2026届高考二轮复习讲义：气体的等温、等压、等容变化

气体理想状态方程专题 1、 状态参量与平衡态 1. 状态参量 （1） 体积V——几何参量：确定系统的空间范围 （2） 压强p——力学参量：确定外界与系统之间或者系统内部各部分之间力的作用 （3） 温度T——热学参量：确定系统的冷热程度 2. 平衡态 在没有外界影响的情况下，经过足够长的时间，系统内各部分的状态参量能够达到稳定状态。 2、 温度和温标 1. 热平衡：如果两个系统相互接触而传热，这两个系统的状态参量将会互相影响而分别改变。经过一段时间，各自的状态参量就不再变化了，这说明两个系统达到了平衡。 2. 热力学温度 1)定义:热力学温标表示的温度叫热力学温度，用符号T表示。 2)单位:开尔文，简称开，符号为K。 3)摄氏温度与热力学温度的关系:T=t+273.15K 3、 气体的等温变化 1.玻意耳定律质量保持不变。 1)内容:一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强，与体积成反比。 2)公式:pV=C或 2.等温变化的图像 1)p-V图像为双曲线的一支，一定质量的某种气体的两条等温线相比，双曲线顶点离坐标原点远的温度高 2)p-图像为过坐标原点的直线，一定质量的某种气体的两条 等温线相比，斜率大的温度高。 4、 气体的等压变化 1.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，其体积与热力学温度的变化成正比；T的单位为开尔文(K). 2）公式： 或 2.等压变化的图像 （1）V-T图像为过横轴-273.15°C的直线，V-T图像为过坐标原点 （2）一定质量某种气体的两条等压线相比，斜率大的压强小。 5、 气体的等容变化 1.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，压强与热力学温度T成正比。 2)公式:p=CT或 2.等容变化的图像 1)p-图像为过横轴-273.15°C的直线，p-T图像为过坐标原点的直线。 2)一定质量某种气体的两条等容线相比，斜率大的体积小。 6、 真题梳理 （一）状态参量与平衡态 1．如图所示，一泵水器通过细水管与桶装水相连。按压一次泵水器可将压强等于大气压强、体积为的空气压入水桶中。在设计泵水器时应计算出的临界值，当时，在液面最低的情况下仅按压一次泵水器恰能出水。设桶身的高度和横截面积分别为H、S，颈部高度为l，按压前桶中气体压强为。不考虑温度变化和漏气，忽略桶壁厚度及桶颈部、细水管和出水管的体积。已知水的密度为，重力加速度为g。该临界值等于（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【来源】2025年高考江西卷物理真题 【详解】根据题意，设往桶内压入压强为、体积为的空气后，桶内气体压强增大到，根据玻意耳定律有 泵水器恰能出水满足 联立解得 故选B。 （2） 温度和温标 2．如图所示，一定量的理想气体从状态A开始，经历两个过程，先后到达状态B和C。有关A、B和C三个状态温度和的关系，正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【来源】2020年北京市高考物理试卷（新高考） 【详解】由图可知状态A到状态B是一个等压过程，根据 因为VB>VA，故TB>TA；而状态B到状态C是一个等容过程，有 因为pB>pC，故TB>TC；对状态A和C有 可得TA=TC；综上分析可知C正确，ABD错误； 故选C。 6．如图，一定量的理想气体先后处于图上三个状态，三个状态下气体的压强分别为，则（   ） A． B． C． D． 【答案】AD 【来源】2025年高考课标卷物理真题 【详解】根据理想气体的状态方程有 变形有 则V—T图线上的点与坐标原点连线的斜率代表 则由题图可知pc > pb = pa 故选AD。 （三）气体的等温变化 5．如图，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程ab到达状态b，再经过等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回到状态a．下列说法正确的是（    ）    A．在过程ab中气体的内能增加 B．在过程ca中外界对气体做功 C．在过程ab中气体对外界做功 D．在过程bc中气体从外界吸收热量 E．在过程ca中气体从外界吸收热量 【答案】ABD 【来源】2017年全国统一高考物理试题（新课标III） 【详解】A．在过程ab中气体的体积不变，压强升高，根据 可知气体的温度升高，内能增加，故A正确； B．在过程ca中气体压强不变，气体体积减小，外界对气体做功，故B正确； C．在过程ab中气体的体积不变，气体对外界不做功，故C错误； D．在过程bc中，气体的温度不变，内能不变，气体的体积增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律 可知气体从外界吸收热量，故D正确； E．在过程ca中气体的压强不变，体积减小，外界对气体做功，根据 可知气体温度降低，内能减小，根据热力学第一定律 可知气体放出热量，故E错误。 故选ABD。 9．如图，一定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。已知质量一定的某种理想气体的内能只与温度有关，且随温度升高而增大。下列说法正确的是（   ） A．A→B过程为吸热过程 B．B→C过程为吸热过程 C．状态A压强比状态B的小 D．状态A内能比状态C的小 【答案】ACD 【来源】2025年高考甘肃卷物理真题 【详解】A．A→B过程，体积不变，则W=0，温度升高，则∆U>0，根据热力学第一定律∆U=W+Q 可知Q>0，即该过程吸热，选项A正确； B ．B→C过程，温度不变，则∆U=0，体积减小，则W>0，根据热力学第一定律∆U=W+Q 可知Q<0，即该过程为放热过程，选项B错误； C ．A→B过程，体积不变，温度升高，根据 可知，压强变大，即状态A压强比状态B压强小，选项C正确； D．状态A的温度低于状态C的温度，可知状态A的内能比状态C的小，选项D正确。 故选ACD。 13．如图，竖直放置的汽缸内有一横截面积的活塞，活塞质量忽略不计，活塞与汽缸无摩擦且密封良好。若活塞保持静止，气缸内密封一定质量的理想气体，气体温度，气体体积。设大气压强，重力加速度 。 (1)若加热气体，使活塞缓慢上升，当气体体积变为，求气体温度； (2)若往活塞上轻放质量为的重物，且活塞下降过程中气体温度T0不变，求稳定后的气体体积。 【答案】(1) (2) 【来源】2025年高考海南卷物理部分真题 【详解】（1）活塞缓慢上升过程中，气体做等压变化，根据盖-吕萨克定律 代入数值解得 （2）设稳定后气体的压强为，根据平衡条件有 分析可知初始状态时气体压强与大气压相等为，整个过程根据玻意耳定律 联立解得 15．用热力学方法可测量重力加速度。如图所示，粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内用液柱封闭了一段长度为的空气柱。液柱长为h，密度为。缓慢旋转细管至水平，封闭空气柱长度为，大气压强为。 (1)若整个过程中温度不变，求重力加速度g的大小； (2)考虑到实验测量中存在各类误差，需要在不同实验参数下进行多次测量，如不同的液柱长度、空气柱长度、温度等。某次实验测量数据如下，液柱长，细管开口向上竖直放置时空气柱温度。水平放置时调控空气柱温度，当空气柱温度时，空气柱长度与竖直放置时相同。已知。根据该组实验数据，求重力加速度g的值。 【答案】(1) (2) 【来源】2025年高考湖南卷物理真题 【详解】（1）竖直放置时里面气体的压强为 水平放置时里面气体的压强 由等温过程可得 解得 （2）由定容过程 代入数据可得 （四）气体的等压变化 10．一定质量的理想气体从状态a开始经ab、bc、ca三个过程回到原状态，已知ab垂直于T轴，bc延长线过O点，下列说法正确的是（   ） A．bc过程外界对气体做功 B．ca过程气体压强不变 C．ab过程气体放出热量 D．ca过程气体内能减小 【答案】AC 【来源】2024年高考海南卷物理真题 【详解】A．由理想气体状态方程 化简可得 由图像可知，图像的斜率越大，压强越小，故 pa < pb = pcbc过程为等压变化，体积减小，外界对气体做功，故A正确； B．由理想气体状态方程 化简可得 由图像可知，图像的斜率越大，压强越小，故 ca过程气体压强减小，故B错误； C．ab过程为等温变化，内能不变，故 根据玻意耳定律可知，体积减小，压强增大，外界对气体做功，故 根据热力学第一定律 解得 Ab过程气体放出热量，故C正确； D．ca过程，温度升高，内能增大，故D错误。 故选C。 11．一定量的理想气体从状态a经状态b变化到状态c，其过程如图上的两条线段所示，则气体在（　　） A．状态a处的压强大于状态c处的压强 B．由a变化到b的过程中，气体对外做功 C．由b变化到c的过程中，气体的压强不变 D．由a变化到b的过程中，气体从外界吸热 E．由a变化到b的过程中，从外界吸收的热量等于其增加的内能 【答案】ABD 【来源】2022年高考全国乙卷物理真题 【详解】AC．根据理想气体状态方程可知 即图像的斜率为，故有 故A正确，C错误； B．理想气体由a变化到b的过程中，因体积增大，则气体对外做功，故B正确； DE．理想气体由a变化到b的过程中，温度升高，则内能增大，由热力学第一定律有 而，，则有 可得 ， 即气体从外界吸热，且从外界吸收的热量大于其增加的内能，故D正确，E错误； 故选ABD。 （5） 气体的等容变化 17．“拔火罐”是我国传统医学的一种疗法。治疗时，医生将开口面积为S的玻璃罐加热，使罐内空气温度升至，然后迅速将玻璃罐倒扣在患者皮肤上（状态1）。待罐内空气自然冷却至室温，玻璃罐便紧贴在皮肤上（状态2）。从状态1到状态2过程中罐内气体向外界放出热量。已知，，。忽略皮肤的形变，大气压强。求： (1)状态2时罐内气体的压强； (2)状态1到状态2罐内气体内能的变化； 【答案】(1) (2)减少 【来源】2025年高考浙江卷（6月）物理真题 【详解】（1）状态1气体的温度 压强 状态2气体的温度 气体做等容变化，根据 可得 （2）气体做等容变化，外界对气体不做功，气体吸收热量为 根据热力学第一定律 可得状态1到状态2罐内气体内能的变化 即气体内能减少。 高中物理·学科网：八爪鱼大王Cosmin 学科网（北京）股份有限公司 $ 气体理想状态方程专题 1、 状态参量与平衡态 1. 状态参量 （1） 体积V——几何参量：确定系统的空间范围 （2） 压强p——力学参量：确定外界与系统之间或者系统内部各部分之间力的作用 （3） 温度T——热学参量：确定系统的冷热程度 2. 平衡态 在没有外界影响的情况下，经过足够长的时间，系统内各部分的状态参量能够达到稳定状态。 2、 温度和温标 1. 热平衡：如果两个系统相互接触而传热，这两个系统的状态参量将会互相影响而分别改变。经过一段时间，各自的状态参量就不再变化了，这说明两个系统达到了平衡。 2. 热力学温度 1)定义:热力学温标表示的温度叫热力学温度，用符号T表示。 2)单位:开尔文，简称开，符号为K。 3)摄氏温度与热力学温度的关系:T=t+273.15K 3、 气体的等温变化 1.玻意耳定律质量保持不变。 1)内容:一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强，与体积成反比。 2)公式:pV=C或 2.等温变化的图像 1)p-V图像为双曲线的一支，一定质量的某种气体的两条等温线相比，双曲线顶点离坐标原点远的温度高 2)p-图像为过坐标原点的直线，一定质量的某种气体的两条 等温线相比，斜率大的温度高。 4、 气体的等压变化 1.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，其体积与热力学温度的变化成正比；T的单位为开尔文(K). 2）公式： 或 2.等压变化的图像 （1）V-T图像为过横轴-273.15°C的直线，V-T图像为过坐标原点 （2）一定质量某种气体的两条等压线相比，斜率大的压强小。 5、 气体的等容变化 1.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，压强与热力学温度T成正比。 2)公式:p=CT或 2.等容变化的图像 1)p-图像为过横轴-273.15°C的直线，p-T图像为过坐标原点的直线。 2)一定质量某种气体的两条等容线相比，斜率大的体积小。 6、 真题梳理 （一）状态参量与平衡态 1．如图所示，一泵水器通过细水管与桶装水相连。按压一次泵水器可将压强等于大气压强、体积为的空气压入水桶中。在设计泵水器时应计算出的临界值，当时，在液面最低的情况下仅按压一次泵水器恰能出水。设桶身的高度和横截面积分别为H、S，颈部高度为l，按压前桶中气体压强为。不考虑温度变化和漏气，忽略桶壁厚度及桶颈部、细水管和出水管的体积。已知水的密度为，重力加速度为g。该临界值等于（　　） A． B． C． D． （2） 温度和温标 2．如图所示，一定量的理想气体从状态A开始，经历两个过程，先后到达状态B和C。有关A、B和C三个状态温度和的关系，正确的是（　　） A． B． C． D． 6．如图，一定量的理想气体先后处于图上三个状态，三个状态下气体的压强分别为，则（   ） A． B． C． D． （三）气体的等温变化 5．如图，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程ab到达状态b，再经过等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回到状态a．下列说法正确的是（    ）    A．在过程ab中气体的内能增加 B．在过程ca中外界对气体做功 C．在过程ab中气体对外界做功 D．在过程bc中气体从外界吸收热量 E．在过程ca中气体从外界吸收热量 9．如图，一定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。已知质量一定的某种理想气体的内能只与温度有关，且随温度升高而增大。下列说法正确的是（   ） A．A→B过程为吸热过程 B．B→C过程为吸热过程 C．状态A压强比状态B的小 D．状态A内能比状态C的小 13．如图，竖直放置的汽缸内有一横截面积的活塞，活塞质量忽略不计，活塞与汽缸无摩擦且密封良好。若活塞保持静止，气缸内密封一定质量的理想气体，气体温度，气体体积。设大气压强，重力加速度 。 (1)若加热气体，使活塞缓慢上升，当气体体积变为，求气体温度； (2)若往活塞上轻放质量为的重物，且活塞下降过程中气体温度T0不变，求稳定后的气体体积。 15．用热力学方法可测量重力加速度。如图所示，粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内用液柱封闭了一段长度为的空气柱。液柱长为h，密度为。缓慢旋转细管至水平，封闭空气柱长度为，大气压强为。 (1)若整个过程中温度不变，求重力加速度g的大小； (2)考虑到实验测量中存在各类误差，需要在不同实验参数下进行多次测量，如不同的液柱长度、空气柱长度、温度等。某次实验测量数据如下，液柱长，细管开口向上竖直放置时空气柱温度。水平放置时调控空气柱温度，当空气柱温度时，空气柱长度与竖直放置时相同。已知。根据该组实验数据，求重力加速度g的值。 （四）气体的等压变化 10．一定质量的理想气体从状态a开始经ab、bc、ca三个过程回到原状态，已知ab垂直于T轴，bc延长线过O点，下列说法正确的是（   ） A．bc过程外界对气体做功 B．ca过程气体压强不变 C．ab过程气体放出热量 D．ca过程气体内能减小 11．一定量的理想气体从状态a经状态b变化到状态c，其过程如图上的两条线段所示，则气体在（　　） A．状态a处的压强大于状态c处的压强 B．由a变化到b的过程中，气体对外做功 C．由b变化到c的过程中，气体的压强不变 D．由a变化到b的过程中，气体从外界吸热 E．由a变化到b的过程中，从外界吸收的热量等于其增加的内能 （5） 气体的等容变化 17．“拔火罐”是我国传统医学的一种疗法。治疗时，医生将开口面积为S的玻璃罐加热，使罐内空气温度升至，然后迅速将玻璃罐倒扣在患者皮肤上（状态1）。待罐内空气自然冷却至室温，玻璃罐便紧贴在皮肤上（状态2）。从状态1到状态2过程中罐内气体向外界放出热量。已知，，。忽略皮肤的形变，大气压强。求： (1)状态2时罐内气体的压强； (2)状态1到状态2罐内气体内能的变化； 高中物理·学科网：八爪鱼大王Cosmin 学科网（北京）股份有限公司 $