A．针筒封口处漏气B．采用横截面积较大的针筒C．针筒壁与活塞之间存在摩擦D．实验过程中用手去握针筒B [该实验前提是气体的质量和温度不变，针筒封口处漏气，则质量变小，用手握针筒，则温度升高，所以选项A、D错误；实验中我们只是测量空气柱的长度，不需测量针筒的横截面积，选项B正确；活塞与筒壁的摩擦对结果没有影响的前提是不考虑摩擦产生的热，但实际上由于摩擦生热，会使气体温度升高，影响实验的准确性，选项C错误．] 3．如图所示，U形管封闭端内有一部分气体被水银封住，已知大气压为p0，则被封部分气体的压强p(以汞柱为单位)为( )A．p0＋h2B．p0－h1C．p0－(h1＋h2) D．p0＋h2－h1B [p＝p0－p h，因以汞柱为单位，p＝p0－h1．故选项B正确．]4．(多选)关于密闭容器中气体的压强，下列说法不正确的是( )A．是由气体受到的重力产生的B．是由大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的C．压强的大小只取决于气体分子数量的多少D．容器运动的速度越大，气体的压强也越大ACD [气体的压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的，A错误，B正确；压强的大小取决于气体分子的平均动能和分子的密集程度，与物体的宏观运动无关，C、D错误．] 5．如图所示，在用DIS探究一定质量的气体，在温度不变时压强与体积的关系实验中，用一个带刻度的注射器及计算机辅助系统来探究气体的压强和体积关系．(1)实验中应保持不变的状态参量是________．(2)实验过程中，下列说法正确的________．A．推拉活塞时，动作要快，以免气体进入或漏出B．推拉活塞时，手不可以握住整个注射器C．必须测量所封闭气体的质量D．在活塞上涂上润滑油，保持良好的密封性[解析] (1)实验研究的对象是注射器内密闭的气体，实验中应保持不变的参量是气体温度．(2) 推拉活塞时，动作要慢，使其温度与环境保持一致，故A错误；推拉活塞时，手不能握住注射器，防止手对其起加热作用，从而保证气体的温度不变，故B正确；本实验只要保证一定质量和温度即可，研究的是压强和体积关系，故无须测量封闭气体的质量，故C 错误；活塞与针筒之间要保持润滑，可以减小摩擦，不漏气可以保证气体质量一定，故D 正确．[答案] (1)温度(2)BD。
物理-理想气体压强与温度的微观意义
速度的分子给予面元 的冲量和
dA
x
dI ni mi2xdAdt
vi dt vix dt
p
dI dAdt
ni mi2x
§1.2.2 理想气体的压强
——分子平均平动动能
压强本质上来源于气体分子对器壁的碰撞，是个统计概念， 只对大量分子才有意义。压强大小决定于分子数密度与分子 热运动的平均平动能的乘积。
• 分子自由飞行路程约10 -7 m,分子的每秒平均碰撞次数约1010
§1.1.3 理想气体分子运动的的微观模型
(1) 对单个分子力学性质的假设
■ 分子当作质点，不占体积；分子的线度远小于分子间的平均距离 ■ 分子之间除碰撞的瞬间外，无相互作用力，即忽略分子重力 ■ 分子间和分子与器壁的碰撞是完全弹性的，即碰撞前后总动能不变 ■ 每个分子都遵从经典力学规律
§1.2.3 温度的微观意义
温度是气体分子平均平 动能的度量。
➢ 温度实质上标志着系统分子在质心系中无规则(热)运动的 强度，和物体的整体运动无关 ➢ 温度是统计概念，是大量分子热运动的集体表现 ➢ 气体分子平均平动动能只取决于温度，与分子质量、内部结 构无关
➢ 方均根速率
§1.2.3 温度的微观意义
§1.2 理想气体压强 温度的微观意义
• 气体分子的数密度 31019 个分子/cm3 • 气态难于压缩，表明气体分子靠近时有一定的斥力作用
• 通常情况下，质量相同的气体体积约为液体的1000倍， 表明气体分子之间有一定的间隙，分子间～1000 m/s ；
统计规律有以下几个特点：
■ 只对大量偶然事件才适用
被断定为必然的东西，是由纯粹的偶然性构成的，而所谓偶然的东西，是
一种有必然性隐藏在里面的形式。
压强和温度的微观含义
压强和温度的微观含义
压强（pressure）是指物体上的内部力和外部场作用的总效应，表示物体受到的压力
大小，用“千帕”、“帕”、“毫巴”或“巴”的单位表示。
它的微观含义就是物体内部
充因子（液体，气体）之间的力量准绳，它表明每一个充因子单位（如气体分子）受外场
和内场（如它自身排斥力）影响，外力的大小由它们的数量以及它们的总能量所决定。
从压强的微观角度上讲，它能做的就是衡量充因子的表面是否受到外场的作用。
例如，当小虫子游动在水中上时，它推动着水分子，水分子之间的外场作用便产生了一个推动力。
这种外部场造成的推动力有时也被称为压力，它是一种流体内部物质互相之间作用的总效应，其和温度都很重要。
温度（temperature）是表示物体内部每个分子能量总和的物理学量，用“摄氏度”
把温度值以单位表示，它描述了物质内部分子运动的热能状态，表示热能的多少及物质的
温度。
在微观角度看，温度是物质内部分子能量的总和，也就是分子运动本身所表示的一种
状态。
当温度越高时，分子运动能量也就会越高，产生更多的动能，温度会上升，温度也
可以被视为能量分布上的偏差。
温度受湿度的影响会发生变化，但它们的基本原理是一样的，温度的变化是由分子运
动能量的积累决定的，当温度升高时，分子运动能量增加，温度也会相应增加，这就是温
度的微观含义。
压强的微观意义
压强的微观意义压强是物体受到的单位面积上的力的量度。
它描述了单位面积上受到的力的大小。
在微观尺度上，压强可以用来描述分子或原子对物体表面施加的压力。
本文将从微观意义出发，探讨压强在不同领域的应用和重要性。
在物理学中，压强是描述物体受力情况的重要参数。
在微观尺度上，分子和原子之间存在着相互作用力。
当物体表面与气体或液体相接触时，分子或原子会对表面施加压力，这就是压强的微观意义。
压强的大小取决于物体受力的大小和受力面积的大小。
在材料科学中，压强是评估材料力学性能的重要指标。
材料的抗压强度是指材料在受到压力作用时能够承受的最大压强。
通过测量材料在受力过程中的变形情况，可以确定材料的抗压强度。
这对于设计和制造各种结构和设备至关重要。
在生物学中，压强对于理解生物体的功能和行为也具有重要意义。
例如，在人体中，血液通过心脏的收缩而产生压力，将氧气和养分输送到全身各个组织和器官。
这种压力称为血压，是保持人体正常生理功能的关键因素之一。
血压过高或过低都可能导致健康问题。
在地球科学中，压强是研究地球内部结构和地壳运动的重要参考。
地球内部的压力分布对地震、火山喷发等地质灾害的发生和演化起着重要作用。
通过测量地壳的压强分布，可以预测地震活动的可能性，并采取相应的防范措施。
在工程领域中，压强是设计和评估各种结构和设备的关键参数。
例如，在建筑工程中，需要考虑建筑物受到的风压、雨水压力等外部环境因素对建筑物的影响。
通过合理地设计结构和选择材料，可以确保建筑物在各种环境条件下能够承受正常运行所需的压强。
压强作为描述物体受力情况的重要参数，在微观尺度上具有广泛的应用和重要性。
无论是在物理学、材料科学、生物学、地球科学还是工程领域，了解和掌握压强的微观意义都对于解决各种问题和实现各种目标至关重要。
通过合理地利用和控制压强，我们可以更好地理解和改善自然界和人类社会的各种现象和问题。
知识讲解 气体热现象的微观意义
气体热现象的微观意义【学习目标】1．知道气体分子的运动特点，知道气体分子的运动遵循统计规律．2．知道气体压强的微观意义．3．知道三个气体实验定律的微观解释．4．了解气体压强公式和推导过程．【要点梳理】要点一、统计规律1．统计规律由于物体是由数量极多的分子组成的，这些分子并没有统一的运动步调，单独看来，各个分子的运动都是不规则的，带有偶然性，但从总体来看，大量分子的运动却有一定的规律，这种规律叫做统计规律．2．分子的分布密度分子的个数与它们所占空间的体积之比叫做分子的分布密度，通常用n 表示．3．气体分子运动的特点（1）气体分子之间的距离很大，失约是分子直径的10倍．因此除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，气体分子不受力的作用，在空间自由移动．（2）分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向着任何一个方向运动的分子都有，而且向各个方向运动的气体分子数目都相等．（3）每个气体分子都在做永不停息的运动，常温下大多数气体分子的速率都达到数百米每秒，在数量级上相当于子弹的速率．（4）气体分子的热运动与温度的关系○1温度越高，分子的热运动越激烈．○2理想气体的热力学温度T 与分子的平均动能k E 成正比，即：k T aE （式中a 是比例常数），因此可以说，温度是分子平均动能的标志．要点诠释：理想气体没有分子势能，所以其内能仅由温度决定，温度越高，内能越大，温度越低，内能越小．要点二、对气体的微观解释1．气体压强的微观意义（1）气体压强的大小等于气体作用在器壁单位面积上的压力．（2）产生原因：大量气体分子无规则运动碰撞器壁，形成对器壁各处均匀的持续的压力而产生．（3）决定因素：一定气体的压强大小，微观上决定于分子的平均动能和单位体积内的分子数；宏观上决定于气体的温度T 和体积V2．对气体实验定律的微观解释（1）一定质量的气体，分子的总数是一定的，在温度保持不变时，分子的平均动能保持不变，气体的体积减小到原来的几分之一，气体的密度就增大到几倍，因此压强就增大到几倍，反之亦然，所以气体压强与体积成反比，这就是玻意耳定律．（2）一定质量的气体，体积保持不变而温度升高时，分子的平均动能增大，因而气体压强增大，温度降低时，情况相反，这就是查理定律所表达的内容．（3）一定质量的气体，温度升高时要保持压强不变，只有增大气体体积，减小分子的分布密度才行，这就是盖一吕萨克定律所表达的内容．要点三、分子的平均动能1．分子的平均动能物体分子动能的平均值叫分子平均动能．温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大．物体内部各个分子的运动速率是不相同的，所以分子的动能也不相等．在研究热现象时，有意义的不是一个分子的动能，而是物体内所有分子动能的平均值——分子平均动能．物体的温度是大量分子热运动剧烈程度的特征，分子热运动越剧烈，物体的温度越高，分子平均动能就越大，所以说温度是分子平均动能的标志这是对温度这一概念从物体的冷热程度的简单认识，进一步深化到它的微观含义、本质的含义．2．判断气体分子平均动能变化的方法（1）判断气体的平均动能的变化，关键是判断气体温度的变化，因为温度是气体分子平均动能的标志．（2）理解气体实验定律的微观解释关键在于理解压强的微观意义．要点四、宏观、微观的区别与联系1．宏观、微观的区别与联系从宏观上看，一定质量的气体仅温度升高或仅体积减小都会使压强增大，从微观上看，这两种情况有没有什么区别？分析：因为一定质量的气体的压强是由单位体积内的分子数和气体的温度决定的．气体温度升高，即气体分子运动加剧，分子的平均速率增大，分子撞击器壁的作用力增大，故压强增大．气体体积减小时，虽然分子的平均速率不变，分子对容器的撞击力不变，但单位体积内的分子数增多，单位时间内撞击器壁的分子数增多，故压强增大，所以这两种情况下在微观上是有区别的．2．气体压强的公式现在从分子动理论的观点推导气体压强的公式．设想有一个向右运动的分子与器壁发生碰撞（图8-5-1），碰撞前的速率为v ，碰撞前的动量为mv ，碰撞后向左运动。
选修3-3 理想气体状态方程
理想气体状态方程(选修3－3)（一）理想气体定义：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体简化条件：实际气体，在压强不太大（不超过大气压的几倍），温度不太低（不低于零下几十摄氏度）时，可以近似地视为理想气体内能：微观角度——理想气体的内能等于所有分子的总动能宏观角度——一定质量的理想气体，其内能只与温度有关，与体积无关（二）理想气体的状态方程表述：一定质量气体的状态变化时，其压强和体积的乘积与热力学温度的比是个常数表达式：pV/T=C适用条件：质量一定的理想气体（三）气体热现象的微观意义气体压强的微观意义：A、大小及定义：气体压强的大小等于气体作用在器壁单位面积上的压力B、决定因素：气体分子的平均动能；分子的密集度对气体实验定律的微观解释习题1．关于理想气体，下列说法正确的是( )A．理想气体能严格遵守气体实验定律B．实际气体在温度不太高、压强不太大的情况下，可看成理想气体C．实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下，可看成理想气体D．所有的实际气体任何情况下，都可以看成理想气体2．一定质量的理想气体，在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p1、V1、T1，在另一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p2、V2、T2，下列关系正确的是( ) A．p1＝p2，V1＝2V2，T1＝12T2B．p1＝p2，V1＝12V2，T1＝2T2C．p1＝2p2，V1＝2V2，T1＝2T2 D．p1＝2p2，V1＝V2，T1＝2T23．一定质量的理想气体，经历一膨胀过程，这一过程可以用下图上的直线ABC来表示，在A、B、C三个状态上，气体的温度T A、T B、T C相比较，大小关系为( )A．T B＝T A＝T CB．T A>T B>T CC．T B>T A＝T CD．TB<TA＝TC4.如图所示，一定质量的空气被水银封闭在静置于竖直平面的U形玻璃管内，右管上端开口且足够长，右管内水银面比左管内水银面高h，能使h变大的原因是A．环境温度升高B．大气压强升高C．沿管壁向右管内加水银D．U形玻璃管自由下落5.下图中A、B两点代表一定质量理想气体的两个不同的状态，状态A的温度为T A，状态B的温度为T B；由图可知( )A．T B＝2T A B．T B＝4T AC．T B＝6T A D．T B＝8T A6.有两个容积相等的容器，里面盛有同种气体，用一段水平玻璃管把它们连接起来。
参考资料：如何理解大气压强的宏观意义和微观实质
如何理解大气压强的宏观意义和微观实质在中学物理课本中对大气压强的定义是：地球对空气也有吸引作用，因此空气也受重力。
所以象液体对浸在它里面的物体要产生压强一样，空气对浸在它里面的物体也要产生压强，这个压强就叫大气压。
根据气体动理论，气体的压强是由大量作无规则运动的分子跟器壁碰撞产生的。
从本质上讲，大气压也是空气分子在不停地作无规则运动产生的，但它与空气重量有密切关系。
下面我们就讨论这个问题。
地球周围的大气层里，空气分子的无规则运动将使它们均匀分布于所能达到的空间，而受到重力作用而将使空气分子聚集在地面上，在这两种作用达到平衡时，空气分子在大气层内的分布是非均匀的。
在地面附近空气分子的密度大，大气层顶部分子密度小。
根据玻尔兹曼分布律可以导出重力场中空气分子的数密度n 按高度分布规律：10m ghkT n n e -=式中m 1为分子质量、n 0为地面附近（h=0）的气体分子数密度、n 为距地面高度为h 处分子的数密度。
由止式和p nkT =，得：100m ghMghkT RT p n kTe p e --== (1)式中00p n kT =表示h=0处气体的压强。
111/A A m m m N M k R N R R===，其中M 为气体的摩尔质量。
在大气中取一竖直气柱。
为使讨论简单，假设气柱中各处温度相同，对（1）式微分：0Mgh RT Mg pM dp p e dh gdh RT RT-=-=- 由m pV RT M =，得m pM V RTρ==，代入上式，所以： dp gdh ρ=-式中ρ表示空气的密度。
设大气层的高为H ，大气层顶部的气体压强为零。
则： 000Hp dp gdh ρ=-⎰⎰ 00Hp gdh ρ=⎰式中等号左边是地面（h=0）处大气压强P 0的值；右边是地面（h=0）处到大气层顶部的单位截面积上气柱的重量。
上式表明，地面处的大气压强在数值上等于地面到大气层顶部的单位面积上气柱的重量。
气体热现象的微观意义
温度是分子平均动能的标志 T aEk 三、气体压强的微观意义
影响因素:
密集程度(V) 平均动能(T)
四、对气体实验定律的微观解释
【练习1】对于一定质量的气体，如果保持气体的 体积不变，温度升高，那么下列说法中正确的是 （） A.气体的压强增大 B.单位时间内气体分子对器壁碰撞的次数增多 C.每个分子的速率都增大 D.气体分子的密集程度增大
【练习2】对一定质量的理想气体，下列说法正确 的是（ ） A.压强增大，体积增大，分子的平均动能一定增大 B.压强减小，体积减小，分子的平均动能一定增大 C.压强减小，体积增大，分子的平均动能一定增大 D.压强增大，体积减小，分子的平均动能一定增大
T Ek a为比例常数
② 温度越高， 分子的热运动越剧烈； ③ 温度是分子平均动能的标志。
2.气体压强 的微观意义
密闭容器中的气体对器壁有压强，且对各 个器壁的压强相等。气体压强究竟是如何产生 的呢？
1.气体压强的概念： ——就是气体对于容器器壁的压强
2.气体压强的产生原因（微观解释）： ——大量分子频繁地碰撞器壁，对器壁产生
持续、均匀的作用力，从而产生压强 3.气体压强的微观意义：
—— 大量气体分子作用在器壁单位面积上的 平均作用力
【思考】压强的大小可能和什么因素有关？
“大米模拟实验”——气体压强 在某高度， 将大米连续倒在秤盘上 在更高的位置，将大米连续倒在秤盘上， 观察示数
实验现象： 位置越高，台秤的示数越大 结论：大米的动能越大，对秤盘压强越大 类比：气体分子平均动能越大，气体压强越大
3、若在一定条件下某事件可能出现，也可能不出现，
这个事件叫做随机事件
那么随机事件有没有一定的规律呢？
个别随机事件的出现 具有偶然性； 大量随机事件的整体会表现出一定的规律性。 这种规律就是 统计规律。
上海市高一物理下学期《理想气体的状态方程》练习题
A．气体由状态a变到状态c，其内能减少，一定向外界放出了热量
B．气体由状态a变到状态d，其内能增加，一定向外界吸收了热量
C．气体由状态d变到状态b，其内能增加，一定向外界吸收了热量
D．气体由状态b变到状态a，其内能减少，一定向外界放出了热量
2.关于温度的概念，下列说法中正确的是（）
A. 温度是分子平均动能的标志，物体温度越高，则物体的分子的平均动能大
D．先保持体积不变而减少压强，接着保持压强不变而使体积减小
2.一定质量的理想气体，在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p1、V1、T1，在另一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p2、V2、T2，下列关系正确的是（）
A．p1=p2，V1=2V2，T1= T2B．p1=p2，V1= V2，T1= 2T2
A．ab过程中气体体积不断减小
B．bc过程中气体体积不断减小
C．cd过程中气体体积不断增大
D．da过程中气体体积不断增大
6．如图所示，均匀玻璃管开口向上竖直放置，管内有两段水银柱，封闭着两段空气柱，两段空气柱长度之比L2：L1＝2：1，两水银柱长度之比为LA：LB＝l：2，如果给它们加热，使它们升高相同的温度，又不使水银溢出，则两段空气柱后来的长度之比（）
8．一活塞将一定质量的理想气体封闭在水平固定放置的气缸内，开始时气体体积为V0，温度为270C．在活塞上施加压力，将气体体积压缩到 V0，温度升高到570C．设大气压强p0＝l.0×105pa，活塞与气缸壁摩擦不计．
理想气体的压强温的微观意义
利用上述观点，若气体系统中有N个分子，每个分子 质量为 m0，气体质量 m =Nm0
摩尔质量 M =NAm0
PV m RT Nm0 RT N R T
M
N Am0
NA
压强P可以表示为
NR
P
T
V NA
令：n 表示分子数密度， n N V
k 表示玻尔兹曼常数
k R 1.38 10 -23 JK-1 NA
273
5
3.注意几点
理想气体状态方程适用条件
PV mБайду номын сангаасRT M
①.理想气体 ②.处在热平衡态
理想气体状态方程：单位要配套使用
P VT
R
P a m 3 k 8.31J ·m ol-1·k -1
a t m l k 0.082a t m ·l·m ol-1·k-1
6
例1：一氧气瓶盛有体积为 V1=30l，压强为 P1=130 atm 的氧气，若压强下降到P2=10 atm,就应停止使用重新灌 气，有一车间每天用掉 P3 = 1 atm、V3 = 40 l 的氧气，问 这瓶氧气能用几天？设使用中温度不变。
它们具有共同的、稳定的宏观性质，称为温度。
温标：用于衡量温度高低，有热力学温标、摄氏温标、
华氏温标。
1
§7-3.理想气体状态方程
1.什么是理想气体
理想气体是一种理想化的模型，它的模型有两种。
宏观模型 微观模型
温度不太低
两种模型是等价的，当气
压强不太高
体的压强较低时，气体较 稀薄，分子间的距离较大，
11
v
2 x
N
v
2 ix
N i 1
同理，分子速度在y、z方向的平方平均值：