關(guān)于氣體的壓強(qiáng)和內(nèi)能問題的探討

摘要：氣體的壓強(qiáng)和內(nèi)能都與溫度和體積有關(guān)系，但氣體的壓強(qiáng)和內(nèi)能是兩個(gè)不同的概念，學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容時(shí)，要善于抓概念的理解，善于認(rèn)真分析，善于實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：氣體；壓強(qiáng)；內(nèi)能

一、注重對(duì)概念的理解

1.氣體的壓強(qiáng)

（1）概念：氣體的壓強(qiáng)是大量氣體分子頻繁的碰撞容器壁所產(chǎn)生的。單個(gè)分子碰撞器壁的沖力是短暫的，但是大量分子頻繁的碰撞器壁，就對(duì)器壁產(chǎn)生持續(xù)、均勻的壓力，氣體的壓強(qiáng)就等于大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力。

（2）相關(guān)因素：從宏觀角度來說，氣體的壓強(qiáng)由溫度和體積決定。從微觀角度來說，氣體的壓強(qiáng)由氣體分子的平均動(dòng)能和分子的密集程度決定。

2.內(nèi)能

（1）概念：物質(zhì)內(nèi)部所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢能的總和叫物質(zhì)的內(nèi)能。

（2）相關(guān)因素：從宏觀角度來說，由分子數(shù)、溫度和體積決定，從微觀角度來說，由分子數(shù)、分子平均動(dòng)能和分子勢能決定。

二、緊扣概念，認(rèn)真分析

例1：甲、乙兩個(gè)相同的密閉容器中分別裝有等質(zhì)量的同種氣體，已知甲、乙容器中氣體的壓強(qiáng)分別為：P甲、P乙，且P甲

（ ）

A.甲容器中氣體的溫度高于乙容器中氣體的溫度

B.甲容器中氣體的溫度低于乙容器中氣體的溫度

C.甲容器中氣體分子的平均動(dòng)能小于乙容器中分子的平均

動(dòng)能

D.甲容器中氣體分子的平均動(dòng)能大于乙容器中分子的平均

動(dòng)能

解析：甲乙兩種氣體分子的密集程度相同，但壓強(qiáng)P甲

方法點(diǎn)撥：從微觀角度看，氣體的壓強(qiáng)由分子的平均動(dòng)能，單位體積內(nèi)氣體的分子數(shù)共同決定。

例2：對(duì)一定質(zhì)量的氣體，若用N表示單位時(shí)間內(nèi)與器壁單位面積碰撞的分子數(shù)，則（ ）

A.當(dāng)體積減小時(shí)，N必定增加

B.當(dāng)溫度升高時(shí)，N必定增加

C.當(dāng)壓強(qiáng)不變而體積和溫度變化時(shí)，N必定變化

D當(dāng)壓強(qiáng)不變而體積和溫度變化時(shí)，N可能不變

解析：因?yàn)閱挝粫r(shí)間內(nèi)與器壁單位面積碰撞的分子數(shù)與分子的密集程度和分子的平均動(dòng)能有關(guān)，即與氣體的溫度和體積有關(guān)。當(dāng)體積減小時(shí)，單位體積的分子數(shù)增加，但溫度變化未知，所以N不一定增加，A項(xiàng)錯(cuò)誤，當(dāng)溫度升高時(shí)，分子的平均動(dòng)能增大，但氣體體積可能增大，N不一定增大，B項(xiàng)錯(cuò)誤。當(dāng)溫度變化時(shí)，分子的平均動(dòng)能變化，而壓強(qiáng)不變，則N必定變化，所以C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

三、真題印證

例3：（2007年全國理綜卷1）如下圖所示，質(zhì)量為m的活塞將一定質(zhì)量的氣體封閉在氣缸內(nèi)，活塞與氣缸之間無摩擦。a態(tài)是氣缸放在冰水混合物中氣體達(dá)到的平衡狀態(tài)，b態(tài)是氣缸從容器中移出后，在室溫（27℃）中達(dá)到的平衡狀態(tài)。氣體從a態(tài)變化到b態(tài)的過程中大氣壓強(qiáng)保持不變。若忽略氣體分子之間的勢能，下列說法正確的是（ ）

A.與b態(tài)相比，a態(tài)的氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)撞擊活塞的個(gè)數(shù)較多

B.與a態(tài)相比，b態(tài)的氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)活塞的沖量較大

C.在相同時(shí)間內(nèi)，a、b兩態(tài)的氣體分子對(duì)活塞的沖量相等

D.從a態(tài)到b態(tài)，氣體的內(nèi)能增加，外界對(duì)氣體做功，氣體對(duì)外界釋放了熱量

解析：設(shè)單位時(shí)間內(nèi)撞擊活塞的分子數(shù)為N，分子的平均速率為v0，活塞面積為S，氣體的壓強(qiáng)為P，在時(shí)間t內(nèi)氣體分子對(duì)活塞的沖量為I，I=PSt，在單位時(shí)間內(nèi)沖量I=PS不變，故C正確。設(shè)t時(shí)間內(nèi)動(dòng)量的變化量△P=kNmv0t（k為等效正碰系數(shù)）。由動(dòng)量定理：PSt=kNmv0t，則：P= ，氣體有a到b過程中，溫度升高，v0增大，在P、m、s、k一定的情況下N減小，故A正確。

例4：如下圖所示，帶有活塞的氣缸中封閉一定質(zhì)量的理想氣體（不考慮分子勢能）將一個(gè)熱敏電阻（電阻值隨溫度升高而減小）置于氣缸中，熱敏電阻與氣缸外的歐姆表連接，氣缸和活塞均具有良好的絕熱性能，氣缸和活塞間摩擦不計(jì)。則（ ）

A.若發(fā)現(xiàn)歐姆表示數(shù)變大，則氣缸內(nèi)氣體內(nèi)能一定減小

B.若推動(dòng)活塞使氣缸內(nèi)氣體體積減小，則氣缸內(nèi)氣體內(nèi)能減小

C.若推動(dòng)活塞使氣缸內(nèi)氣體體積減小，則氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小

D.若推動(dòng)活塞使氣缸內(nèi)氣體體積減小，則歐姆表示數(shù)將變小

解析：發(fā)現(xiàn)歐姆表讀數(shù)變大，由熱敏電阻特性知，缸內(nèi)氣體溫度降低，氣體內(nèi)能減小，A正確。推動(dòng)活塞式缸內(nèi)氣體的體積減小，對(duì)氣體做功，有因氣缸和活塞均具有良好的絕熱性能，沒有熱量交換，由熱力學(xué)第一定律知，缸內(nèi)氣體內(nèi)能增大，溫度升高，熱敏電阻阻值變小，歐姆表讀數(shù)將變小，而氣體的壓強(qiáng)將變大，B、C項(xiàng)均錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。

（作者單位 甘肅省平?jīng)鍪袥艽h荔堡中學(xué)）