第二章氣體、固體和液體第3節(jié)氣體的等壓變化和等容變化 1、知道什么是氣體的等容變化過(guò)程；2、掌握查理定律的內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式；理解p-t圖象的物理意義；3、知道查理定律的適用條件；4、會(huì)用分子動(dòng)理論解釋查理定律。知識(shí)點(diǎn)一、蓋—呂薩克定律(1)內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，體積與熱力學(xué)溫度成正比。氣體的等壓變化：一定量的氣體在壓強(qiáng)不變的情況下發(fā)生的狀態(tài)變化叫等壓變化。(2)公式：＝或＝C(常量)。①蓋—呂薩克定律是通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的；②成立條件：氣體質(zhì)量一定，壓強(qiáng)不變；③一定質(zhì)量的氣體在等壓變化時(shí)，升高(或降低)相同的溫度，增加(或減小)的體積是相同的；④常量C與氣體的種類(lèi)、質(zhì)量和壓強(qiáng)有關(guān)。(3)蓋—呂薩克定律的另一種表現(xiàn)形式：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，溫度每升高或降低1 ℃，增加或減少的體積為0 ℃時(shí)體積的，公式為V＝V0(1＋t/273)。知識(shí)點(diǎn)二、查理定律(1)查理定律：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T成正比，即p∝T。(2)數(shù)學(xué)表達(dá)式：①p＝CT(C為比例系數(shù))；②＝或＝。式中p1、T1和p2、T2分別表示氣體在1、2兩個(gè)不同狀態(tài)下的壓強(qiáng)和溫度。(3)適用條件：①壓強(qiáng)不太大，溫度不太低；②氣體的質(zhì)量和體積都不變。(4)等容線①等容線：一定質(zhì)量的氣體在體積不變時(shí)其壓強(qiáng)隨溫度變化關(guān)系的直線，叫氣體的等容線。即p–T圖象如圖甲所示。②p–T圖象的特點(diǎn)：一定質(zhì)量的某種氣體，在等容變化過(guò)程中，氣體的壓強(qiáng)p和熱力學(xué)溫度T的圖線是過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線。如圖甲所示，且V1＜V2，即體積越大，斜率越小。③p–t圖象：一定質(zhì)量的某種氣體，在等容過(guò)程中，壓強(qiáng)p與攝氏溫度t是一次函數(shù)關(guān)系，不是簡(jiǎn)單的正比例關(guān)系，如圖乙所示，等容線是一條延長(zhǎng)線通過(guò)橫軸－273.15 ℃的傾斜直線，且斜率越大，體積越小。圖象縱軸的截距p0是氣體在0 ℃時(shí)的壓強(qiáng)。知識(shí)點(diǎn)三、理想氣體（1）定義：在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都嚴(yán)格遵守從氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體叫理想氣體。（2）特點(diǎn)①理想氣體是一種理想化模型，是對(duì)實(shí)際氣體的科學(xué)抽象②在壓強(qiáng)不太大（不超過(guò)大氣壓的幾倍）、溫度不太低（不低于零下幾十?dāng)z氏度）時(shí)，可以把實(shí)際氣體近似地視為理想氣體。（3）理想氣體的狀態(tài)方程：一定質(zhì)量的某種理想氣體，由處狀態(tài)（）變化到末狀態(tài)（）時(shí)，各量滿足，式中C是與壓強(qiáng)P體積V、溫度T無(wú)關(guān)的常量，它與氣體的質(zhì)量、種類(lèi)有關(guān)。1．溫度為27℃時(shí)，一只充滿氣的汽車(chē)輪胎內(nèi)氣體壓強(qiáng)達(dá)到2.5×105Pa，此時(shí)輪胎內(nèi)氣體體積為0.05m3。將該輪胎裝在汽車(chē)上后，由于受到車(chē)身的壓力，輪胎發(fā)生形變，其內(nèi)部氣體體積減小為0.048m3。汽車(chē)行駛一段距離后，由于輪胎溫度升高，胎內(nèi)氣體壓強(qiáng)變?yōu)?/span>2.7×105Pa（溫度變化對(duì)輪胎內(nèi)氣體體積變化的影響忽略不計(jì)），求此時(shí)輪胎內(nèi)的溫度（計(jì)算結(jié)果取整數(shù)）。【答案】311K【詳解】由題意可知，初始狀態(tài)氣體的溫度為，壓強(qiáng)為，體積為；末狀態(tài)氣體的溫度設(shè)為T2，壓強(qiáng)為，體積為，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可得解得T2≈311K。2．如圖所示，導(dǎo)熱的圓柱形汽缸固定在水平桌面上，橫截面積為S、質(zhì)量為m1的活塞封閉著一定質(zhì)量的氣體（可視為理想氣體），活塞與汽缸間無(wú)摩擦且不漏氣．總質(zhì)量為m2的砝碼盤(pán)（含砝碼）通過(guò)左側(cè)豎直的細(xì)繩與活塞相連．當(dāng)環(huán)境溫度為T時(shí)，活塞離缸底的高度為h.現(xiàn)使活塞離缸底的高度為，求：（1）當(dāng)活塞再次平衡時(shí)，環(huán)境溫度是多少？（2）保持（1）中的環(huán)境溫度不變，在砝碼盤(pán)中添加質(zhì)量為Δm的砝碼時(shí)，活塞返回到高度為h處，求大氣壓強(qiáng)。【答案】（1）；（2）【詳解】(1)由題可知，初始時(shí)溫度為T1＝T體積為V1＝hS變化后溫度為T2，體積為根據(jù)蓋呂薩克定律，有解得(2)設(shè)大氣壓強(qiáng)為P0，初始時(shí)體積活塞受力平衡，有初始時(shí)壓強(qiáng)為變化后體積V3＝hs根據(jù)玻意耳定律，有解得1．若室內(nèi)生起爐子后溫度從7℃升高到47℃，而室內(nèi)氣壓不變，則此時(shí)室內(nèi)的空氣質(zhì)量減少了（　?。?/span>A．11.5% B．12.5% C．14.3% D．16.8%【答案】B【詳解】根據(jù)蓋呂薩克定理可知室內(nèi)的空氣質(zhì)量減少了 故選B。2．一定質(zhì)量的理想氣體，在壓強(qiáng)不變的條件下，溫度為0℃時(shí)，其體積為，當(dāng)溫度升高為時(shí)，體積為V，那么每升高1℃增大的體積等于（　?。?/span>A． B． C． D．【答案】A【詳解】由等壓變化可得則每升高1℃增大的體積故選A。3．對(duì)于一定質(zhì)量的氣體來(lái)說(shuō)，如果溫度改變了，則下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（　?。?/span>A．它的體積和壓強(qiáng)可能都變化 B．它的體積和壓強(qiáng)可能都保持不變C．可能它的體積變化，而壓強(qiáng)不變 D．可能它的壓強(qiáng)變化，而體積不變【答案】B【詳解】根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知，如果溫度T改變了，則pV改變，即可能p、V都變化，可能p不變、V變化，也可能p變化、V不變，不可能出現(xiàn)p、V都不變的情況，故ACD正確，B錯(cuò)誤。故選B。4．一定質(zhì)量的氣體，在恒溫下體積膨脹，下列說(shuō)法中正確的是（　?。?/span>A．氣體分子的總數(shù)目將增多B．氣體分子的平均速率將減小C．氣體的壓強(qiáng)將減小D．容器壁受到的氣體分子的平均沖力將增大【答案】C【詳解】A．氣體分子的總數(shù)目和氣體的質(zhì)量有關(guān)，體積改變，質(zhì)量不變，故氣體分子的總數(shù)目不變，A錯(cuò)誤；B．氣體分子的平均速率與溫度有關(guān)，恒溫情況下氣體分子的平均速率不變，B錯(cuò)誤；C．氣體在恒溫下體積膨脹，且質(zhì)量不變，體積變大，根據(jù)理想氣體的方程可知?dú)怏w的壓強(qiáng)變小，C正確；D．氣體體積增大，壓強(qiáng)減小，分子的平均動(dòng)能不變，單位體積內(nèi)的分子數(shù)減小，氣缸壁受到氣體分子的平均沖力將減小，故D錯(cuò)誤；故選C。5．如圖所示，一根粗細(xì)均勻，兩端封閉的玻璃管中有一段水銀柱，水銀柱的上、下兩段空氣柱溫度相等，水銀柱靜止不動(dòng)?，F(xiàn)在讓這兩段空氣柱溫度分別升高（上段空氣）和（下段空氣），而水銀柱沒(méi)有移動(dòng)，比較及的大小，可知（　?。?/span>A． B． C． D．無(wú)法確定【答案】A【詳解】由圖示可知，氣體壓強(qiáng)：p2=p1+h＞p1，設(shè)氣體的溫度為T，水銀柱不動(dòng)，說(shuō)明氣體體積不變，兩部分氣體壓強(qiáng)變化量相等，氣體發(fā)生等容變化，由查理定律得：解得：因?yàn)?/span>、T相同，初始?jí)簭?qiáng)大的 小，則故選A。6．一個(gè)敞口的容器，在℃時(shí)所盛空氣的密度為，溫度變?yōu)?/span>27℃時(shí)，所盛空氣的密度變?yōu)?/span>，設(shè)大氣壓強(qiáng)不變，則2為（　?。?/span>A． B． C． D．【答案】C【詳解】根據(jù)題意可知?dú)怏w做等壓變化又有聯(lián)立可得代入數(shù)據(jù)可得故選C。7．如圖所示，是一定質(zhì)量的氣體從狀態(tài)A經(jīng)B到狀態(tài)C的p—T圖象，由圖象可知（　　）A． B． C． D．【答案】B【詳解】由氣態(tài)方程，得可知p—T的斜率為，可知，， 故選B。8．一定質(zhì)量的理想氣體，在溫度T1和T2下的壓強(qiáng)p與體積V的關(guān)系曲線如圖所示。氣體由狀態(tài)A等容變化到狀態(tài)B的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（　　）A．溫度降低，吸收熱量 B．溫度降低，放出熱量C．溫度升高，吸收熱量 D．溫度升高，放出熱量【答案】C【詳解】氣體由狀態(tài)A等容變化到狀態(tài)B的過(guò)程中，壓強(qiáng)增大，由等容變化規(guī)律可知，溫度升高，理想氣體內(nèi)能增大，再根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，由于所體發(fā)生等容變化，則氣體不對(duì)外做功，外界也不對(duì)氣體做功，所以氣體吸收熱量，故C正確，ABD錯(cuò)誤。故選C。

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高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第三冊(cè)電子課本

3 氣體的等壓變化和等容變化

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