1、第 2 节 气体实验定律的微观解释及图像表示 理想气体1玻意耳定律的微观解释：当温度保持不变时，大量气体分子热运动的平均动能_，分子碰撞器壁时对器壁的平均作用力_，气体对器壁的压强只取决于单位时间内与单位面积的器壁发生撞击的次数当温度保持不变时，若气体的体积压缩到原来的 ，则单位体积内的分子数增大为原来的_倍，这时单位时间内与单位面积的器1n壁碰撞的次数也将增大到原来的_倍，于是气体对器壁的压强就增大到原来的_倍2查理定律的微观解释一定质量的气体，体积保持不变，则单位体积中的分子数_当温度升高时，分子热运动的平均动能_，这一方面使得单位时间内撞击到器壁上的分子数_，同时也使得分子撞击器壁时对器
2、壁的撞击力_，从而使得气体的压强随之增大3盖吕萨克定律的微观解释一定质量的气体，当温度升高时，气体分子热运动的平均动能增大，这会引起气体分子对器壁撞击力_，使气体对器壁的压强_要使压强保持不变，必须减小气体分子的密度，使单位时间内与器壁单位面积上碰撞的分子数_，这在宏观上就表现为气体体积的_4理想气体就是指能够严格遵守气体_的气体在_， _的条件下，一切实际气体都可以当作理想气体来处理，理想气体单位体积内分子的个数_，理想气体的分子可以视作_，而且除了碰撞之外，分子之间的相互作用力可以_5一定质量的理想气体经历等温压缩过程时，气体压强增大，从分子运动理论观点来分析，这是因为( )A气体分子的平
3、均动能增大B单位时间内，器壁单位面积上分子碰撞的次数增多C气体分子数增加D气体的分子数密度增大6关于理想气体，下列说法正确的是( )A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【概念规律练】知识点一 气体实验定律的微观解释1对一定量的气体，若用 N 表示单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数，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
4、 可能不变2一定质量的理想气体，在压强不变的条件下，温度升高，体积增大，从分子动理论的观点来分析，正确的是( )A此过程中分子的平均速率不变 ，所以压强保持不变B此过程中每个气体分子碰撞器壁的平均冲击力不变，所以压强保持不变C此过程中单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数不变，所以压强保持不变D以上说法都不对知识点二 等温线3.图 1如图 1 所示为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线，则下列说法正确的是( )A从等温线可以看出，一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成反比B一定质量的气体，在不同温度下的等温线是不同的C由图可知 T1T2D由图可知 T1T2DT 1V2.直线斜率越大，表
5、示体积越小故在 pT 图中斜率大的V 小点评 以压强 p 为纵轴，热力学温度 T 为横轴画出的一定质量的理想气体在体积不变的情况下，压强随温度变化的关系曲 线是过原点的直线，而且斜率越大，体积越小5AB pT 图的等容线是延长线过原点的直线，且体积越大，直线的斜率越小由此可 见，a 状态对应体积最小，c 状态对应体积最大，所以 选项 A、B 是正确的点评 在 pT 图线上，比 较两个状态的体积大小，可以直接把这两个状态点与原点连线，比较斜率的大小，状态点所在直 线的斜率大，体 积就小6p 1p2解析 让气体从压强为 p1 的某一状 态开始做一等容变化，末状态的压强为 p2.由图象可知T1T2.
6、根据 查理定律 可得p1T1 p2T2p1p2.所以直线斜率越大，表示变化 过程的压强越小点评 在 VT 图中，一定质 量的理想气体在压强不变的情况下，体积 V 随温度 T 变化的图线，是一条过原点的直线，而且斜率越大，压强越小7AD 气体在 AC 变化过程中是等温变化，由 pVC 可知，体积减小，压强增大，故 A 正确；在 CB 变化过程中，气体的体积不发生变化，即为等容变化，由 p/TC 可知，温度升高，压强增大，故 B 错误；综上所述，在 ACB 过程中气体的压强始终增大，所以气体在状态 B 时的压强最大，故 C 错误，D 正确方法总结 在 VT 图象中，比 较两个状态的压强大小， 还可
7、以用这两个状态到原点连线的斜率大小来判断，斜率越大，压强越小；斜率越小，压强越大8AC 在 VT 图象中，过原点的直线为等压线，直 线的斜率越大，气体的压强越小分别作过 a、b、c、d 四点的等压线 ，则有 pbpcpdpa，故 A、C 正确9BCD 本题是用 pT 图象表示气体的状态变化过程四条直 线段只有 ab 段是等容过程即 ab 过程中气体体积不变 ，选项 A 是错误的，其他三个过程并不是等容变化过程如图所示连接 Oc 和 Od，则 Oba、Oc、Od 都是一定质量理想气体的等容线，依据 pT 图中等容线的特点(斜率越大，气体体积越小)，比较这几条图线的斜率即可得出 VaV bVdVc
8、.同理，可以判断 bc、cd 和 da 线 段上各点所表示的状态的体积大小关系， 选项 B、C、D 正确 方法总结 由解题过程可以看出：利用 图象解题，常常需添加辅助线，适当地添加辅助线，可利用图象有关特点，使解题过 程更加简捷课后巩固练1AC2AD 质量一定的气体，分子总数不变，体 积增大，单位体积内的分子数减少；体积减小，单位体积内的分子数增多，根据气体的压强与单位体积内的分子数和分子的平均 动能这两个因素的关系，可判知 A、D 正确， B、C 错误3A 温度不变，一定量气体分子的平均 动能、平均速率不变，每次碰撞，分子对器壁的平均作用力不变，但体积增大后，单位体积内的分子数减少，因此单位
9、时间内碰撞次数减少，气体压强减小，A 正确，B、C、D 错误4D 由图象可知，p AVAp BVB，所以 A、B 两状态的温度相等，在同一等温线上，由于离原点越远的等温线温度越高，所以从状 态 A 到状态 B 温度应先升高后降低，分子平均速率先增大后减小5BD 这是一定质量的气体在发生等温变化时的 p 图线，由图线知 p ，所以 p 与 V1V 1V应成反比，A 错误；由图可以看出， p 图线的延长线是过坐标原点的，故 B 正确；根据 p1V图线斜率的物理意义可知 C 错误， D 正确 1V6D 图中横坐标表示的是摄氏温度 t.若 BA 的延长线与 t 轴相交在273.15，则表示 A到 B
10、过程中体积是不变的但是，由 图中无法做出这样的判定所以，应选 D. 7ABC 对于一定质量气体的等压线，其 Vt 图象的延 长线一定过 t 轴273.15的点，故 C 正确；由于题目中没有给 定压强 p 的变化情况，因此 A、B 都有可能，故选 A、B、C.8ACD 在 pT 图象中，过原点的直线表示等容变化图线斜率 k ；在 T 相同的条pT 1V件下，p ktan ，即 papbtan60 tan3031，V aVb13，故选 A、C、D.9B 在 b 状态下，温度较高，分子平均动能较大，每次碰撞产生的撞击力较大，若要 b 状态与 a 状态压强相等，则在相同 时间内撞在单位面积上的分子数必
11、 须比 a 少，故 B 对，A、C错；由于 b 状态下体积大，单位体 积内的分子数应比 a 少，D 错 10CD 气体实验定律是在 压强不太大、温度不太低的情况下得出的，温度极低、 压强极大的气体在微观上分子间距离变小， 趋向于液体，故答案 为 C、D.11见解析解析 (1)AB 过程是等容升温升压，BC 过程是等压升温增容即等压膨胀，CD 过程是等温减压增容即等温膨胀，DA 过程是等压降温减容即等压压缩(2)已知 VA1L，V B1L(等容过程)由 (等压过 程)得VCTC VBTBVC TC 900L2LVBTB 1450由 pDVDp CVC(等温过程) 得VD L6LpCVCpD 23
12、1所改画的 pV 图如右图所示习题课 气体实验定律的应用基础练1一定质量的理想气体，由某一初态经过两个状态变化过程，使其体积仍变为原来的数值，可采用( )A先等压升温，再等温减压B先等压降温，后等温减压C先等温增压，后等压升温D先等温降压，后等压升温2为了控制温室效应，各国科学家提出了不少方法和设想有人根据液态 CO2 密度大于海水密度的事实，设想将 CO2 液化后，送入深海海底，以减小大气中 CO2 的浓度为使CO2 液化，最有效的措施是( )A减压、升温 B增压、升温C减压、降温 D增压、降温3如图 1 所示甲、乙为一定质量的某种气体的等容或等压变化图象，关于这两个图象的正确说法是( )图
13、 1A甲是等压线，乙是等容线B乙图中 pt 线与 t 轴交点对应的温度是273.15，而甲图中 Vt 线与 t 轴的交点不一定是273.15.C由乙图可知，一定质量的气体 ，在任何情况下都是 p 与 t 成直线关系D乙图表明随温度每升高 1，压强增加相同，但甲图随温度的升高压强不变4下列过程可能发生的是( )A气体的温度变化，但压强 、体积保持不变B气体的温度、压强保持不变 ，而体积发生变化C气体的温度保持不变，而压强 、体积发生变化D气体的温度、压强、体积都发生变化5一定质量的气体在 0时压强为 p0，在 27时压强为 p，则当气体从 27升高到 28时，增加的压强为( )Ap 0/273
14、Bp/273Cp 0/300 Dp/ 300提升练6一定质量的理想气体，处在某一状态，经下列哪个过程后会回到原来的温度( )A先保持压强不变而使它的体积膨胀 ，接着保持体积不变而减小压强B先保持压强不变而使它的体积减小，接着保持体积不变而减小压强C先保持体积不变而增大压强，接着保持压强不变而使它的体积膨胀D先保持体积不变而减小压强 ，接着保持压强不变而使它的体积膨胀7.图 2将一根质量可忽略的一端封闭的塑料管子插入液体中，在力 F 的作用下保持平衡，如图 2所示的 H 值大小与下列哪个量无关 ( )A管子的半径 B大气压强C液体的密度 D力 F8.图 3如图 3 所示为一定质量的理想气体，由状
15、态 A 沿直线变化到状态 B，在此过程中，气体的温度变化是( )A不断增大B不断减小C先减后增D先增后减9一绝热隔板将一绝热长方形容器隔成两部分，两边分别充满气体，隔板可无摩擦移动开始时，左边的温度为 0，右边的温度为 20，当左边的气体加热到 20，右边的气体加热到 40时，则达到平衡状态时隔板的最终位置( )A保持不动 B在初始位置右侧C在初始位置左侧 D决定于加热过程10.图 4如图 4 所示，一端封闭的粗细均匀的玻璃管，开口向上竖直放置，管中有两段水银柱封闭了两段空气柱，开始时 V12V 2，现将玻璃管缓慢地均匀加热，则下述说法中正确的是( )A加热过程中，始终保持 V12V 2B加热
16、后 V12V 2C加热后 V1VCCV BV CDV AVC题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11答案12.图 6粗细均匀的 U 形管，右端封闭有一段空气柱 ，两管内水银面高度差为 19cm，封闭端空气柱长度为 40cm，如图 6 所示，问向左管内再注入多少水银可使两管水银面等高？已知外界大气压强 p076cmHg，注入水银过程中温度保持不变13如图 7 所示为一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集热器容积为 V0，开始时内部封闭气体的压强为 p0，经过太阳曝晒，气体温度由 T0300K升至 T1350K.图 7(1)求此时气体的压强(2)保持 T1350
17、K 不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到 p0.求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值14如图 8 所示，汽缸中封闭着温度为 100的空气，一重物用绳索经滑轮跟缸中活塞相图 8连接，重物和活塞都处于平衡状态，这时活塞离汽缸底的高度为 10cm.如果缸内空气温度变为 0，重物将上升多少？(保留三位有效数字)习题课 气体实验定律的应用1BC2D3AD 由查理定律 pCT C (t273.15)及盖吕萨克定律 VCT C(t273.15)可知，甲图是等压线，乙图是等容线，故 A 正确；由“ 外推法”可知两种图线的反向延长线与 t 轴的交点温度为273.15，即热力学温度的 0 K，故 B
18、错；查理定律及盖 吕萨克定律是气体的实验定律，都是在温度不太低、压强不太大的条件下得出的，当压强很大，温度很低时， 这些定律就不成立了，故 C 错；由于图线是直线，故 D 正确4CD 在描述气体状态的三个物理量温度、压强和体积中，气体状态变化时，至少有两个量同时发生变化，单独一个参量 发生变化是不可能的 A、B 错误，C、 D 正确 5AD 根据 p/TC 可得 p0/273p t/(273t )，则 ptp 0(1t/273)，所以 pp 0(127/273)，pp 0(128/273)，所以 pppp 0/273根据 p1/T1p 2/T2 得 p/(273 27)p/(27328)从而
19、p301p/300所以 pppp/3006AD 由于此题要经过一系列状态变化后回到初始温度，所以先在 pV 坐标中画出等温变化图线，然后在图线上任选一点代表初始状态，根据各个 选项中的 过程画出图线，如 图所示，从图线的发展趋势来看，有可能与原来的等温 线相交说明经过变 化后可能回到原来的温度， 选项A、D 正确7B 分析管子的受力如右图所示，由受力平衡有p0SFpS，又 pp 0gH，故 H ，与大气压强无关，故选 B.p p0g FgS Fgr28D 由题设条件可知 pV 的值非单调增加，如图所示找到与 A 点等温的 B点，其坐 标为(1,3) ，并作出等温线，直线连接 A、B两点，坐 标
20、为(2,2) 的点一定在直线 AB上，过点(2,2)作 V 轴的平行线交直线 AB 于 A点，显然 A点的 pV值大于 4atmL，而 A 点的pAVA3atmL ，B 点的 pBVB4atmL，因此可定性地确定，从 A 点到 B 点的 pV 值先增大后减小，所以温度也是先增大后减小，故选 D.9B 设温度变化过程中气体的体积不变，据查理定律得： p T.p2T2 p1T1 p2 p1p1 T2 T1T1 p1T1对左边气体，p 左 20；对右边气体 p 右 20.因初始 p 左 p 右 ，故 p 左 pp左273 p右293右 即隔板将向右侧移动本题的正确答案为 B.10A 在整个加热过程中
21、，上段气柱的 压强始终保持为 p0h 1 不变，下段气柱的 压强始终为 p0h 1h 2 不变，所以整个 过程为等压变化根据盖 吕萨克定律得 ，即 V1 V1，V1T V1T TT ，即 V2 V2.所以 ，即 V1 2V2.V2T V2T TT V1V2 V1V2 2111A1239cm解析 以右管中被封闭气体为 研究对象，气体在初状 态下其 p1p 0p h(76 19) cmHg57cmHg，V 1L 1S40S；末状态 p2p 076cmHg，V 2L 2S.则由玻意耳定律得：5740S76L 2S，L230cm.需注入的水银柱长度应为 h2(L 1L 2)39cm.13(1) p0
22、(2)76 67解析 (1)设升温后气体的压强为 p1，由查理定律得 p0T0 p1T1代入数据得 p1 p076(2)抽气过程可视为等温膨胀过程，设膨胀后的总体积为 V，由玻意耳定律得 p1V0p 0V联立式解得 V V076设剩余气体的质量与原来气体的总质量之比为 k，由题意得 k V0V联立式解得 k67142.68cm解析 这是一个等压变化过程， 设活塞的横截面积为 S.初态：T 1273K 100K373K ，V110S末态：T 2273K ，V2LS由盖吕萨克定律 得V1T1 V2T2LS V1，L 10cm7.32cmT2T1 273373重物上升高度为 10cm7.32cm2.68cm
