第二章氣體的等壓變化和等容變化（2019）高中物理選擇性必修第三冊(cè)課件

3.氣體的等壓變化和等容變化學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.掌握蓋—呂薩克定律和查理定律的內(nèi)容、表達(dá)式及適用條件。2.會(huì)用氣體變化規(guī)律解決實(shí)際問題。3.理解p-T圖像與V-T圖像的物理意義。4.了解理想氣體的模型,并知道實(shí)際氣體看成理想氣體的條件。5.掌握理想氣體狀態(tài)方程的內(nèi)容和表達(dá)式,并能應(yīng)用方程解決實(shí)際問題。6.能用氣體分子動(dòng)理論解釋三個(gè)氣體實(shí)驗(yàn)定律。思維導(dǎo)圖必備知識(shí)自我檢測(cè)一、氣體的等壓變化1.等壓變化一定質(zhì)量的某種氣體,在壓強(qiáng)不變時(shí),體積隨溫度變化的過程叫作氣體的等壓變化。2.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,其體積V與熱力學(xué)溫度T成正比。(3)適用條件:氣體的質(zhì)量和壓強(qiáng)不變。必備知識(shí)自我檢測(cè)(4)圖像:如圖所示。①V-T圖像中的等壓線是一條過原點(diǎn)的傾斜直線。②V-t圖像中的等壓線不過原點(diǎn),但反向延長(zhǎng)線交t軸于-273.15℃。③無論是V-T圖像還是V-t圖像,其斜率都能判斷氣體壓強(qiáng)的大小,斜率越大,壓強(qiáng)越小。必備知識(shí)自我檢測(cè)二、氣體的等容變化1.等容變化一定質(zhì)量的某種氣體,在體積不變時(shí),壓強(qiáng)隨溫度變化的過程叫作氣體的等容變化。2.查理定律(1)內(nèi)容: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。(3)適用條件:氣體的質(zhì)量和體積不變。必備知識(shí)自我檢測(cè)(4)圖像:如圖所示。①p-T圖像中的等容線是一條過原點(diǎn)的傾斜直線。②p-t圖像中的等容線不過原點(diǎn),但反向延長(zhǎng)線交t軸于-273.15℃。③無論是p-T圖像還是p-t圖像,其斜率都能判斷氣體體積的大小,斜率越大,體積越小。必備知識(shí)自我檢測(cè)三、理想氣體1.理想氣體在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都符合氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體。2.理想氣體與實(shí)際氣體(1)實(shí)際氣體在溫度不低于零下幾十?dāng)z氏度、壓強(qiáng)不超過大氣壓的幾倍時(shí),可以當(dāng)成理想氣體來處理。(2)理想氣體是對(duì)實(shí)際氣體的一種科學(xué)抽象,就像質(zhì)點(diǎn)、點(diǎn)電荷模型一樣,是一種理想模型,實(shí)際并不存在。必備知識(shí)自我檢測(cè)四、理想氣體的狀態(tài)方程1.內(nèi)容:一定質(zhì)量的某種理想氣體,在從一個(gè)狀態(tài)(p1、V1、T1)變化到另一個(gè)狀態(tài)(p2、V2、T2)時(shí),盡管p、V、T都可能改變,但是壓強(qiáng)跟體積的乘積與熱力學(xué)溫度的比值保持不變。3.成立條件:一定質(zhì)量的理想氣體。必備知識(shí)自我檢測(cè)五、對(duì)氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋1.玻意耳定律的微觀解釋一定質(zhì)量的某種理想氣體,溫度保持不變時(shí),分子的平均動(dòng)能是一定的。在這種情況下,體積減小時(shí),分子的數(shù)密度增大,氣體的壓強(qiáng)就增大。2.蓋—呂薩克定律的微觀解釋一定質(zhì)量的某種理想氣體,溫度升高時(shí),分子的平均動(dòng)能增大。在這種情況下只有氣體的體積同時(shí)增大,使分子的數(shù)密度減小,才能保持壓強(qiáng)不變。3.查理定律的微觀解釋一定質(zhì)量的某種理想氣體,體積保持不變時(shí),分子的數(shù)密度保持不變。在這種情況下,溫度升高時(shí),分子的平均動(dòng)能增大,氣體的壓強(qiáng)就增大。必備知識(shí)自我檢測(cè)1.正誤判斷(1)現(xiàn)實(shí)生活中,自行車輪胎在烈日下暴曬,車胎內(nèi)氣體的變化是等容過程。(

)(2)氣體的溫度升高,氣體的體積一定增大。(

)(3)一定質(zhì)量的某種理想氣體,在壓強(qiáng)不變時(shí),其V-T圖像是過原點(diǎn)的直線。(

)(4)查理定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式,其中C是一個(gè)與氣體的質(zhì)量、壓強(qiáng)、溫度、體積均無關(guān)的恒量。(

)(5)實(shí)際氣體在溫度不太低、壓強(qiáng)不太大的情況下,可看成理想氣體。(

)必備知識(shí)自我檢測(cè)(6)能用氣體實(shí)驗(yàn)定律來解決的問題不一定能用理想氣體狀態(tài)方程來求解。(

)(8)一定質(zhì)量的理想氣體壓強(qiáng)增大到原來的2倍,可能是體積不變,熱力學(xué)溫度也增大到原來的2倍。(

)(9)一定質(zhì)量的某種理想氣體,若p不變,V增大,則T增大,是由于分子密集程度減小,要使壓強(qiáng)不變,需使分子的平均動(dòng)能增大。(

)答案(1)×

(2)×

(3)√

(4)×

(5)√

(6)×

(7)×

(8)√

(9)√必備知識(shí)自我檢測(cè)2.(多選)在下列圖中,可能反映理想氣體經(jīng)歷了等壓變化→等溫變化→等容變化后,又回到原來狀態(tài)的有(

)解析由圖可看出經(jīng)歷了“等壓變化”→“等溫變化”→“等容變化”后,又回到原來狀態(tài)的是A、C。答案AC必備知識(shí)自我檢測(cè)3.對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體,下列狀態(tài)變化中可能實(shí)現(xiàn)的是(

)A.使氣體體積增加而同時(shí)溫度降低B.使氣體溫度升高,體積不變,壓強(qiáng)減小C.使氣體溫度不變,而壓強(qiáng)、體積同時(shí)增大D.使氣體溫度升高,壓強(qiáng)減小,體積減小解析由理想氣體狀態(tài)方程

得A項(xiàng)中只要壓強(qiáng)減小就有可能,故A項(xiàng)正確;而B項(xiàng)中體積不變,溫度與壓強(qiáng)應(yīng)同時(shí)變大或同時(shí)變小,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;C項(xiàng)中溫度不變,壓強(qiáng)與體積成反比,故不能同時(shí)增大,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;D項(xiàng)中溫度升高,壓強(qiáng)減小,體積減小,導(dǎo)致

小,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案A必備知識(shí)自我檢測(cè)4.(多選)關(guān)于一定質(zhì)量的理想氣體,下列說法中正確的是(

)A.體積不變,壓強(qiáng)增大,氣體分子的平均動(dòng)能一定增大B.溫度不變,壓強(qiáng)減小時(shí),氣體的密集程度一定減小C.壓強(qiáng)不變,溫度降低時(shí),氣體的密集程度一定減小D.溫度升高,壓強(qiáng)和體積可能都不變解析體積不變,分子的密集程度就保持不變,壓強(qiáng)增大,說明分子的平均撞擊力變大了,即分子的平均動(dòng)能增大了,A正確;溫度不變,分子平均動(dòng)能不變,壓強(qiáng)減小,說明單位時(shí)間內(nèi)撞擊器壁的分子數(shù)在減小,表明氣體的密集程度減小了,B正確;溫度降低,分子平均動(dòng)能減小,分子撞擊器壁的作用力減小,要保持壓強(qiáng)不變,則要增大單位時(shí)間內(nèi)撞擊器壁的分子數(shù),即氣體的密集程度要增大,C錯(cuò)誤;溫度升高,壓強(qiáng)、體積中至少有一個(gè)發(fā)生改變,D錯(cuò)誤。答案AB必備知識(shí)自我檢測(cè)5.某同學(xué)家一臺(tái)新電冰箱能顯示冷藏室內(nèi)的溫度,存放食物之前該同學(xué)進(jìn)行試通電,該同學(xué)將打開的冰箱密封門關(guān)閉,并給冰箱通電。若大氣壓為1.0×105Pa,剛通電時(shí)顯示溫度為27℃,通電一段時(shí)間后顯示溫度為7℃,則此時(shí)密封的冷藏室中氣體的壓強(qiáng)是(

)A.0.26×105Pa B.0.93×105

PaC.1.07×105Pa D.3.86×105

Pa解析冷藏室氣體的初狀態(tài):T1=(273+27)

K=300

K,p1=1×105

Pa末狀態(tài):T2=(273+7)

K=280

K,壓強(qiáng)為p2氣體體積不變,根據(jù)查理定律得代入數(shù)據(jù)得p2=0.93×105

Pa。答案B必備知識(shí)自我檢測(cè)6.一定質(zhì)量的氣體在等壓變化中體積增大了,若氣體原來溫度為27℃,則溫度的變化是(

)A.升高了450K B.升高了150℃C.降低了150℃ D.降低了450℃答案B探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)氣體的等壓變化情境探究相傳三國(guó)時(shí)期著名的軍事家、政治家諸葛亮被困于平陽(yáng),無法派兵出城求救。就在此關(guān)鍵時(shí)刻,諸葛亮發(fā)明了一種可以升空的信號(hào)燈——孔明燈,并成功進(jìn)行了信號(hào)聯(lián)絡(luò),其后終于順利脫險(xiǎn)。討論孔明燈能夠升空的原理。要點(diǎn)提示孔明燈是利用火焰的熱量使容器內(nèi)的氣體等壓膨脹,使部分氣體從孔明燈內(nèi)溢出,進(jìn)而使孔明燈內(nèi)氣體的質(zhì)量減小,當(dāng)大氣對(duì)孔明燈的浮力恰好等于孔明燈的重力時(shí),即達(dá)到孔明燈升空的臨界條件,若氣體繼續(xù)升溫,孔明燈就能升空了。探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)知識(shí)歸納1.蓋—呂薩克定律的表達(dá)式2.蓋—呂薩克定律的適用條件(1)氣體質(zhì)量一定,壓強(qiáng)不變。(2)氣體的壓強(qiáng)不太大(小于幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓),溫度不太低(不低于零下幾十?dāng)z氏度)。探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)實(shí)例引導(dǎo)例1(2020廣西賀州二模)如圖所示,圓柱形導(dǎo)熱汽缸頂部有一卡環(huán),橫截面積為S、質(zhì)量為m的活塞下方汽缸內(nèi)密封有熱力學(xué)溫度為T0的理想氣體,此時(shí)活塞恰好與卡環(huán)接觸而無作用力。現(xiàn)在活塞上方緩慢添加小石塊(該過程中缸內(nèi)氣體的溫度不變),當(dāng)缸內(nèi)氣體的體積變?yōu)樵瓉淼?/p>

時(shí)停止添加石塊,大氣壓強(qiáng)p0=(g為重力加速度的大小),不計(jì)一切摩擦。(1)求所添加石塊的質(zhì)量M;(2)若停止添加石塊且系統(tǒng)穩(wěn)定后,對(duì)缸內(nèi)氣體緩慢加熱,求活塞返回卡環(huán)處且恰好與卡環(huán)間無作用力時(shí)缸內(nèi)氣體的熱力學(xué)溫度T。探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)規(guī)律方法

1.利用蓋—呂薩克定律解題的一般步驟(1)確定研究對(duì)象,即被封閉的氣體。(2)分析被研究氣體在狀態(tài)變化時(shí)是否符合定律成立的條件,即是不是質(zhì)量和壓強(qiáng)保持不變。(3)分別找出初、末兩狀態(tài)的溫度、體積。(4)根據(jù)蓋—呂薩克定律列方程求解,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行討論。2.蓋—呂薩克定律的重要推論一定質(zhì)量的氣體從初狀態(tài)(V、T)開始發(fā)生等壓變化,其體積的改變量ΔV與溫度的變化量ΔT之間的關(guān)系是探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)變式訓(xùn)練1(2020湖北模擬)一熱氣球體積為V,質(zhì)量為m0,吊籃中搭載的人和物品質(zhì)量為m。已知空氣在1個(gè)大氣壓、溫度T0時(shí)的密度為ρ0,該氣球內(nèi)、外的氣壓始終都為1個(gè)大氣壓,球外空氣溫度恒為T0,重力加速度大小為g,吊籃中搭載的人和物品的體積忽略不計(jì),熱氣球體積不變。(1)求該熱氣球所受浮力的大小。(2)熱氣球內(nèi)溫度升高到多大時(shí),氣球開始升起?探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)氣體的等容變化情境探究我國(guó)民間常用“拔火罐”來治療某些疾病,即先加熱罐中氣體,然后迅速將火罐開口端緊壓在人體的皮膚上,待火罐冷卻后,火罐就被緊緊地“吸”在皮膚上。你知道其中的道理嗎?要點(diǎn)提示火罐內(nèi)的氣體體積一定,冷卻后氣體的溫度降低,壓強(qiáng)減小,故在大氣壓力的作用下被“吸”在皮膚上。探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)知識(shí)歸納1.查理定律的表達(dá)式2.查理定律的適用條件(1)氣體質(zhì)量一定,體積不變。(2)氣體的壓強(qiáng)不太大(小于幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓),溫度不太低(不低于零下幾十?dāng)z氏度)。探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)實(shí)例引導(dǎo)例2(2020福建福州模擬)某溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示,儲(chǔ)有一定質(zhì)量理想氣體的玻璃測(cè)溫泡A通過細(xì)玻璃管B和水銀壓強(qiáng)計(jì)左管C相連,壓強(qiáng)計(jì)右管D與大氣相通,移動(dòng)右管D可調(diào)節(jié)C管水銀面的高度,從而保證泡內(nèi)氣體體積不變。溫度計(jì)的定標(biāo)方法是,在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,將測(cè)溫泡A浸在冰水混合物中,移動(dòng)右管D,使壓強(qiáng)計(jì)C、D兩管的水銀面等高,恰好位于豎直放置刻度尺的零刻度處,將此處標(biāo)記為0℃;改變水溫,移動(dòng)右管D,使C管中水銀面回到零刻度處,此時(shí)C、D管水銀面的高度差為h,通過高度差h即可確定測(cè)溫泡A處的溫度t,并標(biāo)刻在刻度尺上。已知1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓p0=76cmHg。(1)求刻度尺7.6cm處對(duì)應(yīng)的溫度t1;(2)通過計(jì)算說明這種溫度計(jì)的刻度是否均勻。探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)解析(1)以測(cè)溫泡A中的氣體為研究對(duì)象,初狀態(tài),壓強(qiáng)p0=76

cmHg,溫度T0=273

K,末狀態(tài),壓強(qiáng)p1=(76+7.6)

cmHg=83.6

cmHg,溫度T1待求聯(lián)立解得T1=300.3

K所以有t1=(300.3-273)

℃=27.3

℃。探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)(2)設(shè)C、D兩管水銀面高度差h和溫度t皆不帶單位,則A泡中氣體壓強(qiáng)為p=(76+h)

cmHgT=(273+t)

K答案(1)27.3℃

(2)見解析探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)規(guī)律方法

1.利用查理定律解題的一般步驟(1)確定研究對(duì)象,即被封閉的氣體。(2)分析被研究氣體在狀態(tài)變化時(shí)是否符合定律成立的條件,即是否是質(zhì)量和體積保持不變。(3)確定初、末兩個(gè)狀態(tài)的溫度、壓強(qiáng)。(4)按查理定律公式列式求解,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行討論。2.查理定律的重要推論一定質(zhì)量的某種氣體從初狀態(tài)(p、T)開始發(fā)生等容變化,其壓強(qiáng)的變化量Δp與溫度的變化量ΔT之間的關(guān)系為探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)3.查理定律與蓋—呂薩克定律的比較

探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)定律查理定律蓋—呂薩克定律應(yīng)用直線的斜率越大,體積越小,如圖V2<V1直線的斜率越大,壓強(qiáng)越小,如圖p2<p1探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)變式訓(xùn)練2(2020上海奉賢區(qū)二模)如圖所示,兩端封閉的玻璃管中間有一段水銀柱,經(jīng)適當(dāng)傾斜,使上下兩部分氣體的體積恰好相等。保持管的傾角不變,管內(nèi)氣體的溫度始終與環(huán)境溫度相同。若某時(shí)發(fā)現(xiàn)上部氣體體積已變大且重新穩(wěn)定,說明(

)A.環(huán)境溫度已升高B.環(huán)境溫度已降低C.上部氣體壓強(qiáng)增大,下部氣體壓強(qiáng)減小D.上部氣體壓強(qiáng)減小,下部氣體壓強(qiáng)增大探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)

因下部氣體的壓強(qiáng)大于上部氣體的壓強(qiáng),溫度相同,則得下部氣體壓強(qiáng)變化量大于上部的壓強(qiáng)變化量,則若溫度降低壓強(qiáng)都減小,下部降得多,則水銀柱會(huì)向下移動(dòng),若升溫則下部氣體壓強(qiáng)增加的多,水銀柱向上移動(dòng)。據(jù)此可知本題中溫度降低,下部氣體的壓強(qiáng)變化量大于上部氣體壓強(qiáng)的變化量,水銀柱向下移動(dòng),故A錯(cuò)誤,B正確;由以上分析可知,由于溫度降低,兩部分氣體壓強(qiáng)均減小,故C、D錯(cuò)誤。答案B探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)理想氣體的狀態(tài)方程情境探究液態(tài)的氮?dú)馐嵌栊缘?無色,無臭,無腐蝕性,不可燃,溫度極低。氮構(gòu)成了大氣的大部分(體積比78.03%,重力比75.5%)。氮不活潑,不支持燃燒,汽化時(shí)大量吸熱。在常壓下,液氮溫度為-196℃。①常溫常壓下氮?dú)饽懿荒芸醋骼硐霘怏w?②對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體,壓強(qiáng)、溫度、體積之間的關(guān)系是什么?③能不能根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程推導(dǎo)出查理定律?要點(diǎn)提示①常溫常壓下氮?dú)饪梢哉J(rèn)為是理想氣體。②一定質(zhì)量的理想氣體,壓強(qiáng)、溫度、體積之間的關(guān)系是

。③查理定律是一定質(zhì)量的氣體在體積不變的情況下,壓強(qiáng)和溫度的關(guān)系,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程,體積不變,壓強(qiáng)和熱力學(xué)溫度成正比。探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)知識(shí)歸納1.理想氣體(1)含義為了研究方便,可以設(shè)想一種氣體,在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律,我們把這樣的氣體叫作理想氣體。(2)特點(diǎn)①嚴(yán)格遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律及理想氣體狀態(tài)方程。②理想氣體分子本身的大小與分子間的距離相比可以忽略不計(jì),分子可視為質(zhì)點(diǎn)。③理想氣體分子除碰撞外,無相互作用的引力和斥力,故無分子勢(shì)能,理想氣體的內(nèi)能等于所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能之和,一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān)。探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)2.理想氣體的狀態(tài)方程(1)理想氣體狀態(tài)方程與氣體實(shí)驗(yàn)定律探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)實(shí)例引導(dǎo)例3(2020安徽馬鞍山二模)如圖所示,在兩端封閉、導(dǎo)熱良好、粗細(xì)均勻的U形細(xì)玻璃管內(nèi)有一段水銀柱,水銀柱的兩端各封閉有一段空氣,U形管兩端豎直朝上,環(huán)境溫度為240K時(shí),左、右兩邊空氣柱的長(zhǎng)度分別為l1=24cm和l2=16cm,左邊氣體的壓強(qiáng)為20cmHg。現(xiàn)改變環(huán)境溫度,使左側(cè)豎直管內(nèi)水銀液面下降1cm(左側(cè)豎直管內(nèi)仍有水銀),求此時(shí)的環(huán)境溫度。探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)解析對(duì)于左側(cè)氣體:初狀態(tài):p1=20

cmHg,l1=24

cm,T=240

K末狀態(tài):l1'=l1+Δh,p1'未知其中Δh=1

cm對(duì)于右側(cè)氣體:初狀態(tài):p2=12

cmHg,l2=16

cm,T=240

K末狀態(tài):p2'=p1'-10

cmHg,l2'=l2-Δh,T'待求聯(lián)立可得:T'=375

K。答案375K探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)規(guī)律方法

1.應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程解決問題的基本思路

探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)特別提醒:(1)理想氣體是不存在的,它是實(shí)際氣體在一定程度的近似?！袄硐霘怏w”如同力學(xué)中的“質(zhì)點(diǎn)”“彈簧振子”一樣,是一種理想的物理模型。(2)在涉及氣體的內(nèi)能、分子勢(shì)能問題時(shí)要特別注意是否為理想氣體,在涉及氣體的狀態(tài)參量關(guān)系時(shí)往往將實(shí)際氣體當(dāng)作理想氣體處理,但這時(shí)往往關(guān)注的是是否滿足一定質(zhì)量。探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)2.解決圖像問題應(yīng)注意的幾個(gè)問題(1)看清坐標(biāo)軸,理解圖像的意義:圖像上的一個(gè)點(diǎn)表示一定質(zhì)量氣體的一個(gè)平衡狀態(tài),它對(duì)應(yīng)著三個(gè)狀態(tài)參量;圖像上的一條直線或曲線表示一定質(zhì)量氣體狀態(tài)變化的一個(gè)過程。(2)觀察圖像,弄清圖像中各量的變化情況,看是否屬于特殊變化過程,如等溫變化、等容變化或等壓變化。(3)若不是特殊過程,可在坐標(biāo)系中作特殊變化的圖像(如等溫線、等容線或等壓線)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)狀態(tài)的比較。(4)涉及微觀量的考查時(shí),要注意各宏觀量和相應(yīng)微觀量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)變式訓(xùn)練3(2020福建廈門一模)內(nèi)徑均勻的L形直角細(xì)玻璃管,一端封閉,一端開口豎直向上,用水銀柱將一定質(zhì)量的空氣封存在封閉端內(nèi),空氣柱長(zhǎng)68cm,水銀柱高58cm,水平管中的水銀長(zhǎng)2cm,溫度是27℃,大氣壓強(qiáng)為76cmHg,求:(1)空氣柱的壓強(qiáng)p1。(2)要使水平的水銀全部擠壓到左端豎直管上,溫度至少要升到多少攝氏度?(不考慮水銀和玻璃管的熱脹冷縮現(xiàn)象,結(jié)果保留到整數(shù))探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)解析(1)由題意可知,封閉氣體的壓強(qiáng):p1=p0+ρgh=(76+58)

cmHg=134

cmHg;(2)氣體初狀態(tài)的狀態(tài)參量:p1=134

cmHg,V1=68V0,T1=(273+27)

K=300

K,氣體末狀態(tài)的狀態(tài)參量:p2=p0+ρgh'=(76+58+2)

cmHg=136

cmHg,V2=(68+2)V0=70V0,代入數(shù)據(jù)解得T2=313

K所以t2=(313-273)

℃=40

℃。答案(1)134cmHg

(2)40℃探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋情境探究自行車的輪胎沒氣后會(huì)變癟,用打氣筒向里打氣,打進(jìn)去的氣越多,輪胎會(huì)越“硬”。你怎樣用分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)來解釋這種現(xiàn)象?(假設(shè)輪胎的容積和氣體的溫度不發(fā)生變化)要點(diǎn)提示輪胎的容積不發(fā)生變化,隨著氣體不斷地打入,輪胎內(nèi)氣體分子的密集程度不斷增大,溫度不變意味著氣體分子的平均動(dòng)能沒有發(fā)生變化,故氣體壓強(qiáng)不斷增大,輪胎會(huì)越來越“硬”。探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)知識(shí)歸納1.玻意耳定律(1)宏觀表現(xiàn):一定質(zhì)量的某種理想氣體,在溫度保持不變時(shí),體積減小,壓強(qiáng)增大;體積增大,壓強(qiáng)減小。(2)微觀解釋:溫度不變,分子的平均動(dòng)能不變。體積越小,分子越密集,單位時(shí)間內(nèi)撞到單位面積器壁上的分子數(shù)就越多,氣體的壓強(qiáng)就越大,如圖所示。探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)2.查理定律(1)宏觀表現(xiàn):一定質(zhì)量的某種理想氣體,在體積保持不變時(shí),溫度升高,壓強(qiáng)增大;溫度降低,壓強(qiáng)減小。(2)微觀解釋:體積不變,則分子的數(shù)密度不變,溫度升高,分子平均動(dòng)能增大,分子撞擊器壁的作用力變大,所以氣體的壓強(qiáng)增大,如圖所示。探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)3.蓋—呂薩克定律(1)宏觀表現(xiàn):一定質(zhì)量的某種理想氣體,在壓強(qiáng)不變時(shí),溫度升高,體積增大;溫度降低,體積減小。(2)微觀解釋:溫度升高,分子平均動(dòng)能增大,撞擊器壁的作用力變大,而要使壓強(qiáng)不變,則需影響壓強(qiáng)的另一個(gè)因素分子的數(shù)密度減小,所以氣體的體積增大,如圖所示。探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)實(shí)例引導(dǎo)例4

有一空的薄金屬筒開口向下靜止于恒溫透明液體中,筒中液面與A點(diǎn)齊平?，F(xiàn)緩慢將其壓到更深處,筒中液面與B點(diǎn)齊平,此時(shí)筒中氣體長(zhǎng)度減為原來的

。若測(cè)得A點(diǎn)壓強(qiáng)為1.2×105Pa,不計(jì)氣體分子間相互作用,且筒內(nèi)氣體無泄漏。(1)求液體中B點(diǎn)的壓強(qiáng)。(2)從微觀上解釋氣體壓強(qiáng)變化的原因。探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)解析(1)由題意知?dú)怏w做等溫變化代入數(shù)據(jù)得pB=1.8×105

Pa(2)在緩慢下壓過程中,溫度不變,氣體分子的平均動(dòng)能不變,但單位體積內(nèi)的氣體分子數(shù)增多,單位時(shí)間內(nèi)氣體分子碰撞器壁的次數(shù)增多,氣體的壓強(qiáng)變大。答案(1)1.8×105Pa

(2)見解析探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)變式訓(xùn)練4(多選)對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體,當(dāng)它們的壓強(qiáng)和體積發(fā)生變化時(shí),以下說法正確的是(

)A.壓強(qiáng)和體積都增大時(shí),其分子平均動(dòng)能不可能不變B.壓強(qiáng)和體積都增大時(shí),其分子平均動(dòng)能有可能減小C.壓強(qiáng)增大,體積減小時(shí),其分子平均動(dòng)能一定不變D.壓強(qiáng)減小,體積增大時(shí),其分子平均動(dòng)能可能增大解析質(zhì)量一定的理想氣體,分子總數(shù)不變,體積增大,單位體積內(nèi)的分子數(shù)減少;體積減小,單位體積內(nèi)的分子數(shù)增加。根據(jù)氣體的壓強(qiáng)與單位體積內(nèi)的分子數(shù)和分子的平均動(dòng)能這兩個(gè)因素的關(guān)系,可知A、D選項(xiàng)正確,B、C選項(xiàng)錯(cuò)誤。答案AD探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)1.一定質(zhì)量的理想氣體,在壓強(qiáng)不變的條件下,溫度升高,體積增大,從分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)來分析,正確的是(

)A.此過程中分子的平均速率不變,所以壓強(qiáng)保持不變B.此過程中每個(gè)氣體分子碰撞器壁的平均沖擊力不變,所以壓強(qiáng)保持不變C.此過程中單位時(shí)間內(nèi)氣體分子對(duì)單位面積器壁的碰撞次數(shù)不變,所以壓強(qiáng)保持不變D.以上說法都不對(duì)解析壓強(qiáng)與單位時(shí)間內(nèi)碰撞到器壁單位面積的分子數(shù)和每個(gè)分子的沖擊力有關(guān),溫度升高,分子與器壁的平均沖擊力增大,單位時(shí)間內(nèi)碰撞到器壁單位面積的分子數(shù)應(yīng)減小,壓強(qiáng)才可能保持不變。答案D探究一探究二探究三探究四隨堂檢測(cè)2.(2020江蘇鹽城四模)將一定質(zhì)量的空氣封閉在氣瓶?jī)?nèi),并對(duì)它進(jìn)行等壓變化。把這些空氣看成理想氣體,則下列四幅圖中能正確表示變化過程中空氣的體積V和熱力學(xué)溫度T的關(guān)系的是(

)解析根據(jù)題意可知一定質(zhì)量的空氣等壓變化,有

,可知V=CT,故V與T成正比,在V-T圖像中為過原點(diǎn)的直線,故A、C、D錯(cuò)誤,B正確。答案B探究一探究二探究三探究四隨