第11.3节 气体的等容变化和等压变化-【帮课堂】2023-2024学年高二物理同步学与练（沪科版2020上海选择性必修第三册）

第十一章 气体、液体、固体 11.3 气体的等容变化和等压变化 🧭目标导航 知识要点 难易度 1. 等容变化，查理定律： 2. 等压变化，盖·吕萨克定律： 3. 理想气体：压强不太大，温度不太低（忽略分子力，没有分子势能） 4. 理想气体状态方程： ★★★ ★★★ ★★ ★★★★ 📚知识精讲 一、气体的等容变化 1.查理定律：一定质量的气体在体积不变时，压强与热力学温度成正比。 2.表达式： 推论：， C与体积成反比，即与体积倒数成正比。 3.查理定律的适用条件：温度不太低，压强不太大，即理想气体。 4.分子动理论解释查理定律： 一定质量的气体，在体积不变的情况下，单位体积内所含有的分子数是不变的。 当温度升高时，分子的运动加剧，分子的平均速度增大，因而，不仅单位时间内分子撞击器壁的次数增多，而且每次撞击器壁的冲力也增大，所以气体的压强增大；温度降低时，情况恰好相反。 5.P-T图像和P-t图像 例1. 如果不小心把乒乓球踩瘪了，只要乒乓球没有破裂，就可以用热水浸泡恢复。如图，已知乒乓球导热性能良好，完好时内部气压为大气压，踩瘪后体积变为原体积的，外界温度恒为300K，把乒乓球全部浸入热水中，当球内气压大于等于时，乒乓球刚好开始恢复（体积依然是原体积的）。求： （1）乒乓球被踩瘪但没有破裂时的内部气体压强（用表示）； （2）要使乒乓球刚好开始恢复时热水的温度。 二、气体的等压变化 1. 盖·吕萨克定律：一定质量的气体在压强不变时，体积与热力学温度成正比。 2. 表达式：， C与压强成反比，即与压强倒数成正比。 3. 等压线和等温线的比较（t=T-273.15） 例2. 上端开口的导热汽缸放置在水平面上，大气压强为。气缸内有一卡子，横截面积为S的轻质活塞上面放置一个质量为m的重物，活塞下面密封一定质量的理想气体。当气体温度为时，活塞静止，此位置活塞与卡子距离为活塞与气缸底部距离的．现缓慢降低气缸温度，活塞被卡子托住后，继续降温，直到缸内气体压强为。已知重力加速度为g，活塞厚度及活塞与气缸壁之间的摩擦不计。求： （1）活塞刚接触卡子瞬间，缸内气体的温度； （2）缸内气体压强为时气体的温度。 三、理想气体状态方程 1.理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体。 ①理想气体是一种经科学的抽象而建立的理想化模型，实际上不存在。 ②理想气体不考虑分子间相互作用的分子力，不存在分子势能，内能取决于温度，与体积无关。 ③实际气体特别是那些不易液化的气体在压强不太大，温度不太低时都可看作理想气体。 2.理想气体状态方程 综合等温玻意耳定律、等容查理定律和等压盖-吕萨克定律等到一定质量m不变的情况下， 理想气体状态遵循以下规律： ，称为理想气体状态方程。 3.推广形式 如果理想气体分割成多个部分，每个部分都各自遵循实验定律，则： 例3.如图，一端封闭、粗细均匀的U形玻璃管开口向上竖直放置，管内用水银将一段气体封闭在管中，当温度为280K时，被封闭的气柱长L＝22cm，两边水银面高度差h＝16cm，大气压强p0＝76cmHg。为使左端水银面下降3cm，封闭气体温度应改变为多少？ 🚀考点题型 题型01 综合图像问题 例4. 一定质量的理想气体经历如图所示的一系列过程，ab、bc、cd和da这四段过程在p-T图像中都是直线段，ab和dc的延长线通过坐标原点O，bc垂直于ab，ad平行于纵轴。由图可以判断（　　） 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减小 例5. 如图所示，一定质量的气体的状态沿1→2→3→1的顺序循环变化，若用或图像表示这一循环，在下图中表示正确的是（　　） A． B． C． D． 题型02 玻璃管中液柱移动问题 例6. 如图所示，左端封闭右侧开口的U型管内分别用水银封有两部分气体，右侧部分封闭气体的压强为p1，水银面高度差为h．当左侧部分气体温度升高较小的，重新达到平衡后，h和p1的变化是 A．h不变，p1不变 B．h不变，p1变大 C．h变小，p1变小 D．h变小，p1不变 例7. 如图所示，两端封闭的玻璃管中间有一段水银柱，经适当倾斜，使上下两部分气体的体积恰好相等。保持管的倾角不变，管内气体的温度始终与环境温度相同。若某时发现上部气体体积已变大重新稳定，说明（      ） （A）环境温度已升高 （B）环境温度已降低 （C）上部气体压强增大，下部气体压强减小 （D）上部气体压强减小，下部气体压强增大 题型03 变质量气体问题 解题思路：求解变质量问题时，可以通过巧妙地选择合适的研究对象，使其转化为一定质量的气体问题，用气体实验定律列方程求解。 (1)打气问题： 向球、轮胎中充气是典型的变质量气体问题，选择