2.6 气体的状态参量

第十三章 气体动理论本章从理想气体的微观组成出发，假以统计性假设，推出理想气体的压强和温度公式，揭示了压强和温度的本质；提出了理想气体内能的概念，介绍了理想气体能量按自由度均分原理；阐述了理想气体的麦克斯韦速率分布率。

这称为气体动理论。

气体动理论的产生和发展凝聚了众多物理学家的智慧和心血。

早在1678年，胡克就提出了气体压强是由大量气体分子与器壁碰撞的结果的观点。

之后，在1738年，伯努利根据这一观点推导出压强公式，并且解释了玻意耳定律。

1744年，俄国的罗蒙诺索夫提出了热是分子运动表现的观点。

在19世纪中叶，气体动理论经克劳修斯、麦克斯韦和玻耳兹曼的努力而有了重大发展。

1858年，克劳修斯提出气体分子平均自由程的概念并导出相关公式。

1860年，麦克斯韦指出，气体分子的频繁碰撞并未使它们的速度趋于一致，而是达到稳定的分布，导出了平衡态气体分子的速率分布和速度分布。

之后，麦克斯韦又建立了输运过程的数学理论。

1868年，玻耳兹曼在麦克斯韦气体分子速率分布律中又引进重力场。

第一节理想气体状态方程一、状态参量1．状态参量概念如何描述系统的冷热变化规律，这就需要一些物理量。

假设气体的质量为 m ，其宏观状态一般可以用气体的压强p 、体积V 和温度T 三个物理量来描述。

如果在热力学过程中伴随着化学反应，还需要物质的量、摩尔质量 、物质各组分的质量等物理量来描述。

如果热力学系统处于磁场中，还需要电场强度E 、电极化矢量P 、磁场强度H 和磁化强度M 等物理量来描述。

选择几个描写系统状态的参量，称为状态参量。

2．状态参量分类按照不同的划分标准，状态参量可作如下划分：（1）按状态参量描写系统的性质划分可分为：V P E P H M几何参量：描述系统的空间广延性。

如体积 。

力学参量：描述系统的强度。

如压强 。

化学参量：描述系统的化学组分。

如各组分的质量，物质的量。

电磁参量：描述系统的电磁性质。

如电场强度 ，电极化强度 ，磁场强度 ，磁化强度 。

高三物理气体的状态方程试题1.图为一定质量理想气体的压强p与体积V关系图象，它由状态A经等容过程到状态B，再经等压过程到状态C，设A、B、C状态对应的温度分别为TA 、TB、TC，则下列关系式中正确的是。

（填选项前的字母）A.TA ＜TB，TB＜TCB. TA＞TB，TB=TCC. TA＞TB，TB＜TCD. TA=TB，TB＞TC【答案】C【解析】根据理想气体状态方程可得：从A到B，因体积不变，压强减小，所以温度降低，即TA ＞TB；从B到C，压强不变，体积增大，故温度升高，即TB＜TC，故A、B、D错误，C正确。

【考点】本题考查理想气体状态方程2.一定质量的气体，在保持体积不变的情况下，使压强增大到原来的1.5倍，则其温度由原来的27o C变为___________。

（填选项前的字母）A．40.5o C B．177 o C C．313.5o C D．450o C【答案】B【解析】以气体为研究对象，设气体初状态压强为p，由题意可知，初状态温度：，压强：p，末状态压强：，由查理定律得：即：，解得：；B正确；【考点】考查了理想气体的状态方程．3.一定质量的某种理想气体从状态A开始按图所示的箭头方向经过状态B达到状态C，已知气体在A状态时的体积为2L，求：①气体在状态C时的体积；②说明A→B、B→C两个变化过程是吸热还是放热，并比较A→B、B→C两个过程中热量的大小。

【答案】（1）4L （2）A到B过程吸热 B到C过程放热大于【解析】①气体A状态体积V1，温度T1；C状态体积V2，温度T2。

根据理想气体状态方程(3分)解得： (1分)②气体A到B过程吸热（2分）气体B到C过程放热（2分）气体A到B过程吸收的热量大于气体B到C过程放出的热量（2分）【考点】本题考查理想气体状态方程。

4.题图为伽利略设计的一种测温装置示意图，玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定量的空气．若玻璃管内水柱上升，则外界大气的变化可能是A．温度降低，压强增大B．温度升高，压强不变C．温度升高，压强减小D．温度不变，压强减小【答案】 A【解析】外界温度降低，若被封闭气体体积不变，根据知：压强减小，液柱上升，内外液柱高度差变大，若外界大气压升高也可能使液柱上升，选项A正确；由可知，当T增大V减小，则p一定增大，而液柱上升，说明外界大气压增大，选项B、C错误；被封闭气体温度不变，液柱升高，气体体积减小，由可知气体压强增大，则外界压强一定增大，选项D错误．5.如图所示，容积一定的测温泡，上端有感知气体压强的压力传感器。

13.1 气体的状态参量教学目的：1、理解什么是气体的状态及描述气体状态的参量（温度、体积、压强）的意义。

2、知道温度的物理意义，知道热力学温标及其单位。

知道热力学温度与摄氏温度的关系，会进行热力学温度跟摄氏温度之间的换算。

3、知道气体的体积及其单位。

4、知道气体的压强是怎样产生的，知道它的单位，会计算气体的压强，知道压强的不同单位，必要时会进行换算。

引入在力学中我们用质点所在的位置和在该位置的速度这两个物理量来确定质点的运动状态。

在热学里，我们研究的是组成物质的大量分子的集体状态。

对一定质量的气体来说，这种集体状态用气体的体积V，压强P及温度T三个物理量来描述。

这三个量称气体的状态参量。

我们研究物理问题，要用一些物理量来描述研究对象，问题不同，所用物理量也不同。

如：研究质点运动规律时，常用到位移、速度、加速度来描述其运动状态，现在研究气体的热学性质，用什么物理量来描述呢？这就是我们这节课学习的内容。

一、气体的状态参量1．气体的状态：气体的各种性质的总和称为气体的状态，对于气体，它有各种性质，如几何性质、力学性质、热学性质等．这些性质的总和决定了气体所处的状态．2．气体的状态参量：描述气体性质的物理量叫做气体的状态参量．气体的热学性质用温度来描述，几何性质用体积来描述，力学性质用压强来描述．气体的温度、体积、压强是描述气体性质的三个状态参量．二、温度（描述气体的热学性质）1、对温度物理意义的认识宏观：温度是表示物体冷热程度的物理量。

微观：从分子动理论观点来看，温度是物体分子热运动的平均动能的标志。

温度越高，物体分子的热运动越剧烈，分子热运动的平均动能越大。

2、温标：温标即温度的数值表示法。

我们在初中学习过热力学温度和摄氏温度。

在国际单位制中，用热力学温标表示的温度叫做热力学温度。

它是国际单位制中七个基本量之一。

用符号“T”表示，单位是“开尔文”，简称“开”符号是“K”。

①摄氏温标：（它是把1个大气压下水的冰点定为零度，沸点定为100度，中间分为100等分，每一等分为1度）用符号t表示，单位为摄氏度，国际符号是o C。

标准气体常数标准气体常数是描述气体物理性质的重要参数之一，通常用符号R表示。

它是理想气体状态方程中的一个常数，也是气体热力学性质的重要指标。

在物理、化学、工程等领域都有着广泛的应用。

本文将对标准气体常数的定义、计算方法以及应用进行详细介绍。

首先，标准气体常数的定义。

标准气体常数是指在标准状态下，单位质量的气体的温度升高1K时所吸收的热量。

在国际单位制中，标准气体常数的数值为8.314 J/(mol·K)。

它是一个普适常数，与气体的种类无关，只与物质的基本性质有关。

其次，标准气体常数的计算方法。

根据理想气体状态方程PV=nRT，可以得到标准气体常数的计算公式为R=P0V0/n0T0，其中P0、V0、n0、T0分别表示标准状态下的压强、体积、物质的量和温度。

在标准状态下，压强为1个大气压，体积为1摩尔气体的摩尔体积，物质的量为1摩尔，温度为273.15K。

将这些数值代入计算公式中，即可得到标准气体常数的数值。

再次，标准气体常数的应用。

标准气体常数在化学反应、气体混合、燃烧等领域都有着重要的应用。

在化学反应中，可以利用标准气体常数来计算气体的摩尔质量，从而确定反应物的量比和生成物的量比。

在气体混合中，可以利用标准气体常数来计算混合气体的压强、体积和温度，从而确定混合气体的性质。

在燃烧中，可以利用标准气体常数来计算燃料的热值和燃烧产物的排放量，从而确定燃烧过程的热力学效率。

总之，标准气体常数是描述气体物理性质的重要参数，它的计算方法简单，应用范围广泛。

在实际工程和科研中，只要掌握了标准气体常数的基本原理和计算方法，就可以更好地理解和应用气体的热力学性质，为相关领域的研究和实践提供有力支持。

希望本文对读者对标准气体常数有所帮助，谢谢阅读！。

描述气体状态的状态参量描述气体状态的状态参量是指用于描述气体状态的物理量,通常用于气体的密度、压力、温度和体积等。

以下是描述气体状态的状态参量的正文:1. 密度(Density):密度是描述气体质量随体积变化率的物理量。

对于标准状态下(温度为0摄氏度、压力为1大气压)的气体,密度通常用g/cm3表示。

密度可以用来计算气体的体积和质量,从而确定气体的物理性质。

2. 压力(压力):压力是描述气体受到的外部作用力的物理量。

气体的压力通常用牛顿/米2(N/m2)表示。

压力可以用来测量气体的压力,并用于气体的压缩和膨胀实验。

3. 温度(Temperature):温度是描述气体分子平均动能的物理量。

温度通常用开尔文(K)表示。

温度可以用来计算气体的物理性质,如气体的密度、压力、体积等。

4. 体积(Volume):体积是描述气体体积的物理量。

气体的体积通常用cm3或m3表示。

体积可以用来计算气体的物质量,从而确定气体的物理性质。

5. 氨气(NH3):氨气是一种无色、有刺激性气味的气体。

氨气的密度约为0.79g/cm3,压力约为1.45MPa。

氨气的温度和体积变化率都比氧气和小,因此氨气可以被用作低温、高压实验气体。

除了以上几种常用的状态参量外,还有很多其他的状态参量,如氢气(H2)、氦气(He)、氩气(Ar)、二氧化碳(CO2)等。

不同的气体有不同的状态参量,因此需要根据实际情况选择适合的气体状态参量。

气体状态参量的应用范围非常广泛,不仅可以用于气体的物理性质测量,还可以用于气体的控制和合成。

掌握气体状态参量的使用方法,对于科学研究和工业生产都具有重要意义。

理想气体状态方程单位常数
理想气体状态方程的单位是p、V、n、R、T。

p为压强（Pa），V为气体体积(m³)，T为温度(K)，n为气体的物质的量(mol)，R为摩尔气体常数（也叫普适气体恒量）(J/（mol.K）)。

式中R为普适气体常数，其取值与状态参量的单位有关，在国际单位制中R=8.31J/(mol・K)。

该方程反映了一定质量气体在同一状态下三个状态参量之间的关系。

理想气体状态方程适用范围
任何情况下都严格遵守气体实验定律的气体可以看成理想气体。

同时，气体实验定律是在压强不太大(与大气压相比)、温度不太低(与室温相比)的条件下获得的，因此只要在此条件下一般气体都可以近似视作理想气体。

以理想气体模型为基础，范德瓦尔斯气体模型考虑分子间吸引和排斥力后所做的修正在一定程度上可以体现真实气体的部分性质，如临界现象等。

但范德瓦尔斯等温线与真实气体等温线还有明显的区别，尤其在温度较低时，因此它只能作为研究真实气体的参考模型，还有不完善和有待改进之处。

描述气体状态的状态参量气体状态的状态参量一般包括压强、温度和体积。

这三个参量描述了气体的物理特性，对于研究和理解气体行为非常重要。

接下来，我们将分别介绍这三个状态参量，并探讨它们对气体状态的影响。

压强是气体状态的一个重要参量。

压强描述了气体分子对容器壁的碰撞力度。

当气体分子的碰撞频率和力度增加时，气体的压强也会相应增加。

压强的单位是帕斯卡（Pa），常用的还有标准大气压（atm）和毫米汞柱（mmHg）。

根据理想气体状态方程，压强与气体分子的个数、温度和体积有关。

当其他条件不变时，压强与气体分子的个数成正比，与温度和体积成反比。

温度是气体状态的另一个重要参量。

温度描述了气体分子的平均动能。

当气体分子的平均动能增加时，气体的温度也会相应增加。

温度的单位包括摄氏度（℃）和开尔文（K）。

根据理想气体状态方程，温度与气体分子的平均动能成正比，与压强和体积成正比。

温度的改变会导致气体分子运动状态的变化，进而影响气体的性质和行为。

体积是气体状态的第三个重要参量。

体积描述了气体所占据的空间大小。

当气体的体积增加时，气体分子间的碰撞频率和力度减小，从而导致压强的降低。

体积的单位包括立方米（m³）和升（L）。

根据理想气体状态方程，体积与温度和压强成正比，与气体分子的个数成正比。

体积的变化会影响气体分子间的相互作用，从而影响气体的性质和行为。

压强、温度和体积是描述气体状态的重要参量。

它们相互关联，共同决定了气体的性质和行为。

在研究气体时，我们需要控制和改变这些参量，以便更好地理解气体的特性和行为规律。

通过深入研究气体状态的状态参量，我们可以更好地应用气体知识于实际生活中，例如在工业生产、环境保护和能源利用等方面。

希望通过本文的介绍，读者对气体状态的状态参量有了更深入的了解。

气体的状态参量
气体的状态参量是指帮助我们识别某一时刻或某一地点物质状态的特性。

气体的典型状态参量有压强、密度、比容、比体积、弹性系数、粘度、热容等。

压强（Pressure）即气体的外力，其特征就是能够驱动气体在容器内流动，在标准大气压下，1立方分米的气体的压强就是1千帕，而在室外，其大气压变化会影响压力的变化。

密度（Density）是指气体的质量与体积的比率，密度与气体的温度和压强有关，由伯努利方程可知，密度与温度成正比，与压力成反比。

比容（Specific Volume）指的是单位质量的气体能容纳的单位体积。

比容与温度的变化成正比，与压强的变化成反比。

比体积（Specific Weight）指的是单位质量气体的体积，一般情况下，它与比容按一定关系变化，它与压强成正比，与温度成反比。

弹性系数（Bulk Modulus）即气体的弹性力，它指气体在受到外力时，其体积会发生变化，但当外力结束时，气体会回复原始状态。

弹性系数与气体的压强、浓度，以及温度有关。

粘度（Viscosity）是指气体或液体移动时的阻力，粘度与温度有关，随着温度的上升，粘度降低，粘度当前也会与压强变化有关。

热容（Thermal Capacity）指的是气体的热容量，即气体内部的热量，其大小决定于气体的温度、压强和浓度。

一般来说，热容是一个非常大的量，在同一温度和压强下，不同浓度的热容量也不一样。

以上是常见的气体状态参量，可以完整地表示气体的状态，每一个状态参量都有特定的变化规律，特定的场合需要结合相应的环境条件进行计算才能得出准确的结果。

气体状态参量的重要性非常大，它们是我们了解气体特性的基础，为后续的气体处理工作奠定基础。

2021年高考物理专题复习：气体的状态参量一、单选题1．如图，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，右管有一小段水银柱，中间封有一段空气。

能使得左管内部水银面相对水银槽上升的操作是（）A．环境温度降低少许B．把弯管向右侧倾斜一点C．把弯管竖直向上提一点D．把弯管竖直向下压一点2．关于气体，下列说法中正确的是（）A．气体的体积等于气体分子的体积之和B．实际气体在温度不太高，压强不太低的情况下可以看作理想气体C．高温下自行车爆胎现象说明轮胎内气体温度升高，气体分子间的斥力增大D．当某一容器自由下落时，容器中气体的压强不变3．描述气体的三个状态参量分别是（）A．温度、压强、速度B．体积、压强、速度C．温度、压强、速率D．温度、压强、体积4．如图所示，一端开口一端封闭的长直玻璃管，灌满水银后，开口端向下竖直插入水银槽中，稳定后管内外水银面高度差为h，水银柱上端真空部分长度为L。

现将玻璃管竖直向上提一小段，且开口端仍在水银槽液面下方，则（）A．h变大，L变大B．h变小，L变大C．h不变，L变大D．h变大，L不变5．如图所示，在U型管的封闭端A内有一部分气体，管中标斜线部分均为水银，则A内气体的压强p 应为下述关系式中是（ ）A ．p ＝h 2B ．p ＝p 0－h 2C ．p ＝p 0－h 1－h 2D ．p ＝p 0＋h 1 6．如图所示，一定质量的空气被活塞封闭在竖直放置的导热汽缸内，活塞的质量不可忽略，下列可使被封闭气体压强变大的是（ ）A ．环境温度升高B ．汽缸向上加速运动C ．汽缸自由下落D ．将汽缸开口向下放置7．如图所示，两端开口的光滑的直玻璃管，下端插入水银槽中，上端有一段高为h 的水银柱，中间封有一段空气，设外界大气压为0p ，环境温度保持不变，则：A ．玻璃管下端内外水银面的高度差为H h =B ．中间空气的压强大小为0p p h =-C ．若把玻璃管向下移动少许，则管内的气体压强将减小D ．若把玻璃管向上移动少许，则管内的气体压强将增大8．如图所示，竖直圆筒是固定不动的，粗筒直径是细筒的2倍，细筒足够长，粗筒中A 、B 两轻质活塞（不考虑活塞的重力）间封有气体气柱长L =20cm 活塞A 上方的水银深H =10cm ，两活塞与筒壁间的摩擦不计，用外力向上托住活塞B ，使之处于平衡状态，水银面与粗筒上端相平。