第2章 3.气体的等压变化和等容变化(课件PPT)-【赢在微点·轻松课堂】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

高中物理 选择性必修 第三册 赢在微点 轻松课堂 物理 第二章 气体、固体和液体 3.气体的等压变化和等容变化 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 —— —— 稳健启程 新知初步构建 课前·新知初探 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 压强 体积 温度 正比 CT 质量 压强 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 倾斜直线 -273.15 ℃ 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 一定质量 压强 温度 正 CT   质量 体积 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 原点 -273.15 ℃ 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 气体实验定律 乘积 热力学温度T     点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 不变 增大 不变 增大 增大 增大 增大 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 × × × √ × 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 500   点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 —— —— 细研深究 萃取知识精华 课堂·合作探究 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 答案　(1)压强大小不变　200 K　(2)图见解析 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 答案　(1)85 cmHg　(2)450 K 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 —— —— 即时训练 巩固当堂所学 随堂·达标自测 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 答案　4.17 m3 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.气体的等压变化和等容变化 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 学习目标 1.知道什么是等压变化,知道盖-吕萨克定律的内容和公式,以及利用定律求解有关问题。 2.知道什么是等容变化,知道查理定律的内容和公式,以及利用定律求解有关问题。 3.了解等容变化的p-T图像和等压变化的V-T图像的物理意义,并会运用其分析处理具体问题。 4.了解理想气体的模型,并知道实际气体在什么情况下可以看成理想气体。 5.能用气体分子动理论解释三个气体实验定律。 情境导入 我国民间常用“拔火罐”的方法来治疗某些疾病,即用一个小罐,将纸燃烧后放入罐内,然后迅速将火罐开口端紧压在人体的皮肤上,待火罐冷却后,火罐就被紧紧地“吸”在皮肤上。 　　(1)冷却前后,火罐内气体的体积变化吗?(2)冷却前后火罐内气体的压强如何变化? 知|识|梳|理 一、气体的等压变化 1.等压变化：一定质量的某种气体，在　　　　不变时，　　　　随　　　　变化的过程叫作气体的等压变化。  2.盖-吕萨克定律。 (1)内容：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积V与热力学温度T成　　　　。  (2)表达式：V=　　　　或=C或=。  (3)适用条件：气体的　　　　不变，　　　　不变。  (4)图像。 一定质量的气体，在压强不变时，其V-T图像是一条过原点的　　　　　　，即等压线，如图甲所示。其V-t图像不过原点，但反向延长线交t轴于　　 　　，如图乙所示。  二、气体的等容变化 1.等容变化：　　　　　　的某种气体在体积不变时　　　　随　　　　变化的过程叫作气体的等容变化。  2.查理定律。 (1)内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成 　　比。  (2)公式：p=　　　　或　　　　　　。  (3)适用条件：气体的　　　　不变，　　　　不变。  (4)图像。 一定质量的气体，在体积不变时，其p-T图像是一条过　　　　的倾斜直线，即等容线，如图甲所示。其p-t图像不过原点，但反向延长线交t轴于　　 　　，如图乙所示。  三、理想气体 1.定义：在任何温度、任何压强下都严格遵从　　　　　　　　的气体。  2.理想气体与实际气体。 3.理想气体的状态方程。 (1)内容：一定质量的某种理想气体，在从某一状态变化到另一状态时，尽管其压强p、体积V和温度T都可能改变，但是压强p与体积V的　　　与　　　　　　之比保持不变。  (2)表达式：①　　　　　；②　　　　　。  (3)成立条件：一定质量的理想气体。 四、气体实验定律的微观解释 1.玻意耳定律的微观解释：温度不变，分子的平均动能　　　　。体积减小，分子的数密度增大，单位时间内、单位面积上碰撞器壁的分子数就多，气体的压强就　　　　。  2.查理定律的微观解释：体积不变，则分子的数密度　　　　，温度升高，分子的平均动能　　　　，分子撞击器壁的作用力变大，气体的压强　　　　。  3.盖-吕萨克定律的微观解释：温度升高，分子的平均动能　　　　，撞击器壁的作用力变大，而要使压强不变，则需使分子的数密度减小，所以气体的体积　　　。 预|习|自|检 1.判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”) (1)一定质量的气体做等容变化时，气体的压强与温度成正比。 ( ) (2)V-t图像中，等压线是一条过原点的倾斜直线。 ( ) (3)气体做等容变化时，温度从13 ℃升高到52 ℃，则气体的压强升高为原来的4倍。 ( ) (4)实际计算中，当气体分子间距离r>10r0时，可将气体视为理想气体进行研究。 ( ) (5)一定质量的理想气体，体积增大，气体分子的数密度变小，压强必然减小。 ( ) 2.(1)一定质量的气体做等容变化，温度为200 K时的压强为0.8 atm，压强增大到2 atm时的温度为　　　　 K。  (2)一定质量的气体，在压强不变时，温度为200 K，体积为V0，当温度升高100 K时，体积变为原来的　　　　倍。  解析　(1)根据查理定律得=， 代入数据解得T2=500 K。 (2)根据盖-吕萨克定律得=，且T3=T0+100 K=300 K，代入数据解得V3=V0。 探究一 盖-吕萨克定律的理解和应用 1.盖-吕萨克定律及推论。 表示一定质量的某种气体从初状态(V、T)开始发生等压变化，其体积的变化量ΔV与热力学温度的变化量ΔT成正比。 2.V-T图像和V-t图像。 一定质量的某种气体，在等压变化过程中。 (1)V-T图像：气体的体积V随热力学温度T变化的图线是过原点的倾斜直线，如图甲所示，且p1<p2，即斜率越小，压强越大。 (2)V-t图像：体积V与摄氏温度t是一次函数关系，不是简单的正比例关系，如图乙所示，等压线是一条延长线通过横轴上-273.15 ℃的倾斜直线，且斜率越大，压强越小，图像纵轴的截距V0是气体在0 ℃时的体积。 特别提醒：一定质量的某种气体，在压强不变时，其体积与热力学温度成正比，而不是与摄氏温度成正比。 3.应用盖-吕萨克定律解题的一般步骤。 (1)确定研究对象，即被封闭的一定质量的气体。 (2)分析被研究气体在状态变化时是否符合定律的适用条件：质量一定，压强不变。 (3)确定初、末两个状态的温度、体积。 (4)根据盖-吕萨克定律列式求解。 (5)求解结果并分析、检验。 【例1】　如图为一简易恒温控制装置，一根足够长的玻璃管竖直放置在水槽中，玻璃管内装有一段长L=4 cm的水银柱，水银柱下方封闭有一定质量的气体(气体始终处在恒温装置中且均匀受热)。开始时，开关S断开，水温为27 ℃，水银柱下方空气柱的长度为L0=20 cm，电路中的A、B部分恰好处于水银柱的正中央。闭合开关S后，电热丝对水缓慢加热使管内气体温度升高；当水银柱最下端恰好上升到A、B处时，电路自动断开，电热丝停止加热，大气压强p0=76 cmHg。则水温为多少时电路自动断开 (　　) A.320 K B.340 K C.330 K D.333 K 解析　当水银柱最下端上升到A、B处时，电路自动断开，此时空气柱长度为L1=L0+。在此过程中空气柱的压强不变，根据盖-吕萨克定律有=，联立并代入数据解得T1=330 K，C项正确。 答案　C 答案与解析 【针对训练1】　一定质量的理想气体，在压强不变的条件下，温度为0 ℃时，其体积为V0，当温度升高为T(K)时，体积为V，那么每升高1 ℃增大的体积等于 (　　) A. B. C. D. 解析　由等压变化可得===，则每升高1 ℃增大的体积ΔV===，A项正确。 答案　A 答案与解析 探究二 查理定律的理解和应用 1.查理定律及推论。 表示一定质量的某种气体从初状态(p、T)开始发生等容变化，其压强的变化量Δp与热力学温度的变化量ΔT成正比。 2.p-T图像和p-t图像。 一定质量的某种气体，在等容变化过程中。 (1)p-T图像：气体的压强p和热力学温度T的关系图线是过原点的倾斜直线，如图甲所示，且V1<V2，即斜率越小，体积越大。 (2)p-t图像：压强p与摄氏温度t是一次函数关系，不是简单的正比例关系，如图乙所示，等容线是一条延长线通过横轴上-273.15 ℃的倾斜直线，且斜率越大，体积越小。图像纵轴的截距p0是气体在0 ℃时的压强。 特别提醒：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p跟热力学温度T成正比，而不是与摄氏温度t成正比。 3.应用查理定律解题的一般步骤。 (1)确定研究对象，即被封闭的一定质量的气体。 (2)分析被研究气体在状态变化时是否符合定律的适用条件：质量一定，体积不变。 (3)确定初、末两个状态的温度、压强。 (4)根据查理定律列式求解。 (5)求解结果并分析、检验。 【例2】　一定质量的气体，保持体积不变，温度从1 ℃升高到5 ℃，压强的增量为2.0×103 Pa，则 (　　) A.它从5 ℃升高到10 ℃，压强增量为2.0×103 Pa B.它从15 ℃升高到20 ℃，压强增量为2.0×103 Pa C.它在0 ℃时，压强为1.365×105 Pa D.每升高1 ℃，压强增量为 Pa 解析　根据查理定律可知压强的变化Δp与摄氏温度的变化Δt成正比。根据题意可知，每升高1 ℃，压强的增量为500 Pa，则可知A、B、D三项错误；气体由1 ℃升高到5 ℃过程，由查理定律可得=，代入数据解得p1=1.37×105 Pa，则它在0 ℃时，压强为p0=p1-500 Pa=1.365×105 Pa，C项正确。 答案　C 答案与解析 【针对训练2】　如图所示，汽缸内封闭有一定质量的气体，水平轻杆一端固定在竖直墙壁上，另一端与活塞相连。已知大气压强为1.0×105 Pa，汽缸的质量为50 kg，活塞质量不计，其横截面积为0.01 m2，汽缸与地面间的最大静摩擦力为汽缸重力的0.4倍，活塞与汽缸之间的摩擦可忽略。开始时被封闭气体压强为1.0×105 Pa、温度为27 ℃，取重力加速度g=10 m/s2，求： (1)缓慢升高气体温度，汽缸恰好开始向左运动时气体的压强p和温度t； (2)为保证汽缸静止不动，汽缸内气体的温度应控制在什么范围内? 解析　(1)汽缸恰好开始向左运动时，汽缸与地面间的摩擦力为最大静摩擦力，此时对汽缸有pS=p0S+Ff， 汽缸内气体压强为p=p0+=1.2×105 Pa， 气体发生了等容变化，则=， 代入数据得T=360 K，即t=87 ℃。 (2)当汽缸恰好开始向右运动时，气体的温度有最低值，汽缸内气体压强为p'=p0-=0.8×105 Pa，气体发生了等容变化，则=， 代入数据得T'=240 K，即t'=-33 ℃。 故汽缸内气体的温度在-33 ℃到87 ℃之间时，汽缸静止不动。 答案　(1)1.2×105 Pa　87 ℃ (2)-33 ℃到87 ℃之间 探究三 V-T图像和p-T图像 1.V-T图像与p-T图像的比较。 不 同 点 图像 纵坐标 压强p 体积V 斜率 意义 k=，斜率越大，体积越小，有V4<V3<V2<V1 k=，斜率越大，压强越小，有p4<p3<p2<p1 相同点 ①都是一条通过原点的倾斜直线； ②横坐标都是热力学温度T； ③都是斜率越大，气体的另外一个状态参量越小 2.V-T图像与p-T图像的注意事项。 (1)首先要明确是p-T图像还是V-T图像。 (2)不是热力学温标的先转换为热力学温标。 (3)解决问题时要将图像与实际情况相结合。 【例3】　如图甲所示是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的V-T图像。已知气体在状态A时的压强是1.5×105 Pa。 (1)说出A→B过程中压强变化的情形，并根据图像提供的信息，计算图中TA的温度值。 (2)请在图乙坐标系中，画出由状态A经过状态B变为状态C的p-T的图像，并在图线相应位置上标出字母A、B、C。如果需要计算才能确定有关坐标值，请写出计算过程。 解析　(1)由题图甲可以看出，A与B的连线的延长线经过原点O，所以A→B是一个等压变化，即pA=pB， 根据盖-吕萨克定律可知=，即TA=TB=×300 K=200 K。 (2)由题图甲可知，B→C是等容变化， 根据查理定律得=， 即pC=pB=·pB=×1.5×105 Pa=2.0×105 Pa。 可画出由状态A→B→C的p-T图像如图所示。 【针对训练3】　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p-V或V-T图像表示这一循环，在下图中表示正确的是 (　　) 解析　在题图p-T图像中，气体在1→2过程发生的是等容变化，且压强增大、温度升高，2→3过程发生的是等温变化，且压强减小、体积增大，3→1过程发生的是等压变化，且温度降低、体积减小，结合各过程状态参量变化特点，可知B项正确。 答案　B 答案与解析 探究四 理想气体及理想气体的状态方程 1.理想气体。 (1)理想气体严格遵守气体实验定律及理想气体状态方程。 (2)理想气体分子本身的大小与分子间的距离相比可忽略不计，分子不占空间，可视为质点。它是对实际气体的一种科学抽象，是一种理想模型，实际并不存在。 (3)理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力。 (4)理想气体分子无分子势能的变化，内能等于所有分子热运动的动能之和，只和温度有关。 2.理想气体状态方程与气体实验定律。 =⇒ 【例4】　关于气体的状态变化，下列说法正确的是 (　　) A.一定质量的理想气体，当压强不变而温度由100 ℃上升到200 ℃时，其体积增大为原来的2倍 B.任何气体由状态1变化到状态2时，一定满足方程= C.一定质量的理想气体体积增大到原来的4倍，则气体可能压强减半，热力学温度加倍 D.一定质量的理想气体压强增大到原来的4倍，则气体可能体积加倍，热力学温度减半 解析　一定质量的理想气体压强不变，体积与热力学温度成正比，温度由100 ℃上升到200 ℃时，体积增大为原来的1.27倍，故A项错误；理想气体状态方程成立的条件为气体可看作理想气体且质量不变，故B项错误；由理想气体状态方程=C可知，C项正确，D项错误。 答案　C 答案与解析 【针对训练4】　如图所示为上端开口的“凸”形玻璃管，管内有一部分水银柱密封一定量的理想气体，细管足够长，粗、细管的横截面积分别为S1=4 cm2、S2=2 cm2，密封的气体柱长度为L=20 cm，水银柱长度h1=h2=5 cm，封闭气体初始温度为67 ℃，大气压强p0=75 cmHg。 (1)求封闭气体初始状态的压强； (2)若缓慢升高气体温度，升高至多少开方可将所有水银全部压入细管内? 解析　(1)封闭气体初始状态的压强 p=p0+ρg(h1+h2)=85 cmHg。 (2)封闭气体初始状态的体积为V=LS1=80 cm3， 温度T=(67+273) K=340 K， 水银刚全部压入细管时水银柱高度为15 cm， 此时封闭气体压强p1=p0+15 cmHg=90 cmHg， 体积为V1=(L+h1)S1=100 cm3，由理想气体状态方程得=， 解得T1=450 K。 探究五 气体实验定律的微观解释 　　从微观角度解释气体实验定律，要明确宏观和微观两个对应关系，即温度与分子平均动能相对应，体积与分子密集程度相对应。 　　对一定质量的理想气体，若温度不变，体积变化，分子的数密度必然发生变化，必引起压强变化；若体积不变，温度变化，则分子平均动能发生变化，那么气体的压强必然发生变化；若气体的压强发生变化，必然是决定气体压强的因素发生变化，即气体分子的数密度或气体分子的平均动能发生变化。所以说气体状态发生变化时，不可能只一个参量发生变化，其他两个参量不变。 【例5】　(多选)对一定质量的理想气体，下列说法中正确的是 (　　) A.体积不变，压强增大时，气体分子的平均动能一定增大 B.温度不变，压强减小时，气体分子的数密度一定减小 C.压强不变，温度降低时，气体分子的数密度一定减小 D.温度升高，压强和体积可能都不变 解析　根据气体压强、体积、温度的关系可知，体积不变，压强增大时，气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，A项正确；温度不变，压强减小时，气体体积增大，气体的密集程度减小，B项正确；压强不变，温度降低时，体积减小，气体的密集程度增大，C项错误；温度升高，压强、体积中至少有一个发生改变，D项错误。 答案　AB 答案与解析 【针对训练5】　(多选)一定质量的理想气体，经等温压缩，气体的压强增大，用分子动理论的观点分析，这是因为 (　　) A.气体分子每次碰撞器壁的平均冲力增大 B.单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多 C.气体分子的总数增加 D.气体分子的数密度增大 解析　气体经等温压缩，温度是分子平均动能的标志，温度不变，分子平均动能不变，故气体分子每次碰撞器壁的冲力不变，A项错误；由玻意耳定律知气体体积减小、分子的数密度增加，故单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多，B项正确；气体体积减小，分子的数密度增大，但分子总数不变，C项错误，D项正确。 答案　BD 答案与解析 1.一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度由0 ℃升高到10 ℃时，其压强的增加量为Δp1，当它由100 ℃升高到110 ℃时，其压强的增加量为Δp2，则Δp1与Δp2之比是 (　　) A.1∶1 B.1∶10 C.10∶110 D.110∶10 解析　等容变化，这四个状态在同一条等容线上，因Δt相同，所以Δp也相同，故A项正确。 答案　A 答案与解析 2.一定质量的理想气体在等压变化中体积增大了，若气体原来温度为27 ℃，则温度的变化是 (　　) A.升高了450 K B.升高了150 ℃ C.升高了40.5 ℃ D.升高了450 ℃ 解析　根据盖-吕萨克定律，可得=，ΔT=ΔV=V=150 K。升高了150 K和升高了150 ℃是等效的，故B项正确。 答案　B 答案与解析 3.一定质量的理想气体由状态A沿平行于纵轴的直线变化到状态B，则它的状态变化过程是 (　　) A.气体的温度不变 B.气体的内能增加 C.气体分子的平均速率减小 D.气体分子在单位时间内与器壁单位面积上碰撞的次数不变 解析　从p-V图像中的AB图线可知，气体状态由A变到B为等容升压，根据查理定律，一定质量的气体，当体积不变时，压强跟热力学温度成正比，压强增大，温度升高，气体的温度升高，内能增加，A项错误，B项正确；气体的温度升高，分子平均速率增大，故C项错误；气体压强增大，则气体分子在单位时间内与器壁单位面积上碰撞的次数增加，故D项错误。 答案　B 答案与解析 4.(多选)一定质量的气体做等容变化时，其p-t图像如图所示，若保持气体质量不变，而改变容器的容积，再让气体做等容变化，则其等容线与原来相比，下列可能正确的是 (　　) A.等容线与p轴之间夹角变小 B.等容线与p轴之间夹角变大 C.等容线与t轴交点的位置不变 D.等容线与t轴交点的位置一定改变 解析　对于一定质量的气体等容变化的p-t图线，总是要经过点(-273 ℃，0)，因此，C项正确，D项错误；由于题目没有给定体积变化的情况，所以A、B两项都有可能。 答案　ABC 答案与解析 　　浮筒打捞法是打捞沉船的一种方法，是用若干浮筒在水下充气后，借浮力将沉船浮出水面。在用浮筒打捞法打捞沉船时，把一组浮筒拖到沉船的作业区，使它们灌满水并沉到水底。潜水员下水，用钢缆把浮筒与沉船拴住。接着，开动打捞船上的压气机，把空气压进这组浮筒，将压力舱的海水排空，打捞浮筒产生的浮力使沉船浮出水面。这些浮筒就会带着沉船一起浮到水面。用浮筒打捞法打捞沉船时，产生的水浮力大而可靠，施工方便、安全，所以经常使用浮筒打捞法来打捞沉船。 【快乐体验】　浮筒气囊打捞法是打捞沉船的一种方法，是用若干浮筒气囊与沉船拴住，在水下充气后，借浮力将沉船浮出水面，如材料图所示。已知某个打捞浮筒气囊的最大容积为5 m3，沉船位置离水面约为20 m处，该处水温为-3 ℃。打捞船上打气装置可持续产生4倍大气压强的高压气体，气体温度为27 ℃。现将高压气体充入浮筒气囊中，当气囊内气体压强和外部水压相等时停止充气，此过程需要打气装置充入多少体积的高压气体?假定高压气体充入浮筒气囊前，气囊内的气体可忽略不计，计算气体压强时不考虑气囊的高度，气囊导热性良好，大气压强p0=1×105 Pa，水的密度ρ=1.0×103 kg/m3，重力加速度g=10 m/s2。(结果保留三位有效数字) 解析　设气囊内气体初态、末态的压强分别为p1、p2，由题意得， 初态：p1=4p0，T1=(27+273) K=300 K， 末态：p2=p0+ρgh2=3p0，V2=5 m3，T2=(-3+273) K=270 K， 由理想气体状态方程得=， 联立解得V1= m3≈4.17 m3。 $$