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2014韶关中考物理辅导气体压强与气体重量

一、理想气体的压强

从气体分子动理论的观点得知，气体压强是大量的气体分子频繁地碰撞器壁而产生的。作无规则运动的气体分子每一时刻都有许多分子与器壁相碰，在宏观上就表现出一个恒定的持续压力，在单位时间内分子给器壁的总冲量等于器壁所受的压力，单位面积所受的压力就等于气体的压强。

　　根据理想气体的分子模型，可用简单的统计方法计算气体的压强。在一个半径为γ的球形容器内盛有理想气体，设每个分子质量为m，单位体积内气体分子的个数为n。设球内有一个质量为m的分子，以速度v1与器壁法线成θ角前进，它与器壁弹性碰撞后，以同样大小的速度v1在法线另一方向以θ角弹回，由附图可知，此分子再遇器壁时，其速度与器壁法线仍成θ角。因此每一次碰撞中，质量为m的分子的动量改变为2mv1Cosθ，即该分子给器壁的冲量。由图可知，该分子每经2S=2rCosθ距离后又遇器壁，每秒钟它撞击器壁次数为：

每秒钟内一个分子给器壁的冲量：　

取球内分子速度平方平均值：

　　气体分子在前进的道路上可能会与其它分子作弹性碰撞，因为各个分子质量相等，碰后是相碰的两个分子交换速度，所以分子在前进路上尽管与其它分子发生碰撞，也不会影响它们给予球面的冲量。

　(2)式是球内分子在单位时间给予球面的冲量，即为球面所受分子撞

　即理想气体压强p决定于单位体积内的分子数n和分子的平均平动能。

　　从(3)、(4)式消去p得

这是分子动理论适合于理想气体状态方程所必须满足的关系。

　　从而得到理想气体压强公式：

p=nkT(k=R/NA)

　　理想气体的压强由气体的单位体积的分子数及标志分子的平均平动能大小的热力学温标决定。

　　然而，气体在任何情况下，需要有外因来限制它的体积，否则分子飞散，体积无限增大，则气体密度为零，也就无气压存在了。在不同情况下，气体体积总是受到限制的，不过方式不同而已，如氧气筒中的高压氧气是由筒壁限制的；气球中的气体是由橡皮膜和外面大气压限制的；在地球周围的空气的气体分子是由于重力，使气体分子聚集在地面附近，等等。只是用上述不同方式使气体保持一定的分子密度，而氧气筒壁，橡皮膜，重力均不是气体产生压强的原因。

　　另外，理想气体又必须满足气体状态方程：

  v2，v3…vi，全部分子每秒钟给予球面的冲量为：

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