1、第第 3 3 节节 气体的等压变化和等容变化气体的等压变化和等容变化 核 心 素 养 物理观念 科学思维 科学态度 与责任 1.知道什么是等压变化和等容变化。 2.掌握盖吕萨克定律和查理定律的 内容、表达式及适用条件，并能用两 定律处理有关的气体问题。 3.知道 VT 图像和 pT 图像及其物 理意义。 4.知道什么是理想气体，了解实际气 体可以看作理想气体的条件。 5.能用气体分子动理论解释三个气体 实验定律。 1.体会 “理想气 体”模型的建立 过程。 2.体会由 pt 图像 和 pT 图像得出 查理定律的过程。 3.体会由盖吕萨 克定律和查理定 律推出理想气体 状态方程的过程。 利用所学
2、知识 解释生活中的 现象。 知识点一 气体的等压变化 观图助学 如图，烧瓶上通过橡胶塞连接一根玻璃管，向水平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，则。 被封闭在烧瓶内气体哪个状态参量不变？另外两个状态参量有什么关系？ 1.等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积 V 随热力学温度 T 的变化规律。 2.气体等压变化的图像(如图所示) 如图 VT 图像中的等压线是一条过原点的倾斜直线。 3.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：VCT(C 是比例常数)或V1 T1 V2 T2
3、 (3)适用条件：气体的质量不变，压强不变。 思考判断 (1)若温度升高，则体积减小。() (2)若体积增大到原来的两倍，则摄氏温度升高到原来的两倍。() (3)体积的变化量与热力学温度的变化量成正比。() 知识点二 气体的等容变化 观图助学 “拔火罐”是我国传统医学的一种治疗手段。 操作时， 医生用点燃的酒精棉球加 热一个小罐内的空气，随后迅速把小罐倒扣在需要治疗的部位，冷却后小罐便紧 贴在皮肤上(如图)，不考虑因皮肤被吸入罐内导致空气体积变化的影响。 罐内的气体的压强和温度有什么样的关系？ 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的变化规律。 2.气体等容变化图像(如图所示)
4、 图甲 pT 图像中的等容线是一条过原点的倾斜直线。 图乙 pt 图像中的等容线不过原点，但反向延长线交 t 轴于273.15_。 无论 pT 图像还是 pt 图像， 都能根据斜率判断气体体积的大小， 斜率越大， 体积越小。 3.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：pCT(C 是比例常数)或p1 T1 p2 T2 (3)适用条件：气体的质量不变，体积不变。 思考判断 (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)一定质量的气体做等容变化时，气体压强的变化量与热力学温度的变化量成正 比。()
5、(3)一定质量的气体做等容变化时，温度从 13 升高到 52 ，则气体的压强升高 为原来的 4 倍。() (4)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，压强增加到 2 atm 时的温度为 500 K。() 知识点三 理想气体和理想气体的状态方程 1.理想气体 (1)理想气体：在任何温度、任何压强下都严格遵从气体实验定律的气体。 (2)理想气体与实际气体 2.理想气体状态方程 (1)内容：一定质量的某种理想气体，在从一个状态变化到另一个状态时，压强跟 体积的乘积与热力学温度的比保持不变。 (2)理想气体状态方程表达式：p1V1 T1 p2V2 T2 或pV T
6、C(常量)。 (3)成立条件：一定质量的理想气体。 思考判断 (1)理想气体就是处于标准状况下的气体。() (2)理想气体只有分子动能，不考虑分子势能。() (3)实际计算中，当气体分子间距离 r10r0时，可将气体视为理想气体进行研究。 () (4)被压缩的气体，不能作为理想气体。() 知识点四 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， 分子的平均动能不变。 体积减小时， 分子的数密度增大，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数就增多，气体的压强 就增大。 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，分子
7、撞击器壁的 作用力变大， 而要使压强不变， 则需使影响压强的另一个因素分子的数密度减小， 所以气体的体积增大。 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，分子撞击器壁的作用力变大，所以气体的压强增大。 思考判断 (1)一定质量的某种理想气体，若 T 不变，p 增大，则 V 减小，是由于分子撞击器 壁的作用力变大。() (2)一定质量的某种理想气体，若 p 不变，V 增大，则 T 增大，是由于分子密集程 度减小，要使压强不变，分子的平均动能增大。() (3)一定质量的某种理想气体，若 V 不变，T 增大，则 p 增大，
8、是由于分子密集程 度不变，分子平均动能增大，而使单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增多， 气体压强增大。() 一定质量的气体，做等压变化的 VT 图像是由实验得到的。 关于盖吕萨克定律 (1)定律中的比例常数 C 不是一个普适常量，它与气体的压强有关，压强越大，常 数 C 越小，还与物质的种类以及质量有关。 (2)公式V1 T1 V2 T2或 V1 V2 T1 T2中的温度 T 必须是热力学温度，否则不成立。 (3)由V1 T1 V2 T2得 V1 T1 V2 T2 V2V1 T2T1 V T 因为 Tt，所以在等压变化中，不仅气体体积变化量 V 与热力学温度的变化 量 T 成正比，在摄氏温度
9、下气体体积的变化量 V 与摄氏温度的变化量 t 也成 正比。 (4)盖吕萨克定律研究的气体必须在压强不太大(与大气压相比)和温度不太低 (与室温相比)的环境中，否则气体的物态(气态、液态、固态)会发生变化，该规律 关系不成立。 一定质量的气体的 pt 图像和 pT 图像也是由实验总结出来的。 关于查理定律 (1)定律中的比例常数 C 不是一个普适常量，它与气体的体积有关，体积越大，常 数 C 越小。 (2)公式p1 T1 p2 T2或 p1 p2 T1 T2中的温度 T 必须用热力学温度，否则公式不成立。 (3)由p1 T1 p2 T2得 p1 T1 p2 T2 p2p1 T2T1 p T 因
10、为 Tt，所以在等容变化中，不仅气体压强的变化量 p 与热力学温度的变 化量 T 成正比，在摄氏温度下气体压强的变化量 p 与摄氏温度的变化量 t 也 成正比。 (4)查理定律中所研究的气体必须在压强不太大(与大气压相比)和温度不太低(与 室温相比)的环境中，否则气体的物态(气态、液态、固态)会发生变化，该规律关 系不成立。 理想气体为一理想物理模型 关于理想气体状态方程 (1)适用条件：该方程在理想气体质量不变的条件下才适用。表示一定质量的理想 气体三个状态参量的关系，与中间的变化过程无关。对于质量变化的问题，可以 通过设计情景转换为定质量问题后再应用状态方程处理。 (2)pV T C 中，
11、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。 (3)理想气体状态方程与气体的三个实验定律的关系： 气体的三条定律都是实验定律，即由实验归纳得出，而且都是在温度不太低(不低 于零下几十摄氏度)、 压强不太大(不超过一个标准大气压的几倍)的条件下得出的， 而状态方程是由三定律总结出来的。所以状态方程并不是只适用于三个参量均变 化的情况。 当 T1T2时，p1V1p2V2(玻意耳定律)； 当 V1V2时，p1 T1 p2 T2(查理定律)； 当 p1p2时，V1 T1 V2 T2(盖吕萨克定律)。 对气体实验定律的解释是紧紧围绕着决定气体压强的两个因素(分子的平均动能 与分子的
12、数密度)进行讨论的。 核心要点 盖吕萨克定律的理解及应用 要点探究 定律 盖吕萨克定律 推论 表达式 V1 T1 V2 T2恒量 盖吕萨克定律的分比形式 VV TT 即一定质量的气体在 压强不变的条件下，体积的变化 量与热力学温度的变化量成正比 成立 条件 气体的质量一定，压强不变 图线 表达 应用 直线的斜率越大，压强越小，如 图 p2p1 试题案例 例 1 如图甲所示，一支上端开口、粗细均匀的足够长玻璃管竖直放置，玻璃管 内一段长度为10 cm的水银柱封闭了一段长度为5 cm的空气柱， 环境温度为27 ， 外界大气压强 p075 cmHg。求： (1)管内封闭气体的压强为多大？ (2)若将
13、玻璃管插入某容器的液体中， 如图乙所示， 这时空气柱的长度增大了 2 cm， 则该液体的温度为多少？ 解析 (1)p1p0h(7510) cmHg85 cmHg。 (2)气体做等压变化，L15 cm，L25 cm2 cm7 cm，T1(27327) K300 K L1S T1 L2S T2 T2L2T1 L1 7300 5 K420 K。 答案 (1)85 cmHg (2)420 K 方法凝炼 利用盖吕萨克定律解题的一般步骤 (1)确定研究对象，即某被封闭气体。 (2)分析状态变化过程，明确初、末状态，确认在状态变化过程中气体的质量和压 强保持不变。 (3)分别找出初、末两状态的温度、体积。
14、(4)根据盖吕萨克定律列方程求解。 (5)分析所求结果是否合理。 针对训练 1 如图所示，汽缸 A 中封闭有一定质量的气体，活塞 B 与 A 的接触面 是光滑的且不漏气，B 上放一重物 C，B 与 C 的总重力为 G，大气压为 1 atm。当 汽缸内气体温度是 20 时， 活塞与汽缸底部距离为 h1； 当汽缸内气体温度是 100 时活塞与汽缸底部的距离是多少？ 解析 汽缸内气体温度发生变化时，汽缸内气体的压强保持不变，大小为 pp0 G S，其中 S 为活塞的横截面积，应用盖吕萨克定律即可求解。 以汽缸内气体为研究对象，初状态温度 T1(27320) K293 K，体积 V1h1S； 末状态温
15、度 T2(273100) K373 K。 由盖吕萨克定律可得V1 T1 V2 T2(式中温度为 热力学温度) 求得 V2T2 T1V1 T2 T1h1S 变化后活塞与汽缸底部的距离为 h2V2 S 373 293h11.27h1。 答案 1.27h1 核心要点 查理定律的理解和应用 要点探究 定律 查理定律 推论 表达 式 p1 T1 p2 T2恒量 查理定律的分比形式 pp TT 即一定质量的气体在体积不变的 条件下，压强的变化量与热力学 温度的变化量成正比 成立 条件 气体的质量一定，体积不变 图线 表达 应用 直线的斜率越大，体积越小，如 图 V2V1 试题案例 例 2 如图所示，A 是
16、容积很大的玻璃容器，B 是内径很小的玻璃管，B 的左端与 A 相通，右端开口，B 中有一段水银柱将一定质量的空气封闭在 A 中，当把 A 放 在冰水混合物里，B 的左管比右管中水银高 30 cm；当 B 的左管比右管的水银面 低 30 cm 时，A 中气体的温度是多少？(设大气压强 p0760 mmHg) 解析 由于 A 的体积很大而 B 管很细，所以 A 中的气体看做是体积不变，由查理 定律即可求解。 以 A 中的气体为研究对象，初状态温度 T1273 K，p1p0ph460 mmHg；末 状态压强 p2p0ph1 060 mmHg 由查理定律有p1 T1 p2 T2， T2 p2 p1T1
17、 1 060 460 273 K 629 K。Tt273 ，得 t356 。 答案 356 方法凝炼 利用查理定律解题的一般步骤 (1)确定研究对象，即被封闭的气体。 (2)分析被研究气体在状态变化时是否符合定律条件，是否是质量和体积保持不变。 (3)确定初、末两个状态的温度、压强。 (4)按查理定律公式列式求解。 (5)分析检验求解结果。 针对训练 2 汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故，太低又会造成耗油 上升。 已知某型号轮胎能在40 90 正常工作， 为使轮胎在此温度范围内工 作时的最高胎压不超过 3.5 atm，最低胎压不低于 1.6 atm，那么在 t20 时给该 轮胎充气，充
18、气后的胎压在什么范围内比较合适？(设轮胎容积不变) 解析 由于轮胎容积不变，轮胎内气体做等容变化。设在 T0293 K 充气后的最 小胎压为 pmin，最大胎压为 pmax，依题意，当 T1233 K 时胎压为 p11.6 atm， 根据查理定律p1 T1 pmin T0 即 1.6 233 pmin 293 解得 pmin2.01 atm 当 T2363 K 时胎压为 p23.5 atm 根据查理定律p2 T2 pmax T0 即 3.5 363 pmax 293 解得 pmax2.83 atm 答案 2.01 atm2.83 atm 核心要点 VT 图像和 pT 图像 要点归纳 1.pT
19、图像与 VT 图像的比较 不 同 点 图像 纵坐标 压强 p 体积 V 斜率意义 气体质量一定时，pC V T，斜 率 kC V， 斜率越大， 体积越小， 有 V4V3V2V1 气体质量一定时，VC p T，斜 率 kC p， 斜率越大， 压强越小， 有 p4p3p2p1 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.对于 pT 图像与 VT 图像的注意事项 (1)首先要明确是 pT 图像还是 VT 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。 试题案例 例 3
20、 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 VT 图 像。已知气体在状态 A 时的压强是 1.5105 Pa。 (1)说出 AB 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 pT 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 AB 是 一个等压变化，即 pApB。根据盖吕萨克定律可知： VA TA VB TB，即 TA VA VBTB 0
21、.4 0.6 300 K200 K。 (2)由题图甲可知，BC 是等容变化， 根据查理定律得：pB TB pC TC， 即 pCTC TBpB 400 300 pB 4 3pB 4 3pA 4 31.510 5 Pa2.0105 Pa。 可画出由状态 ABC 的 pT 图像如图所示。 答案 (1)200 K (2)见解析 方法凝炼 气体图像相互转换的分析方法 (1)知道图线上的某一线段表示的是一定质量的气体由一个平衡状态(p、 V、 T)转化 到另一个平衡状态(p、V、T)的过程；并能判断出该过程是等温过程、等容过程 还是等压过程。 (2)从图像中的某一点(平衡状态)的状态参量开始，根据不同的
22、变化过程，先用相 对应的规律计算出下一点(平衡状态)的状态参量，逐一分析计算出各点的 p、 V、T。 (3)根据计算结果在图像中描点，连线作出一个新的图线，并根据相应的规律逐一 检查是否有误。 针对训练 3 如图所示，一定质量的气体的状态沿 1231 的顺序循环变化， 若用 pV 或 VT 图像表示这一循环，在下图中表示正确的是( ) 解析 在题图 pT 图像中，气体在 12 过程发生的是等容变化，且压强增大、 温度升高，23 过程发生的是等温变化，且压强减小、体积增大，31 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 正确。 答案 B 核心要点 理想气
23、体及其状态方程 要点归纳 1.理想气体的引入及其特点 (1)引入：理想气体是对实际气体的一种科学抽象，就像质点模型一样，是一种理 想模型，实际并不存在。 (2)特点 严格遵守气体实验定律及理想气体状态方程。 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。 理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力。 理想气体分子势能为零， 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的关系 p1V1 T1 p2V2 T2 T1T2时，p1V1p2V2（玻意耳定律） V1V2时，p1 T1 p2 T2（查理定律） p1p2时，V1 T
24、1 V2 T2（盖吕萨克定律） 3.气体密度公式： p1 1T1 p2 2T2。 推导： 一定质量的理想气体的状态方程为p1V1 T1 p2V2 T2 等式两边同除以气体的质量 m 得到方程p1V1 T1m p2V2 T2m，即 p1 1T1 p2 2T2。 试题案例 例 4 (多选)关于理想气体的性质，下列说法中正确的是( ) A.理想气体是一种假想的物理模型，实际并不存在 B.理想气体的存在是一种人为规定，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，内能增大，其温度一定升高 D.氦是液化温度最低的气体，任何情况下均可视为理想气体 解析 选项 个性分析 A、B 正确 理想气体
25、是在研究气体性质的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 C 正确 对于一定质量理想气体，分子间的相互作用力可忽略不计，也就没 有分子势能，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 D 错误 实际的不易液化的气体，只有在温度不太低、压强不太大的条件下 才可当成理想气体，在压强很大和温度很低的情况下，分子的大小 和分子间的相互作用力不能忽略 答案 ABC 温馨提示 对物理模型的认识，既要弄清其理想化条件的规定，又要抓住实际问 题的本质特征，忽略次要因素，运用理想化模型知识规律，分析解决问题。 针对训练 4 关于理想气体，下列说法正确的是( ) A
26、.理想气体也不能严格地遵守气体实验定律 B.实际气体在温度不太高、压强不太小的情况下，可看成理想气体 C.实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下，可看成理想气体 D.所有的实际气体在任何情况下，都可以看成理想气体 解析 理想气体是在任何温度、任何压强下都能遵守气体实验定律的气体，A 错 误；它是实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下的抽象，故 C 正确，B、 D 错误。 答案 C 例 5 如图所示，粗细均匀的、一端封闭一端开口的 U 形玻璃管，当 t131 、 大气压强 p01 atm(1 atm76 cmHg)时，两管水银面相平，这时左管被封闭气柱 长 l18 cm。求： (1)当温度
27、t2等于多少时，左管气柱长 l2为 9 cm? (2)当温度达到上问中温度 t2时， 为使左管气柱长 l3为 8 cm， 则应在右管再加多高 的水银柱？ 解析 (1)取左管中气体为研究对象，初状态 p11 atm76 cmHg，T1t1273 K 304 K，V1l1S(8 cm) S(设截面积为 S)，因为左管水银面下降 1 cm，右管水 银面一定上升 1 cm，则左右两管高度差为 2 cm，因而末状态 p2(762)cmHg 78 cmHg， V2(9 cm) S。 由p1V1 T1 p2V2 T2 ， 代入数据解得 T2351 K， 从而知 t278 。 (2)在 78 情况下，气柱长从
28、 9 cm 减小到 8 cm，体积减小，压强一定增大，即压 强大于 78 cmHg，故要往右管加水银。由p1V1 T1 p3V3 T3 ，且 V1V3，T2T3有：p3 p1T3 T1 7627378 27331 cmHg87.75 cmHg，故应在右管加水银柱(87.7576) cm 11.75 cm。 答案 (1)78 (2)11.75 cm 方法总结 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)由状态方程列式求解； (4)必要时讨论结果的合理性。 针对训练5 一水银气压计中
29、混进了空气， 因而在 27 、 外界大气压为 758 mmHg 时，这个水银气压计的读数为 738 mmHg，此时管中水银面距管顶 80 mm，当温 度降至3 时，这个气压计的读数为 743 mmHg，求此时的实际大气压值为多 少 mmHg? 解析 画出该题初、末状态的示意图： 分别写出初、末状态的状态参量： p1758 mmHg738 mmHg20 mmHg V1(80 mm) S(S 是管的横截面积) T1(27327) K300 K p2p743 mmHg V2(73880)mm S(743 mm) S (75 mm) S T2(2733)K270 K 将数据代入理想气体状态方程： p1
30、V1 T1 p2V2 T2 解得 p762.2 mmHg。 答案 762.2 mmHg 核心要点 气体实验定律的微观解释 要点归纳 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， 如图所示。 2.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
31、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，如图所示。 3.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，如图所示。 试题案例 例 6 (多选)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，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，压强和体积都可能不变 解
32、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，温度升 高，气体分子的平均动能一定增大，选项 A 正确；温度不变，压强减小时，气体 体积增大，气体分子的数密度减小，选项 B 正确；压强不变，温度降低时，体积 减小，气体分子的数密度增大，选项 C 错误；温度升高，压强、体积中至少有一 个发生改变，选项 D 错误。 答案 AB 方法凝炼 (1)对一定质量的理想气体来说，体积不变时，分子数密度不变，体积 增大时，分子数密度减小，体积减小时，分子数密度增大。即分子总数一定时， 分子数密度与气体的体积有关。 (2)气体的三个状态参量如果有变化，至少有其中两个会同时变化，从微观的角度 可以这
33、样理解：压强变化时，分子数密度和分子平均动能两个量中至少有一个发 生了变化，即体积和温度中的一个发生变化；压强不变时，若分子数密度发生变 化，则分子平均动能一定同时发生变化。 针对训练 6 (多选)对于一定质量的理想气体，下列说法中正确的是( ) A.温度不变时，压强增大 n 倍，单位体积内的分子数一定也增大 n 倍 B.体积不变时，压强增大，气体分子热运动的平均速率也一定增大 C.压强不变时，若单位体积内的分子数增大，则气体分子热运动的平均速率一定 增大 D.气体体积增大时，气体分子的内能可能增大 解析 对于一定质量的理想气体， 其压强与单位体积内的分子数 n总分子数 气体体积 有 关，与气
34、体分子热运动的平均速率(v 由温度决定)有关。因此，根据气体实验定律 可知选项 A、B 正确，C 错误；另外，一定质量的理想气体的内能由温度决定， 气体的体积增大时，由pV T 恒量，知温度有可能增大，因此选项 D 正确。 答案 ABD 1.(等压变化规律)如图所示，一导热性良好的汽缸内用活塞封住一定量的气体(不 计活塞与汽缸壁间的摩擦)，温度升高时，改变的量有( ) A.活塞高度 h B.汽缸高度 H C.气体压强 p D.弹簧长度 L 解析 以汽缸整体为研究对象， 由受力平衡知弹簧弹力大小等于汽缸整体总重力， 故 L、h 不变，设汽缸壁的重力为 G1，则封闭气体的压强 pp0G1 S ，保
35、持不变， 当温度升高时， 由盖吕萨克定律知气体体积增大， H 将减小， 故只有 B 项正确。 答案 B 2.(盖吕萨克定律)如图所示， 某同学用封有气体的玻璃管来测绝对零度。 当容器 中的水温是 30 时，空气柱的长度为 30 cm；当容器中的水温是 90 时，空气 柱的长度为 36 cm。则该同学测得的绝对零度相当于( ) A.273 B.270 C.268 D.271 解析 设绝对零度相当于 T0，则 T1T030 ，V130S，T2T090 ， V236S，由盖吕萨克定律得V1 T1 V2 T2，代入数据解得 T0270 ，故选项 B 正确。 答案 B 3.(等容变化规律)对于一定质量的
36、气体，在体积不变时，压强增大到原来的二倍， 则气体温度的变化情况是( ) A.气体的摄氏温度升高到原来的二倍 B.气体的热力学温度升高到原来的二倍 C.气体的摄氏温度降为原来的一半 D.气体的热力学温度降为原来的一半 解析 一定质量的气体体积不变时，压强与热力学温度成正比，即p1 T1 p2 T2， 得 T2p2T1 p1 2T1，B 正确。 答案 B 4.(查理定律的应用)上端开口、竖直放置的玻璃管，内横截面积为 0.10 cm2，管中 有一段 15 cm 长的水银柱将一些空气封闭在管中，如图所示，此时气体的温度为 27 。当温度升高到 30 时，求为了使气体体积不变，需要再注入多长的水银
37、柱？(设大气压强为 p075 cmHg 且不变) 解析 设再注入水银柱长为 x，以封闭在管中的气体为研究对象，气体做等容 变化。 初态：p1p0h cmHg90 cmHg，T1300 K。 末态：p2(90 x) cmHg，T2303 K。 由查理定律p2 T2 p1 T1得： （90 x） 303 90 300， 所以 x0.9 cm。 答案 0.9 cm 5.(理想气体状态方程)已知湖水深度为20 m， 湖底水温为4 ， 水面温度为17 ， 大气压强为 1.0105 Pa。当一气泡从湖底缓慢升到水面时，其体积约为原来的(g 取 10 m/s2，水1.0103 kg/m3)( ) A.12.
38、8 倍 B.8.5 倍 C.3.1 倍 D.2.1 倍 解析 湖底压强大约为 p0水gh，即 3 个大气压，由气体状态方程， 3p0V1 4273 p0V2 17273，当一气泡从湖底缓慢升到水面时，其体积约为原来的 3.1 倍，选项 C 正 确。 答案 C 6.(气体实验定律的微观解释)对于一定质量的某种理想气体，若用 N 表示单位时 间内与单位面积器壁碰撞的分子数，则( ) A.当体积减小时，N 必定增加 B.当温度升高时，N 必定增加 C.当压强不变而体积和温度变化时，N 必定变化 D.当压强不变而体积和温度变化时，N 可能不变 解析 由于气体压强是由大量气体分子对器壁的碰撞作用产生的，其值与分子数 密度及分子平均动能有关；对于一定质量的气体，压强与温度和体积有关。若压 强不变而温度和体积发生变化(即分子数密度发生变化时)，N 一定变化，故 C 正 确，D 错误；若体积减小且温度也减小，N 不一定增加，A 错误；当温度升高， 同时体积增大时，N 也不一定增加，故 B 错误。 答案 C
