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第二章气体、固体和液体
3 第1课时 气体的等压变化和等容变化
High school physics
掌握查理定律和盖—吕萨克定律的内容、表达式和适用条件，并会进行相关分析计算。
02
01
理解p-T图像和V-T图像及其物理意义。
03
重点
知道什么是等压变化和等容变化。
重难点
01
气体的等压变化
烧瓶上通过橡胶塞连接一根玻璃管，向玻璃管中注入一段水柱。用手捂住烧瓶，会观察到什么现象？
水柱缓慢向外移动
烧瓶内的气体状态参量有什么变化？
压强不变，体积随温度升高而增大
气体的等压变化
一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度变化的过程，叫作气体的等压变化。
定量关系？
怎样得到一定质量的某种气体，控制压强不变？
气体体积怎样记录？
温度怎样改变？
保温杯
冷水
热水
密闭气体
实验探究：气体的等压变化规律
T=t+273.15K
一定质量的气体，在压强不变时，其体积V 跟热力学温度T 成正比。
实验结论
盖-吕萨克
（Gay-Lussac，1778—1850年）
法国化学家、物理学家
盖-吕萨克定律
V=CT
C是常量，泛指比例常数
V
T
T1
V1
V2
T2
= C
= = C
或
1.试画出一定质量气体等压变化时V-T(热力学温度)及V-t(摄氏温度)图像。
-273.15
2.如图所示为一定质量的气体在不同压强下的V-T图线，p1和p2哪一个大？
如图所示，先作一条等温辅助线，
在温度相同的情况下，体积越大，压强越小，则p1V1
V2
T0
同一条直线上压强相同，不同直线看斜率，斜率越大压强越小
1.(2024·重庆市沙坪坝区高二期末)如图所示，在导热性良好的容器上插入一根两端开口足够长的玻璃管，玻璃管与容器连接处用蜡密封不漏气。玻璃管内部横截面积S，管内一长h的静止水银柱封闭着一定量的空气，其中玻璃管部分空气柱长为l1，此时外界环境的温度为T1。现把容器浸没在水中，水银柱静止时，水的温度与气体相同，玻
璃管中水银下方的空气柱长度变为l2，已知容器的容积为V，外界大气压为p0，水银的密度为ρ，重力加速度为g，求：
(1)空气柱的压强；
(2)水的温度T。
答案　 (1) p0+ρgh　 (2) T1
(1)由液体压强公式得p=p0+ρgh
(2)以封闭气体为研究对象，初始状态体积V1=V+Sl1
末状态体积V2=V+Sl2
气体发生等压变化，由盖-吕萨克定律=
解得T=T1。
2. (2025·南昌二中高二检测)如图所示为一温度计的结构原理图，利用汽缸底部高度变化反映温度变化。质量为1 kg的导热汽缸内密封一定质量的气体，汽缸内横截面积为10 cm2。活塞与汽缸壁间无摩擦且不漏气。环境温度为27 ℃时，活塞刚好位于汽缸正中间，整个装置静止。已知大气压为1.0×105 Pa，重力加速度g取10 m/s2。忽略活塞与汽缸壁的厚度。则
A.刻度表的刻度是不均匀的
B.能测量的最大温度为600 K
C.环境温度升高时，弹簧的长度将变短
D.环境温度为27 ℃时，缸内气体的压强为9×104 Pa
√
活塞位于汽缸正中间时，以汽缸为研究对象，由平衡条件可得p1S=Mg+p0S，当活塞位于汽缸的最下端时，设缸内气体温度为T2，压强为p2，则有p2S=Mg
+p0S，联立可得p2=p1=1.1×105 Pa，可知缸内气体做等压变化，由盖—吕萨
克定律可得=，解得T2== K=600 K，则能测量的最大温度为600 K，又因为=，ΔT=，且ΔV=S·ΔL，故ΔT=·ΔL，则刻度表的刻
度是均匀的，故A、D错误，B正确；
由以上分析可知，汽缸内的气体做等压变化，分析活塞受力可知，弹簧的弹力不变，因此环境温度升高时，弹簧的长度不变，故C错误。
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，压强不变。
3.确定初、末两个状态的温度、体积。
4.根据盖—吕萨克定律列式。
5.求解结果并分析、检验。
应用盖—吕萨克定律解题的一般步骤
02
气体的等容变化
夏天汽车轮胎打气太足，容易爆胎。
利用高压锅可以很快把饭煮熟。
轮胎和高压锅都是气体体积不变，温度升高，压强增大。
？
一定质量的某种气体，在体积不变时，压强随温度变化的过程，叫作气体的等容变化
气体的等容变化
定量关系？
怎样得到一定质量的某种气体，控制体积不变？
怎样观察记录压强随温度变化？
实验探究：气体的等容变化规律
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。
实验结论
p＝CT
C是常量，泛指比例常数
查理定律
查理（Jacques Alexandre Cesar Charles,1746～1823年）
法国物理学家、数学家发明家
T1
p1
T2
p2
T
p
= C
=
或
1.装有半瓶热水的热水瓶经过一段时间后，拔瓶口木塞觉得很紧，请分析产生这种现象的原因。
答案　放置一段时间后，瓶内气体温度降低，体积不变，压强减小，外界大气压强大于瓶内空气压强，所以木塞难以打开。
2.试画出一定质量的气体在等容变化过程中压强p 随热力学温度T 的变化图像(p-T 图像)及摄氏温度t 的变化图像(p-t图像)。
p＝CT
p＝C(t+273.15)
3. 如图所示为一定质量的气体在不同体积下的p-T图线，V1与V2哪一个大？ 为什么？
答案　如图所示，先作一条等压辅助线，在压强相同的情况下，温度越高，体积越大，则V1T1
T2
同一条直线上体积相同，不同直线看斜率，斜率越大体积越大
p
3.在密封容器中装有某种气体，在体积不变时，温度由50 ℃加热到100 ℃，气体的压强变化情况是
A.气体的压强变为原来的2倍 B.气体的压强比原来增加了
C.气体的压强变为原来的 D.气体的压强比原来增加了
√
一定质量的气体，在体积不变的情况下，由等容变化规律可得= ，当温度从50 ℃升高到100 ℃时，有 = = ，所以p2 = p1，因此压强比原来增加了，故B正确，A、C、D错误。
4.(2024·汉中市高二期末)某校物理兴趣小组利用压力传感器设计了一个温度报警装置，其原理示意图如图所示，导热良好的圆柱形容器竖直放置，用横截面积为S的活塞密封一定质量的气体，不计活塞质量和厚度，容器内壁光滑。初始时气体的温度T0=300 K，活塞与容器底的距离 h0=45 cm，活塞上方d=3 cm处有一压力传感器制成的卡口，压力传感器连接报警器。随着环境温度缓慢升高，当容器内气体的温度达到T=400 K时刚好触发报警器工作。已知大气压强恒为p0，求：
(1)活塞刚接触卡口时容器内气体的温度T1；
(2)报警器刚好被触发工作时压力传感器对活塞的压力大小FN。
答案　 (1) 320 K　 (2) 0.25p0S
(1)初始时封闭气体的体积V0=h0S
活塞刚接触卡口时，气体的体积V=(h0+d)S
根据等压变化规律有=，解得T1=320 K
(2)封闭气体从活塞接触卡口到报警器刚好
被触发的过程中做等容变化，
根据等容变化规律有=
对活塞受力分析，根据受力平衡有FN+p0S=pS
解得FN=0.25p0S。
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.根据查理定律列式。
5.求解并分析、检验结果。
应用查理定律解题的一般步骤
气体的等压变化和等容变化
气体的等容变化
气体的等压变化
盖—吕萨克定律： V＝CT 或 =
查理定律：p = CT 或 =
图像
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