资源简介

(共48张PPT)
[学习目标]
1.知道什么是气体的等容变化和等压变化。
2.理解气体的等容变化和等压变化规律的内容、表达式和适用条件，会应用两个规律处理有关的气体问题。
3.理解气体等容变化的p－T图像和等压变化的V－T图像特点及其物理意义。
1.等容变化
一定质量的某种气体，在____不变的情况下，压强随____变化的过程。
2.等容变化的规律(又称查理定律)
(1)内容：一定质量的某种气体，在____不变的情况下，压强p与热力学温度T成____。
体积
温度
体积
正比
(3)适用条件：气体的_____一定，_____不变。
质量
体积
[易错辨析]
(1)在质量和体积不变的情况下，气体的压强与摄氏温度成正比。( )
(2)由于气体等容变化时压强p与热力学温度T成正比，所以其p－T图线应该是一条过坐标原点的倾斜直线。( )
(3)一定质量的某种气体的压强变大，其温度一定升高。( )
(4)一定质量的气体体积不变时，温度从13 ℃升高到52 ℃，气体的压强增大为原来的4倍。( )
×
√
×
×
[例1]　(2025·广西百色高二期中)对于一定质量的气体，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
B
[例2]　如图所示，圆柱形气缸倒置在水平地面上，气缸内部封有一定质量的气体。已知气缸质量为10 kg，缸壁厚度不计，活塞质量为5 kg，其横截面积为50 cm2，所有摩擦均不计。当缸内气体温度为27 ℃时，活塞刚好与地面接触，但对地面无压力。已知大气压强为p0＝1.0×105 Pa，g取10 m/s2，求：
(1)此时封闭气体的压强；
(2)现使气缸内气体温度升高，当气缸恰对地面无压力时，缸内
气体温度为多少摄氏度？
答案　(1)9.0×104 Pa　(2)127 ℃
[总结提升]
应用气体的等容变化规律解题的一般步骤
(1)确定研究对象，即被封闭的一定质量的气体。
(2)分析被研究气体在状态变化时是否符合定律的适用条件：质量一定，体积不变。
(3)确定初、末两个状态的温度、压强。
(4)根据气体的等容变化规律(查理定律)列式求解。
(5)对求解结果进行分析、检验。
1.等压变化
一定质量的某种气体，在_____不变的情况下，体积随_____变化的过程。
2.等压变化的规律(又称盖 吕萨克定律)
(1)内容：一定质量的某种气体，在_____不变的情况下，其体积V与热力学温度T成____。
压强
温度
压强
正比
(3)适用条件：气体的_____一定，_____不变。
质量
压强
[思考探究]
如图所示，用红色液柱封闭烧瓶内的气体，双手捂烧瓶时：
(1)烧瓶内的气体做什么变化？
(2)红色液柱怎样移动？为什么？
提示　(1)烧瓶内的气体做等压变化。
(2)红色液柱向上移动。双手捂烧瓶时，烧瓶内的气体的压强不变，温度升高，根据盖－吕萨克定律可知，气体的体积增大，故红色液体向上移动。
B
[例4]　如图所示为一简易火灾报警装置，其原理是：竖直放置的试管中装有水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出报警的响声。27 ℃时，被封闭的一定质量的气体气柱长L1为20 cm，水银柱上表面与导线下端的距离L2为5 cm。问：
(1)当温度变化时，封闭气柱的压强是否变化(水银不会溢出试管)
(2)当温度达到多少摄氏度时，报警器会报警？
答案　(1)不变　(2)102 ℃
[总结提升]
应用气体的等压变化规律解题的一般步骤
(1)确定研究对象，即被封闭气体。
(2)分析被研究气体在状态变化时是否符合定律成立的条件，即是不是质量和压强保持不变。
(3)分别找出初、末两状态的温度、体积。
(4)根据气体的等压变化规律(盖－吕萨克定律)列方程求解，并对结果进行讨论。
1.气体等容变化的p－T图像和p－t图像(又称等容线)
(1)p－T图像：气体的压强p和热力学温度T的关系图线是一条________________，气体的体积越大，直线的斜率越小，如图甲所示，即_______。
过原点的倾斜直线
V1＜V2
(2)p－t图像：压强p与摄氏温度t是一次函数关系，不是简单的正比例关系，如图乙所示，等容线是一条延长线通过横轴上__________的倾斜直线，且斜率越大，体积越小。图像纵轴的截距p0是气体在0 ℃时的压强。
－273.15 ℃
2.气体等压变化的V－T图像和V－t图像(又称等压线)
(1)V－T图像：气体的体积V随热力学温度T变化的图线是一条_________________，气体的压强越大，直线的斜率越小，如图丙所示，即________。
过原点的倾斜直线
p1＜p2
(2)V－t图像：体积V与摄氏温度t是一次函数关系，不是简单的正比例关系，如图丁所示，等压线是一条延长线通过横轴上___________的倾斜直线，且斜率越大，压强越小，图像纵轴的截距V0是气体在0 ℃时的体积。
－273.15 ℃
3.气体的p－T图像与V－T图像的比较
[例5]　如图所示，一气缸固定在水平地面上，用活塞封闭着一定质量的理想气体。已知气缸不漏气，活塞移动过程中与气缸内壁间无摩擦。初始时，外界大气压强为p0，活塞对小挡板的压力刚好等于活塞的重力。现缓慢升高气缸内气体的温度，则能反映气缸内气体的压强p随热力学温度T变化的图像是(　　)
D
解析　由题意知，开始时被封闭气体的压强等于p0，当缓慢升高气缸内气体温度且活塞未离开小挡板时，气体发生等容变化，根据查理定律可知，缸内气体的压强p与热力学温度T成正比，在p－T 图像中，图线是过原点的倾斜直线；当活塞开始离开小挡板时，缸内气体的压强大于外界的大气压，气体等压膨胀，在p－T 图像中，图线是平行于T轴的直线。故选D。
[例6]　一定质量的气体，在状态变化过程中的p－T图像如图所示，在A状态时的体积为V0，试画出对应的V－T图像和p－V图像(标注字母和箭头)。
答案　见解析
1.(气体的等容变化)如图所示，在冬季，装有半瓶热水的老式暖水瓶经过一个夜晚后，第二天拔瓶口的软木塞时觉得很紧，不易拔出来。其中主要原因是(　　)
A.软木塞受潮膨胀
B.瓶口因温度降低而收缩变小
C.白天气温升高，大气压强变大
D.瓶内气体因温度降低而压强减小
D
2.(气体的等压变化)(多选)如图，竖直放置、开口向上的长试管内用水银密封一段气体，若大气压强不变，假设水银没有溢出，对于管内气体，下列说法正确的是(　　)
A.温度降低，则压强可能增大 B.温度升高，则压强可能减小
C.温度降低，则压强不变 D.温度升高，则体积增大
CD
3.(气体的p－T图像)一定质量的理想气体经历了如图所示的ab、bc、cd、da四个过程，其中bc的延长线通过原点，cd垂直于ab且与水平轴平行，da与bc平行，则气体体积在(　　)
B
A.ab过程中不断减小
B.bc过程中保持不变
C.cd过程中不断增大
D.da过程中保持不变
解析　因为bc的延长线通过原点，所以bc是等容线，即气体体积在bc过程中保持不变，B正确；ab是等温线，压强减小，则体积增大，A错误；cd是等压线，温度降低，则体积减小，C错误；连接aO交cd于e，则ae是等容线，即Va＝Ve，因为Vd4.(气体的V－T图像)(多选)一定质量理想气体的状态变化如图所示，则该气体(　　)
A.状态b的压强大于状态c的压强
B.状态a的压强小于状态b的压强
C.从状态c到状态d，体积减小
D.从状态a到状态c，温度不变
AB
解析　分别过a、b、c、d四个点作出等压变化线，如图所示。保持温度不变，体积越大，则压强越小，可知，在V－T图像中，倾角越大，压强越小，所以pa1
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[基础巩固练]
1.某同学家一台新电冰箱能显示冷藏室内的温度。存放食物之前，该同学关闭冰箱密封门并给冰箱通电。若大气压强为1.0×105 Pa，通电时显示温度为27 ℃，通电一段时间后显示温度为6 ℃，则此时冷藏室中气体的压强是(　　)
A.2.2×104 Pa B.9.3×105 Pa
C.1.0×105 Pa D.9.3×104 Pa
D
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3.(多选)图中描述一定质量的气体做等容变化图线的是(　　)
CD
解析　由查理定律知，一定质量的气体，在体积不变时，其压强与热力学温度成正比，选项C正确，选项A、B错误；在p－t图像中，直线与横轴的交点表示热力学温度的0 K，选项D正确。
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4.一定质量的某种气体做等压变化时，其体积V随摄氏温度t变化的关系图像(V－t图像)如图所示，若保持气体质量不变，使气体的压强增大后，再让气体做等压变化，则其等压线与原来相比，下列说法可能正确的是(　　)
C
A.等压线与t轴之间的夹角变大
B.等压线与t轴之间的夹角不变
C.等压线与t轴交点的位置不变
D.等压线与t轴交点的位置一定改变
解析　一定质量的气体做等压变化时，其V－t图像是一条倾斜直线，图线斜率越大，压强越小，则压强增大后，等压线与t轴之间的夹角变小，A、B错误；等压线的延长线一定通过t轴上的点(－273.15 ℃，0)，因此等压线与t轴交点的位置不变，C正确，D错误。
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5.一定质量的气体，在体积不变的条件下，温度由0 ℃升高到10 ℃时，其压强的增量为Δp1，当它由100 ℃升高到110 ℃时，其压强的增量为Δp2，则Δp1与Δp2之比是(　　)
A.10∶1 B.373∶273
C.1∶1 D.383∶283
C
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6.(2025·河北邢台高二期末)图示为一定质量的理想气体由状态A经过状态B变为状态C的V－T图像。已知气体在状态A时的压强是1.5×105Pa。关于气体的状态，下列说法正确的是(　　)
C
A.从状态A到状态B气体的压强增大 B.气体在状态C的压强为1.0×105 Pa
C.气体在状态C的压强为2.0×105 Pa D.从状态A到状态B气体的压强减小
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7.一定质量的某种气体从状态a开始，经历a→b→c→a过程，V－T图像如图所示，下列说法正确的是(　　 )
C
A.a状态的压强小于b状态的压强 B.b状态的压强大于c状态的压强
C.a状态的压强等于c状态的压强 D.c状态每个分子的动能都比a状态的大
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[能力提升练]
8.(2025·广西河池高二月考)一定质量气体的压强与体积关系的图像如图所示，该气体从状态A经历A→B，B→C两个状态变化过程，有关A、B、C三个状态的温度TA、TB和TC的关系，下列说法正确的是(　　)
B
A.TA＝TB，TB＝TC B.TATC
C.TA＝TB，TB>TC D.TA>TB，TB1
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10.一定质量的气体由状态A沿平行于T轴的直线变化到状态B，然后沿过原点的直线由状态B变化到状态C，p－T图像如图所示。关于该气体在状态A、状态B和状态C时的体积VA、VB、VC的关系正确的是(　　)
B
A.VA＝VB＝VC B.VAC.VA>VB>VC D.VA1
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11.(2024·广东卷)差压阀可控制气体进行单向流动，广泛应用于减震系统。如图所示，A、B两个导热良好的气缸通过差压阀连接，A内轻质活塞的上方与大气连通，B内气体体积不变。当A内气体压强减去B内气体压强大于Δp 时差压阀打开，A内气体缓慢进入B中；当该差值小于或等于Δp 时差压阀关闭。当环境温度T1＝300 K 时，A内气体体积VA1＝4.0×10-2 m3，B内气体压强pB1 等于大气压强p0，已知活塞的横截面积S＝0.10 m2，Δp＝0.11p0，p0＝1.0×105Pa，重力加速度大小g取10 m/s2，A、B内的气体可视为理想气体，忽略活塞与气缸间的摩擦，差压阀与连接管内的气体体积不计。当环境温度降到T2＝270 K 时：
(1)求B内气体压强pB2 ；
(2)求A内气体体积VA2 ；
(3)在活塞上缓慢倒入铁砂，若B内气体压强回到p0
并保持不变，求已倒入铁砂的质量m。
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答案　(1)9×104 Pa　(2)3.6×10-2 m3 (3)1.1×102 kg
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答案　(1)420 N　(2)3.2×105 Pa

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