1、高考资源网（） 您身边的高考专家第八节气体实验定律()1.知道什么是等容变化，知道查理定律的内容和公式2.了解等容变化的pT图线及其物理意义3知道什么是等压变化，知道盖吕萨克定律的内容和公式4.了解等压变化的VT图线及其物理意义5了解气体实验定律的微观解释一、查理定律1气体在体积保持不变的情况下发生的状态变化过程，叫_等容过程. 2查理定律：一定质量的气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成_正比公式是：_pT或.各种气体的压强与温度之间都有线性关系在等容过程中，压强p与摄氏温度t是_一次函数关系，不是简单的正比关系压强p与热力学温度T才是成_正比关系3等容线：一定质量的某种气体做等容
2、变化时，表示该过程的pT图象称为_等容线；等容线是一条_过原点的直线1一定质量的某种气体，温度降得足够低时其状态(固态、液态、气态)是否发生变化？等容变化是否还遵守查理定律？提示：当气体的温度降得足够低时可由气态变为液态或固态，也就不再是气体或气体的质量减少了，也就不再遵守查理定律二、盖吕萨克定律1气体在压强不变情况下发生的状态变化过程，叫_等压过程2盖吕萨克定律：一定质量的气体，在压强不变的情况下，体积与热力学温度成_正比公式是：_VT或.3等压线：一定质量的某种气体做等压变化时，表示该过程的VT图象称为_等压线；等压线是一条通过_原点的直线三、对气体实验定律的微观解释1玻意耳定律：一定质量
3、的气体，温度保持不变时，气体分子的平均动能一定，气体体积减小，分子的密集程度_增大，气体压强_增大；反之，气体体积增大，分子密集程度_减小，气体压强_减小2查理定律：一定质量的气体，体积保持不变而温度升高时，分子的平均动能_增大，因而气体压强_增大，温度降低时，情况相反3盖吕萨克定律：一定质量的气体，温度升高时要保持压强不变，只有_增大气体体积，_减小分子的密集程度才行，才能保持压强不变四、理想气体及其状态方程1理想气体(1)气体实验定律的适用条件：_压强不太大、_温度不太低(2)严格遵守三个实验定律的气体，叫_理想气体(3)实际气体在温度(与室温比)不太低，压强(与大气压比)不太大的情况下，
4、可看成理想气体2理想气体状态方程一定质量的理想气体，在状态变化过程中，压强与体积的乘积与热力学温度成正比公式是：_C或.2把小皮球拿到火炉上面烘一下，它就会变得更硬一些(假设忽略球的体积变化)你有这种体验吗？你怎样用分子动理论的观点来解释这种现象？提示：皮球内单位体积的气体分子数没发生变化，把小球拿到火上烘烤，意味着球内气体分子的平均动能变大，故气体的压强增大，球变得比原来硬一些气体实验三定律的区别玻意耳定律查理定律盖吕萨克定律表达式p1V1p2V2恒量恒量恒量成立条件气体的质量一定，温度不变气体的质量一定，体积不变气体的质量一定，压强不变续表玻意耳定律查理定律盖吕萨克定律图象表达在pV图中，
5、p与V乘积越大，温度越高，如图T2T1.在p图中，直线的斜率越大，温度越高，如图T2T1直线的斜率越大，体积越小，如图V2V1直线的斜率越大，压强越小，如图p2p1使一定质量的理想气体的状态按图中箭头所示的顺序变化：AB是一段平行于纵轴的直线段，BC是一段平行于横轴的直线段，CD是一段以坐标轴为渐近线的双曲线(1)已知气体在状态A的温度为27 ，求气体在状态B、C、D时的温度各为多少？(2)试把上述状态变化的过程用VT图象和pT图象分别表示出来解析(1)由AB为等容变化，根据查理定律得TBTA600 K由BC为等压变化，由盖吕萨克定律得TCTB1 200 K由CD为等温变化，则TDTC1 20
6、0 K.(2)在图甲中的VT图象和图乙中pT图象两坐标系中找出A、B、C、D所对应的状态位置，然后按ABCD的顺序用线段连接起来即如图所示答案见解析在解决气体实验定律图象之间的转换问题时，可按以下步骤进行：(1)判断横、纵坐标是哪个物理量，明确图象的意义和特点，特别注意温度轴是T还是t.(2)根据所给图象判断气体状态的变化属于哪种变化(3)确定气体各状态的状态参量，画出相应图象1.一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形汽缸内汽缸壁导热良好，活塞可沿汽缸壁无摩擦地滑动开始时气体压强为p，活塞下表面相对于汽缸底部的高度为h，外界温度为T0.现取质量为m的沙子缓慢地倒在活塞的上表面，沙子倒完
7、时，活塞下降了h/4.若此后外界的温度变为T，求重新达到平衡后气体的体积已知外界大气的压强始终保持不变，重力加速度大小为g.解析：设汽缸的横截面积为S，沙子倒在活塞上后，对气体产生的压强为p，由玻意耳定律得phS(pp)S解得pp外界的温度变为T后，设活塞距底面的高度为h，根据盖吕萨克定律，得解得hh据题意可得p气体最后的体积为VSh联立式得V.答案：气体实验定律的微观解释及状态方程1从微观角度解释玻意耳定律玻意耳定律的条件是：气体的质量一定，温度保持不变，换句话说，气体分子的总数和分子的平均动能不变，因此，当气体的体积增大到原来的几倍时，分子密度就减小到原来的几分之一，于是在单位时间内气体分
8、子对单位面积器壁的碰撞次数也就减少到原来的几分之一，所以气体的压强就减小到原来的几分之一体积减小时，情况相反，所以说，一定质量的气体在等温过程中，其压强与体积成反比2从微观角度解释查理定律查理定律的条件是：气体的质量一定，体积保持不变，即分子的密度不变在这种情况下，若气体的温度升高，则分子的平均动能随之增大，于是分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数将增多，并且每次碰撞给器壁的作用力增大，因而气体的压强也增大这就得出了与查理定律的表述相一致的结论3从微观角度解释盖吕萨克定律盖吕萨克定律表明，一定质量的气体，保持压强不变，则当温度升高时，其体积必增大这是因为温度升高，气体分子的平均速率增大了，
9、使得分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数增多，且每次碰撞给器壁的作用力也增大了，于是有使压强增大的倾向；但是，如果体积同时适当增大，即分子的密度减小，使得分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数相应减少，这就使气体的压强又有减小的倾向这两种倾向相互抵消，从而可以保持气体的压强不变4理想气体的状态方程的推导(1)微观方法的推导根据分子动理论，理想气体压强公式：pn 理想气体的热力学温度与分子平均动能成正比Ta两式联立，有：用常数c表示，有c.(2)宏观方法的推导一定质量的某种理想气体经历了从A到B的一个等温过程，从B到C的一个等容过程，由玻意耳定律pAVApBVB(TATB)由查理定律：(V
10、CVB)由联立得：因A、C是气体的两个任意状态，所以压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变：c.从两种方法推导可以看出，研究物体热现象的微观方法和宏观方法是彼此联系，相互成立的对气体实验定律的解释要紧紧围绕决定气体压强的两个因素：气体分子密度与平均动能进行讨论如图所示，粗细均匀一端封闭一端开口的U形玻璃管，当t131 C，大气压强p076 cmHg时，两管水银面相平，这时被管封闭的气柱长L18 cm，则：(1)当温度t2是多少时，左管气柱L2为9 cm?(2)当温度达到上问中的温度t2时，为使左管气柱长L为8 cm，应在右管加入多长的水银柱？思路点拨 水银柱封闭气体的情况，压强的单位直接用
11、cmHg表示，封闭气柱的体积用气柱的长度与面积S来表示，这样做的目的是简化计算解析(1)初状态：p1p076 cmHg，V1L1S8S cm3，T1304 K；末状态：p2p02 cmHg78 cmHg，V2L2S9S cm3，T2？根据理想气体状态方程代入数据得：解得：T2351 K，t2T227378 C.(2)设在右管中加入h cm，p3p0ph(76h)cmHg，V3V18S cm，T3T2351 K根据理想气体状态方程代入得：，解得：ph11.75 cmHg，h11.75 cm.答案(1)78 C(2)11.75 cm第(2)问的求解比较灵活，可以从状态1到状态3按等容变化，还可以从
12、状态2到状态3按等温变化处理2.对一定质量的理想气体，用p、V、T分别表示其压强、体积和温度，则有()A若T不变，p增大，则分子热运动的平均动能增大B若p不变，V增大，则分子热运动的平均动能减小C若p不变，T增大，则单位体积内的分子数减少D若V不变，p减小，则单位体积内的分子数减少解析：选C.T不变，分子平均动能不变，故A错；p不变，V增大，则T增大，分子平均动能增大，故B错；p不变，T增大，则V增大，单位体积内的分子数减小，故C对；V不变，则单位体积内的分子数不变，故D错水银柱移动问题如图所示，两端封闭、粗细均匀、竖直放置的玻璃管内，有一长为h的水银柱，将管内气体分为两部分已知l22l1.若
13、使两部分气体同时升高相同的温度，管内水银柱将如何运动？(设原来温度相同)思路点拨 水银柱原来处于平衡状态，所受合外力为零，即此时两部分气体的压强差pp1p2h cmHg.温度升高后，两部分气体的压强都增大，若p1p2，水银柱所受合外力方向向上，应向上移动，若p1p2所以p1p2，即水银柱上移法二：图象法在同一pT图上画出两段气柱的等容线，如图所示因在温度相同时，p1p2，得气柱l1等容线的斜率较大，当两气柱升高相同的温度T时，其压强的增量p1p2，所以水银柱上移答案水银柱上移(1)两部分气体初温相同、温度变化也相同时，若升温，液柱向初态压强小的一方移动，若降温，液柱向初态压强大的一方向移动(2
14、)两部分气体压强相同，初温不同，温度变化相同时，若升温，液柱向初温高的一方移动，若降温，液柱向初温低的一方移动(3)液柱移动方向与体积大小无关随堂检测1(多选)对于一定量的理想气体，下列说法正确的是()A若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变B若气体的内能不变，其状态也一定不变C若气体的温度随时间不断升高，其压强也一定不断增大D气体温度每升高1 K所吸收的热量与气体经历的过程有关解析：选AD.由气态方程c知，TpV，气体的压强，体积不变，pV一定不变，则T一定不变，故内能一定不变，故A正确，B错误；由气态方c知，温度T升高，pV一定增大，但压强不一定增大，故C错误；气体绝热压缩或膨胀时，气
15、体不吸热也不放热，气体内能发生变化，温度升高或降低，在非绝热过程中，气体内能变化，要吸收或放出热量，由此可知气体温度每升高1 K所吸收的热量与气体经历的过程有关，故D正确2如图所示是一定质量的气体从状态A经B到状态C的VT图线，由图线可知()ApApBBpCpBCVAVB DTATB解析：选D.由A到B的过程是等容变化，由于C，TBTA，所以pBpA，故A、C项错误，D项正确；由于B到C的过程是等压变化，所以pCpB，故B项错误3(多选)两个相同的密闭容器中分别装有等质量的同种理想气体，已知容器中气体的压强不相同，则下列判断中正确的是()A压强小的容器中气体的温度比较高B压强大的容器中气体单位
16、体积内的分子数比较少C压强小的容器中气体分子的平均动能比较小D压强大的容器中气体分子对器壁单位面积的平均作用力比较大解析：选CD.相同的容器分别装有等质量的同种气体，说明它们所含的分子总数相同，即分子数密度相同，B错；压强不同，一定是因为两容器气体分子平均动能不同造成的，压强小的容器中分子的平均动能一定较小，温度较低，故A错，C对；压强大的容器中气体分子对器壁单位面积的平均作用力比较大，故D项对4.如图为一定质量理想气体的压强p与体积V关系图象，它由状态A经等容过程到状态B，再经等压过程到状态C.设A、B、C状态对应的温度分别为TA、TB、TC，则下列关系式中正确的是()ATATB，TBTCB
17、TATB，TBTCCTATB，TBTCDTATB，TBTC解析：选C.由题中图象可知，气体由A到B过程为等容变化，由查理定律得，pApB，故TATB；由B到C过程为等压变化，由盖吕萨克定律得，VBVC，故TBTC.选项C正确5北方某地的冬天室外气温很低，吹出的肥皂泡会很快冻结若刚吹出时肥皂泡内气体温度为T1、压强为p1，肥皂泡冻结后泡内气体温度降为T2.整个过程中泡内气体视为理想气体，不计体积和质量变化，大气压强为p0.求冻结后肥皂膜内外气体的压强差解析：肥皂泡内气体做等容变化，冻结后，设膜内气体压强为p2，则，得p2p1，则肥皂膜内外气体的压强差pp2p0p1p0.答案：p1p0- 9 - 版权所有高考资源网
