2.3 气体的等压变化和等容变化 同步讲练 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

本讲义聚焦气体的等压变化与等容变化核心知识点，系统梳理盖-吕萨克定律、查理定律的内容及应用，衔接理想气体模型与状态方程，通过实验现象引入、定律推导、图像分析至微观解释，构建完整知识支架。 资料以实验情境（如烧瓶水柱移动）激发探究，结合V-T、p-T图像分析培养科学思维，微观解释深化物理观念。分层设计课前预习、随堂练习及课后作业，助力教师授课与学生查漏补缺，提升知识应用能力。

2.3 气体的等压变化和等容变化 （1）知道气体的等压变化，了解盖—吕萨克定律并能应用于简单问题。 （2）知道气体的等容变化，了解查理定律并能应用于简单问题。 （3）了解理想气体模型，知道实际气体在什么情况下可以看成理想气体。 （4）能用分子动理论和统计观点解释气体实验定律。 烧瓶上通过橡胶塞连接一根玻璃管，向玻璃管中注入一段水柱。用手捂住烧瓶，会观察到水柱缓慢向外移动，这说明了什么？ 知识点一、气体的等压变化 1．等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度变化的过程． 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，其体积V与热力学温度T成正比． (2)表达式：V＝CT或＝. (3)适用条件：气体的质量和压强不变 (4)图像：如图所示． V－T图像中的等压线是一条过原点的直线． 知识点二、气体的等容变化 1．等容变化：一定质量的某种气体，在体积不变时，压强随温度变化的过程． 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成正比． (2)表达式：p＝CT或＝. (3)适用条件：气体的质量和体积不变． (4)图像：如图所示． ①p－T图像中的等容线是一条过原点的直线． ②p－t图像中的等容线不过原点，但反向延长线交t轴于－273.15 ℃. 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． 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． 二、气体的等容变化 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6甲所示，且V1<V2，即体积越大，斜率越小． (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． 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． 三、p－T图像与V－T图像 1．p－T图像与V－T图像的比较 不同点 图像 纵坐标 压强p 体积V 斜率意义 斜率越大，体积越小，V4<V3<V2<V1 斜率越大，压强越小，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.分析气体图像问题的注意事项 (1)在根据图像判断气体的状态变化时，首先要确定横、纵坐标表示的物理量，其次根据图像的形状判断各物理量的变化规律． (2)不是热力学温度的先转换为热力学温度． (3)要将图像与实际情况相结合． 知识点三、理想气体 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． 2．理想气体与实际气体 实际气体在温度不低于零下几十摄氏度、压强不超过大气压的几倍时，可以当成理想气体来处理． 知识点四、理想气体的状态方程 1．内容：一定质量的某种理想气体，在从一个状态(p1、V1、T1)变化到另一个状态(p2、V2、T2)时，压强p跟体积V的乘积与热力学温度T的比值保持不变． 2．表达式：＝C. 3．成立条件：一定质量的理想气体． 知识点五、气体实验定律的微观解释 1．玻意耳定律的微观解释 一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能是一定的．体积减小时，分子的数密度增大(填“增大”或“减小”)，单位时间内、单位面积上碰撞器壁的分子数就多，气体的压强就增大(填“增大”或“减小”)． 2．盖－吕萨克定律的微观解释 一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的平均动能增大(填“增大”或“减小”)，只有气体的体积同时增大，使分子的数密度减小，才能保持压强不变(填“增大”“减小”或“不变”)． 3．查理定律的微观解释 一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的数密度保持不变，温度升高时，分子的平均动能增大(填“增大”或“减小”)，气体的压强增大(填“增大”或“减小”)． 1．对理想气体状态方程的理解 (1)成立条件：一定质量的理想气体． (2)该方程表示的是气体三个状态参量的关系，与中间的变化过程无关． (3)公式中常量C仅由气体的种类和质量决定，与状态参量(p、V、T)无关． (4)方程中各量的单位：温度T必须是热力学温度，公式两边中压强p和体积V单位必须统一，但不一定是国际单位制中的单位． 2．理想气体状态方程与气体实验定律 ＝⇒ 2、气体实验定律的微观解释 1．玻意耳定律 (1)宏观表现：一定质量的某种理想气体，在温度保持不变时，体积减小，压强增大；体积增大，压强减小． (2)微观解释：温度不变，分子的平均动能不变．体积越小，分子的数密度增大，单位时间内撞到单位面积器壁上的分子数就越多，气体的压强就越大 2．查理定律 (1)宏观表现：一定质量的某种理想气体，在体积保持不变时，温度升高，压强增大；温度降低，压强减小． (2)微观解释：体积不变，则分子数密度不变，温度升高，分子平均动能增大，分子撞击器壁的作用力变大，所以气体的压强增大 3．盖－吕萨克定律 (1)宏观表现：一定质量的某种理想气体，在压强不变时，温度升高，体积增大，温度降低，体积减小． (2)微观解释：温度升高，分子平均动能增大，撞击器壁的作用力变大，而要使压强不变，则需影响压强的另一个因素，即分子的数密度减小，所以气体的体积增大， 例题1. （25-26高二下·全国·课前预习）理想气体的状态方程 （1）内容：一定质量的某种理想气体，在从一个状态（p1、V1、T1）变化到另一个状态（p2、V2、T2）时，压强p跟体积V的乘积与热力学温度T的比值 。 （2）表达式：或 。（式中的常量C与气体的种类及质量有关） （3）成立条件：一定 的理想气体。 （4）理想气体状态方程与气体实验定律的关系 ⇒ 应用理想气体状态方程解题的一般步骤 ①明确研究对象，即一定质量的理想气体； ②确定气体在初、末状态的参量p1、V1、T1及p2、V2、T2； ③由理想气体状态方程列式求解； ④必要时讨论结果的合理性。 【答案】 保持不变 质量 【详解】略 例题2. （25-26高二下·全国·随堂练习）在密封容器中装有某种气体，在体积不变时，温度由50 ℃加热到100 ℃，气体的压强变化情况是（　　） A．气体的压强变为原来的2倍 B．气体的压强比原来增加了 C．气体的压强变为原来的 D．气体的压强比原来增加了 【答案】B 【详解】根据查理定律，体积不变时，气体压强与热力学温度成正比，即 其中初始温度，末态温度 解得，即气体的压强比原来增加了，B正确，ACD错误。 故选B。 例题3. （25-26高二下·全国·随堂练习）一定质量的某种气体自状态A经状态C变化到状态B，这一过程如图所示，则（　　） A．在过程A→C中，气体的压强不变 B．在过程C→B中，气体的压强不断变小 C．在状态A时，气体的压强最大 D．在状态B时，气体的压强最大 【答案】D 【详解】A．气体在过程A→C中发生等温变化，由（恒量）可知，体积减小，压强增大，故A错误； B．在C→B变化过程中，气体的体积不发生变化，即为等容变化，由（恒量）可知，温度升高，压强增大，故B错误； CD．在A→C→B过程中气体的压强始终增大，所以气体在状态B时的压强最大，故C错误，D正确。 故选D。 例题4. （24-25高二下·河南南阳·阶段练习）一根粗细均匀，长度为84cm的导热玻璃管倾斜放置，倾角为θ，管中长度为24cm的水银封闭的理想气体柱的长度为60cm，如图甲所示。现缓慢逆时针转动玻璃管至如图乙所示的竖直状态并固定，已知外界大气压强恒为76cmHg，环境的热力学温度始终为300K，。下列说法中正确的是（　　） A．甲图中被封闭理想气体的压强为100cmHg B．乙图中水银到管口的距离为48cmHg C．对图乙中的封闭气体加热，并使水银全部从玻璃管顶端溢出，封闭气体的热力学温度至少需要升温到400K D．对图乙中的封闭气体加热，并使水银全部从玻璃管顶端溢出，封闭气体的热力学温度至少需要升温到375K 【答案】C 【详解】A．甲图中封闭气体的压强为，A错误； B．竖直放置且液体未溢出时 从甲图缓慢逆时针转动玻璃管至乙图位置为等温变化，则， 乙图中水银到管口的距离为，B错误； CD．当液体上表面到达管口时，根据 解得 继续加热则有液体溢出，气柱与液柱长度之和为，设此时液柱长为，由 代入数据可得， 可知温度的最小值，故C正确，D错误。 故选C。 例题5. （24-25高二下·河南驻马店·期末）如图，一定质量的理想气体从状态A经等容过程到达状态B，然后经等温过程到达状态C。下列说法正确的是（　　） A． B． C．A到B过程单位体积内的气体分子个数增大 D．B到C过程单位体积内的气体分子个数增大 【答案】AD 【详解】AB．状态A经等容过程到达状态B，温度升高，根据查理定律可知，压强增大，状态B经等温过程到达状态C，温度一定，体积减小，根据玻意耳定律可知，压强增大，则有，故A正确，B错误； C．A到B过程体积一定，则单位体积内的气体分子个数不变，故C错误； D．B到C过程体积减小，则单位体积内的气体分子个数增大，故D正确。 故选AD。 1. （25-26高二下·全国·课后作业）一个体积为2V0的钢瓶中，装有压强为p0的氧气。在恒温状态下用容积为V0的抽气筒抽气，则抽气4次后钢瓶中氧气的压强为（　　） A．p0 B．p0 C．p0 D．p0 【答案】D 【详解】钢瓶的容积为，抽气筒容积为，最初钢瓶内气体压强为，抽气过程气体温度不变，由玻意耳定律，第一次抽气有 第二次抽气有 第三次抽气有 第四次抽气有 联立解得 故选D。 2. （25-26高二下·全国·课后作业）对一定质量的理想气体，下列说法正确的是（　　） 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，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增多 C．压强不变，温度降低时，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少 D．温度升高，压强和体积可能都不变 【答案】A 【详解】A．体积不变时，压强增大，由于可知，温度升高，则气体分子的平均动能一定增大，故A正确； B．温度不变时，压强减小，由于气体分子的平均动能不变，即分子的平均速率不变，根据压强微观意义可知，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少，故B错误； C．压强不变，温度降低时，由于气体分子的平均动能减小，即分子的平均速率减小，根据压强微观意义可知，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增多，故C错误； D．温度升高时，由可知，乘积必增大，压强和体积不可能都不变，故D错误。 故选A。 3. （24-25高二下·江苏扬州·阶段练习）如图所示，在一个空的铝制饮料罐中插入一根粗细均匀的透明吸管，接口处用蜡密封，吸管中引入一小段油柱（长度可以忽略），如果不计外界大气压的变化，在吸管上标上温度刻度值，就是一个简易的温度计，罐内气体可视为理想气体，则（　　） A．温度升高后罐中气体压强增大 B．增大铝罐体积可增加测温范围 C．在空间站中该温度计不可使用 D．吸管上的温度刻度值左小右大 【答案】D 【详解】A．由于外界大气压不变，对油柱，根据平衡条件可知罐内压强不变，故A错误； B．由于气体压强不变，根据盖吕萨克定律有 则有 可以得到与成正比关系，所以吸管上所标温度的刻度是均匀的，测量范围跟吸管长度有关，与铝罐体积无关，故B错误； C．温度计是利用微观的分子热运动形成等压过程的原理制成，与宏观的超失重现象无关，故在空间站中完全失重的环境下，这个温度计仍可使用，故C错误； D．由于封闭的理想气体发生等压变化，若温度升高，气体体积变大，油柱向右移动，则吸管上的温度刻度值左小右大，故D正确。 故选D。 4. （24-25高二下·湖北十堰·阶段练习）一定质量的理想气体的p-t图像如图所示，在状态A变化到状态B的过程中，体积（　　） A．一定不变 B．一定减小 C．一定增加 D．可能不变 【答案】D 【详解】一定质量的理想气体有 可得 整理有 状态A变化到状态B的过程若为等容变化，则有AB为直线且反向延长线交时间轴交点为，但图中无具体数据故无法判断体积的变化。 故选D。 5. （24-25高二下·云南昆明·月考）一定质量的理想气体由状态a开始，经历ab、bc、ca三个过程回到原状态，其图像如图所示，气体在三个状态的体积分别为、、，压强分别为、、。已知、，则下列说法不正确的是（    ） A． B． C．从状态b到状态c，气体体积减小 D．从状态c到状态a，气体密度减小 【答案】A 【详解】AB．根据，则由图可知直线Oba是一条等容线，从状态a到状态b，气体体积不变，故A错误，B正确； C．从状态b到状态c，气体温度不变，压强增大，体积减小，故C正确； D．从状态c到状态a，温度升高，压强减小，则气体体积增大，质量不变，密度减小，故D正确。 此题选择不正确的，故选A。 6. （25-26高二下·全国·课后作业）一定质量的理想气体，从图示A状态开始，经历了B、C状态，最后到D状态，下列判断中正确的是（　　） A．A→B温度升高，压强不变 B．D点的压强比A点的压强小 C．B→C体积不变，压强不变 D．C→D体积变小，内能增大 【答案】AB 【详解】A．一定质量的理想气体，状态变化遵循规律 ，图中气体变化A→B，看坐标轴可得出结论：温度升高，从图上看不变，说明压强不变，A正确； B．连接OD，画一条等压线，其斜率大于AB连线的斜率，结合 可知，斜率越大说明压强P越小，B正确； C．B→C体积不变，同理，C点与原点连线的斜率大于AB连线的斜率，说明压强变小了，C错误； D．C→D的过程中体积明显变小，因温度不变，所以内能不变，D错误。 故选 AB。 7. （25-26高二下·全国·课后作业）关于理想气体的性质，下列说法正确的是（　　） A．理想气体是一种假想的物理模型，实际并不存在 B．理想气体是人为规定的，它是一种严格遵守气体实验定律的气体 C．一定质量的理想气体，分子平均动能增大，其温度一定升高 D．氦气是液化温度最低的气体，任何情况下均可当作理想气体 【答案】ABC 【详解】AB．理想气体是在研究气体的性质过程中建立的一种理想化模型，现实中并不存在，其具备的特性均是人为规定的，故AB正确； C．对于理想气体，分子间不存在相互作用力，也就没有分子势能的变化，其内能的变化即为分子动能的变化，宏观上表现为温度的变化，一定质量的理想气体，分子平均动能增大，其温度一定升高，故C正确； D．实际中不易液化的气体，包括液化温度最低的氦气，只有在温度不太低、压强不太大的条件下才可当作理想气体，在压强很大和温度很低的情形下，分子的大小和分子间的相互作用力就不能忽略，故D错误。 故选ABC。 8. （25-26高三上·宁夏银川·月考）如图所示，密闭容器内一定质量的理想气体由状态A变化到状态B。该过程中（　　） A． B．气体分子的数密度增大 C．气体分子的平均动能增大 D．单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小 【答案】AC 【详解】A. 根据可知，因AB连线过原点，可知，A正确； B. 气体体积不变，则分子的数密度不变，B错误； C. 气体的温度升高，则气体分子的平均动能增大，C正确； D. 气体的压强变大，可知单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力增大，D错误。 故选AC。 9. （24-25高二下·黑龙江哈尔滨·阶段练习）如图所示，桶装水的容积为，为取水方便，在上面安装一个取水器。某次取水前桶内气体压强为，剩余水的体积为，水面距出水口的高度为。取水器每按压一次，向桶内打入压强为、体积为的空气。已知水桶的横截面积为，水的密度为，大气压强为，重力加速度为，取水过程中气体温度保持不变，则（　　） A．若要压出4L水，至少需按压14次 B．若要压出水，至少需按压17次 C．压出4L水时水桶中气体质量与初始质量之比为131：80 D．压出4L水时水桶中气体质量与初始质量之比为135：78 【答案】BC 【详解】AB．若压出水后，则桶内液面下降高度 则此时桶内液面与出水口高度差为 则有 解得 由于外界温度保持不变，根据玻意耳定律有 其中，，， 解得 可知，要压出水，至少需要按压17次，故A错误，B正确； CD．同温同压下，气体质量之比等于体积之比。设压出4L水时水桶中气体压强为时，其对应的体积为 故有 解得 压出4L水时水桶中气体质量与初始质量之比为，故C正确，D错误； 故选BC。 10. （25-26高二下·全国·随堂练习）图甲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1.5×105Pa。 (1)写出A→B过程中压强变化的情形，并根据图像提供的信息，计算图甲中TA的温度值。 (2)请在图乙坐标系中，作出该气体由状态A经过状态B变为状态C的p－T图像，并在图线相应的位置上标出字母A、B、C。如果需要计算才能确定的有关坐标值，请写出计算过程。 【答案】(1) (2)见解析 【详解】（1）由题图甲可以看出，A与B的连线的延长线过原点O，所以A→B是等压变化，即，由题图甲可知，由B→C是等容变化；根据盖—吕萨克定律可得 代入数据，解得 （2）根据查理定律得 又因为 代入数据，解得 则可画出由状态A→B→C的图像如图所示 11. （24-25高二下·陕西安康·期末）汽车行驶时，轮胎的胎压太高或太低都容易造成安全隐患。已知某型号车辆轮胎内部气体压强的正常范围为。清晨出发前对轮胎进行检查，胎压为2.5atm，胎内气体温度为。轮胎内气体可看作理想气体，轮胎的容积可视为不变，热力学温度与摄氏温度的关系为。夏季高温时汽车在行驶过程中轮胎内气体的温度可达到，为了使轮胎在该温度下的胎压为2.5atm，需要提前放出一部分气体以减小胎压。 (1)求出发前应该将胎压调整为多少？ (2)若放气过程中轮胎内气体温度可视为不变，求出发前从轮胎放出的气体与放气前轮胎内气体的质量之比。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）已知出发前胎内气体压强，温度 夏季高温时胎内气体压强，温度 根据查理定律，将数值代入可得 （2）设轮胎的容积为，放气前轮胎内气体压强为，体积为，放气后压强为，体积为，根据玻意耳定律，将数值代入可得 那么放出气体的体积 所以放出气体与放气前轮胎内气体的质量之比 12. （24-25高二下·河北秦皇岛·期末）如图所示，在运送一些易碎物品时，快递公司往往会用一层有很多空气泡的气泡膜进行包装，以防止运送的物品碎裂。无物品压在气泡膜上时，每个气泡内气体的压强均为大气压强，体积均为。现将一平板状的物品平放在气泡膜上，发现每个气泡的体积均变为。 (1)不计温度变化的影响，求此时每个气泡内气体的压强； (2)若每个小气泡与物品接触面的面积均为，在运输过程中气泡内气体温度由升高到，假定在物品压力作用下气泡体积不变，求此时每个气泡内气体对物品产生的作用力大小。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由于气体温度不变，设此时气体的压强为，由玻意耳定律有 解得 （2）设温度升高到时气体的压强为，则由查理定律有 解得 又因为 可得每个气泡内气体对物品产生的作用力大小为 13. （24-25高二下·河南焦作·期末）某家用轿车的一个轮胎充入空气后容积为，胎压为2个标准大气压，温度为。已知1个标准大气压为，轮胎内空气可视为理想气体且轮胎容积可视为不变。 (1)当轮胎内空气温度变为，胎内空气的压强将变为多少（结果保留2位有效数字） (2)已知、1个标准大气压下的空气密度为，则该轮胎内空气质量为多少？（结果保留2位有效数字） 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据题意有，， 由查理定律得 代入数据解得 （2）设轮胎内空气在、1个标准大气压下的体积为 由理想气体状态方程得 代入数据得 轮胎内空气质量 解得 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 2.3 气体的等压变化和等容变化 （1）知道气体的等压变化，了解盖—吕萨克定律并能应用于简单问题。 （2）知道气体的等容变化，了解查理定律并能应用于简单问题。 （3）了解理想气体模型，知道实际气体在什么情况下可以看成理想气体。 （4）能用分子动理论和统计观点解释气体实验定律。 烧瓶上通过橡胶塞连接一根玻璃管，向玻璃管中注入一段水柱。用手捂住烧瓶，会观察到水柱缓慢向外移动，这说明了什么？ 知识点一、气体的等压变化 1．等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度变化的过程． 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，其体积V与热力学温度T成正比． (2)表达式：V＝CT或＝. (3)适用条件：气体的质量和压强不变 (4)图像：如图所示． V－T图像中的等压线是一条过原点的直线． 知识点二、气体的等容变化 1．等容变化：一定质量的某种气体，在体积不变时，压强随温度变化的过程． 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成正比． (2)表达式：p＝CT或＝. (3)适用条件：气体的质量和体积不变． (4)图像：如图所示． ①p－T图像中的等容线是一条过原点的直线． ②p－t图像中的等容线不过原点，但反向延长线交t轴于－273.15 ℃. 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． 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． 二、气体的等容变化 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6甲所示，且V1<V2，即体积越大，斜率越小． (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． 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． 三、p－T图像与V－T图像 1．p－T图像与V－T图像的比较 不同点 图像 纵坐标 压强p 体积V 斜率意义 斜率越大，体积越小，V4<V3<V2<V1 斜率越大，压强越小，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.分析气体图像问题的注意事项 (1)在根据图像判断气体的状态变化时，首先要确定横、纵坐标表示的物理量，其次根据图像的形状判断各物理量的变化规律． (2)不是热力学温度的先转换为热力学温度． (3)要将图像与实际情况相结合． 知识点三、理想气体 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． 2．理想气体与实际气体 实际气体在温度不低于零下几十摄氏度、压强不超过大气压的几倍时，可以当成理想气体来处理． 知识点四、理想气体的状态方程 1．内容：一定质量的某种理想气体，在从一个状态(p1、V1、T1)变化到另一个状态(p2、V2、T2)时，压强p跟体积V的乘积与热力学温度T的比值保持不变． 2．表达式：＝C. 3．成立条件：一定质量的理想气体． 知识点五、气体实验定律的微观解释 1．玻意耳定律的微观解释 一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能是一定的．体积减小时，分子的数密度增大(填“增大”或“减小”)，单位时间内、单位面积上碰撞器壁的分子数就多，气体的压强就增大(填“增大”或“减小”)． 2．盖－吕萨克定律的微观解释 一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的平均动能增大(填“增大”或“减小”)，只有气体的体积同时增大，使分子的数密度减小，才能保持压强不变(填“增大”“减小”或“不变”)． 3．查理定律的微观解释 一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的数密度保持不变，温度升高时，分子的平均动能增大(填“增大”或“减小”)，气体的压强增大(填“增大”或“减小”)． 1．对理想气体状态方程的理解 (1)成立条件：一定质量的理想气体． (2)该方程表示的是气体三个状态参量的关系，与中间的变化过程无关． (3)公式中常量C仅由气体的种类和质量决定，与状态参量(p、V、T)无关． (4)方程中各量的单位：温度T必须是热力学温度，公式两边中压强p和体积V单位必须统一，但不一定是国际单位制中的单位． 2．理想气体状态方程与气体实验定律 ＝⇒ 2、气体实验定律的微观解释 1．玻意耳定律 (1)宏观表现：一定质量的某种理想气体，在温度保持不变时，体积减小，压强增大；体积增大，压强减小． (2)微观解释：温度不变，分子的平均动能不变．体积越小，分子的数密度增大，单位时间内撞到单位面积器壁上的分子数就越多，气体的压强就越大 2．查理定律 (1)宏观表现：一定质量的某种理想气体，在体积保持不变时，温度升高，压强增大；温度降低，压强减小． (2)微观解释：体积不变，则分子数密度不变，温度升高，分子平均动能增大，分子撞击器壁的作用力变大，所以气体的压强增大 3．盖－吕萨克定律 (1)宏观表现：一定质量的某种理想气体，在压强不变时，温度升高，体积增大，温度降低，体积减小． (2)微观解释：温度升高，分子平均动能增大，撞击器壁的作用力变大，而要使压强不变，则需影响压强的另一个因素，即分子的数密度减小，所以气体的体积增大， 例题1. （25-26高二下·全国·课前预习）理想气体的状态方程 （1）内容：一定质量的某种理想气体，在从一个状态（p1、V1、T1）变化到另一个状态（p2、V2、T2）时，压强p跟体积V的乘积与热力学温度T的比值 。 （2）表达式：或 。（式中的常量C与气体的种类及质量有关） （3）成立条件：一定 的理想气体。 （4）理想气体状态方程与气体实验定律的关系 ⇒ 应用理想气体状态方程解题的一般步骤 ①明确研究对象，即一定质量的理想气体； ②确定气体在初、末状态的参量p1、V1、T1及p2、V2、T2； ③由理想气体状态方程列式求解； ④必要时讨论结果的合理性。 例题2. （25-26高二下·全国·随堂练习）在密封容器中装有某种气体，在体积不变时，温度由50 ℃加热到100 ℃，气体的压强变化情况是（　　） A．气体的压强变为原来的2倍 B．气体的压强比原来增加了 C．气体的压强变为原来的 D．气体的压强比原来增加了 例题3. （25-26高二下·全国·随堂练习）一定质量的某种气体自状态A经状态C变化到状态B，这一过程如图所示，则（　　） A．在过程A→C中，气体的压强不变 B．在过程C→B中，气体的压强不断变小 C．在状态A时，气体的压强最大 D．在状态B时，气体的压强最大 例题4. （24-25高二下·河南南阳·阶段练习）一根粗细均匀，长度为84cm的导热玻璃管倾斜放置，倾角为θ，管中长度为24cm的水银封闭的理想气体柱的长度为60cm，如图甲所示。现缓慢逆时针转动玻璃管至如图乙所示的竖直状态并固定，已知外界大气压强恒为76cmHg，环境的热力学温度始终为300K，。下列说法中正确的是（　　） A．甲图中被封闭理想气体的压强为100cmHg B．乙图中水银到管口的距离为48cmHg C．对图乙中的封闭气体加热，并使水银全部从玻璃管顶端溢出，封闭气体的热力学温度至少需要升温到400K D．对图乙中的封闭气体加热，并使水银全部从玻璃管顶端溢出，封闭气体的热力学温度至少需要升温到375K 例题5. （24-25高二下·河南驻马店·期末）如图，一定质量的理想气体从状态A经等容过程到达状态B，然后经等温过程到达状态C。下列说法正确的是（　　） A． B． C．A到B过程单位体积内的气体分子个数增大 D．B到C过程单位体积内的气体分子个数增大 1. （25-26高二下·全国·课后作业）一个体积为2V0的钢瓶中，装有压强为p0的氧气。在恒温状态下用容积为V0的抽气筒抽气，则抽气4次后钢瓶中氧气的压强为（　　） A．p0 B．p0 C．p0 D．p0 2. （25-26高二下·全国·课后作业）对一定质量的理想气体，下列说法正确的是（　　） 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，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增多 C．压强不变，温度降低时，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少 D．温度升高，压强和体积可能都不变 3. （24-25高二下·江苏扬州·阶段练习）如图所示，在一个空的铝制饮料罐中插入一根粗细均匀的透明吸管，接口处用蜡密封，吸管中引入一小段油柱（长度可以忽略），如果不计外界大气压的变化，在吸管上标上温度刻度值，就是一个简易的温度计，罐内气体可视为理想气体，则（　　） A．温度升高后罐中气体压强增大 B．增大铝罐体积可增加测温范围 C．在空间站中该温度计不可使用 D．吸管上的温度刻度值左小右大 4. （24-25高二下·湖北十堰·阶段练习）一定质量的理想气体的p-t图像如图所示，在状态A变化到状态B的过程中，体积（　　） A．一定不变 B．一定减小 C．一定增加 D．可能不变 5. （24-25高二下·云南昆明·月考）一定质量的理想气体由状态a开始，经历ab、bc、ca三个过程回到原状态，其图像如图所示，气体在三个状态的体积分别为、、，压强分别为、、。已知、，则下列说法不正确的是（    ） A． B． C．从状态b到状态c，气体体积减小 D．从状态c到状态a，气体密度减小 6. （25-26高二下·全国·课后作业）一定质量的理想气体，从图示A状态开始，经历了B、C状态，最后到D状态，下列判断中正确的是（　　） A．A→B温度升高，压强不变 B．D点的压强比A点的压强小 C．B→C体积不变，压强不变 D．C→D体积变小，内能增大 7. （25-26高二下·全国·课后作业）关于理想气体的性质，下列说法正确的是（　　） A．理想气体是一种假想的物理模型，实际并不存在 B．理想气体是人为规定的，它是一种严格遵守气体实验定律的气体 C．一定质量的理想气体，分子平均动能增大，其温度一定升高 D．氦气是液化温度最低的气体，任何情况下均可当作理想气体 8. （25-26高三上·宁夏银川·月考）如图所示，密闭容器内一定质量的理想气体由状态A变化到状态B。该过程中（　　） A． B．气体分子的数密度增大 C．气体分子的平均动能增大 D．单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小 9. （24-25高二下·黑龙江哈尔滨·阶段练习）如图所示，桶装水的容积为，为取水方便，在上面安装一个取水器。某次取水前桶内气体压强为，剩余水的体积为，水面距出水口的高度为。取水器每按压一次，向桶内打入压强为、体积为的空气。已知水桶的横截面积为，水的密度为，大气压强为，重力加速度为，取水过程中气体温度保持不变，则（　　） A．若要压出4L水，至少需按压14次 B．若要压出水，至少需按压17次 C．压出4L水时水桶中气体质量与初始质量之比为131：80 D．压出4L水时水桶中气体质量与初始质量之比为135：78 10. （25-26高二下·全国·随堂练习）图甲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1.5×105Pa。 (1)写出A→B过程中压强变化的情形，并根据图像提供的信息，计算图甲中TA的温度值。 (2)请在图乙坐标系中，作出该气体由状态A经过状态B变为状态C的p－T图像，并在图线相应的位置上标出字母A、B、C。如果需要计算才能确定的有关坐标值，请写出计算过程。 11. （24-25高二下·陕西安康·期末）汽车行驶时，轮胎的胎压太高或太低都容易造成安全隐患。已知某型号车辆轮胎内部气体压强的正常范围为。清晨出发前对轮胎进行检查，胎压为2.5atm，胎内气体温度为。轮胎内气体可看作理想气体，轮胎的容积可视为不变，热力学温度与摄氏温度的关系为。夏季高温时汽车在行驶过程中轮胎内气体的温度可达到，为了使轮胎在该温度下的胎压为2.5atm，需要提前放出一部分气体以减小胎压。 (1)求出发前应该将胎压调整为多少？ (2)若放气过程中轮胎内气体温度可视为不变，求出发前从轮胎放出的气体与放气前轮胎内气体的质量之比。 12. （24-25高二下·河北秦皇岛·期末）如图所示，在运送一些易碎物品时，快递公司往往会用一层有很多空气泡的气泡膜进行包装，以防止运送的物品碎裂。无物品压在气泡膜上时，每个气泡内气体的压强均为大气压强，体积均为。现将一平板状的物品平放在气泡膜上，发现每个气泡的体积均变为。 (1)不计温度变化的影响，求此时每个气泡内气体的压强； (2)若每个小气泡与物品接触面的面积均为，在运输过程中气泡内气体温度由升高到，假定在物品压力作用下气泡体积不变，求此时每个气泡内气体对物品产生的作用力大小。 13. （24-25高二下·河南焦作·期末）某家用轿车的一个轮胎充入空气后容积为，胎压为2个标准大气压，温度为。已知1个标准大气压为，轮胎内空气可视为理想气体且轮胎容积可视为不变。 (1)当轮胎内空气温度变为，胎内空气的压强将变为多少（结果保留2位有效数字） (2)已知、1个标准大气压下的空气密度为，则该轮胎内空气质量为多少？（结果保留2位有效数字） 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $