气体实验定律典型例题解析3
问题1三大气体实验定律内容是什么
理想气体的状态方程
例题2: 一水银气压计中混进了空气，因而在27℃，外
界大气压为758mmHg时，这个水银气压计的读数为 738mmHg，此时管中水银面距管顶80mm，当温度降 至-3℃时，这个气压计的读数为743mmHg，求此时的 实际大气压值为多少毫米汞柱？ （1）该题研究对象是什么？ （2）画出该题两个状态的示意图：
末态：p′A＝？，V′A＝2V/3 根据玻意耳定律：pAVA＝p′AV′A得 p′A＝1.5×105 Pa.
(2)对B部分气体，其p、V、T均发生变化： 初态：pB＝2.0×105 Pa，VB＝V，TB＝300 K 末态：p′B＝2.5×105 Pa V′B＝4V/3 ，T′B＝？ 由理想气体状态方程： pAVA / TA＝p′AV′A/T′B 解得T′B＝500 K.
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理想气体的状态方程
我的收获 1、什么是理想气体？
2、理想气体的状态方程 3、应用理想气体状态方程解题的一 般步骤
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山东省临沂第一中学
学以致用
（3）分别写出两个状态的状态 参量：
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理想气体的状态方程
解：以混进水银气压计的空气为研究对象 初状态： T1=273+27=300 K P 1 P 0 gh 1 20mmHg ,V 1 l1S 80S 末状态： P 2 P gh2 (h2 743mmHg ),V2 l2 S 75S T2=270K p1V1 p2V2 由理想气体状态方程得：
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理想气体的状态方程
学 以 致 用
一圆柱形汽缸直立在地面上，内有一个具有质 量、无摩擦的绝热活塞，把汽缸分成容积相同的 A、B 两部分，如图所示．两部分气体的温度相同，均为 T0 ＝27 ℃，A 部分气体的压强 pA＝1.0×105 Pa，B 部分气 体的压强 pB＝2.0×105 Pa，现对 B 部分气体加热，使活 塞上升，保持 A 部分气体的温度不变，体积减小为原来 2 的 .求此时： 3 (1)A 部分气体的压强． (2)B 部分气体的温度
高中化学气体定律解题方法与常见题型分析
高中化学气体定律解题方法与常见题型分析在高中化学学习中，气体定律是一个重要的内容，也是考试中常见的题型。
掌握气体定律的解题方法和常见题型分析，对于提高化学成绩至关重要。
本文将介绍一些常见的气体定律题型，并提供解题方法和技巧。
一、题型一：理想气体状态方程题理想气体状态方程是描述气体性质的基本方程，通常表示为PV=nRT，其中P表示压力，V表示体积，n表示物质的量，R为气体常量，T表示温度。
在解题时，常常需要根据已知条件求解未知量。
例如，题目如下：某气体在一定温度下，体积为10L，压强为2atm，物质的量为0.5mol，求气体的温度。
解题思路：根据理想气体状态方程PV=nRT，将已知条件代入，得到2*10=0.5*R*T。
通过移项和化简，可以求得T=40K。
解题技巧：1. 注意单位的转换，确保所有物理量的单位一致。
2. 代入数值时，注意保留适当的小数位数，避免四舍五入导致误差。
二、题型二：查找气体定律题气体定律中有许多定律，例如波义尔-马略特定律、查理定律、盖-吕萨克定律等。
在解题时，需要根据已知条件找到适用的定律，并利用该定律进行计算。
例如，题目如下：某气体在一定温度下，体积从10L压缩到5L，压强从2atm增加到4atm，求气体的温度变化。
解题思路：根据查理定律，P1V1/T1 = P2V2/T2。
将已知条件代入，得到2*10/T1 = 4*5/T2。
通过移项和化简，可以求得T2=2T1。
解题技巧：1. 熟练掌握各个气体定律的表达式和适用条件。
2. 注意气体定律中的温度单位，有时需要进行单位转换。
三、题型三：混合气体题混合气体题是指涉及到两种或多种气体混合后的性质计算的题目。
在解题时，需要根据混合气体的性质和气体定律进行计算。
例如，题目如下：将1mol的氧气和2mol的氢气混合，体积为10L，温度为300K，求混合气体的压强。
解题思路：根据道尔顿定律，混合气体的总压强等于各组分气体的压强之和。
氧气的压强为P1=n1RT/V，氢气的压强为P2=n2RT/V。
2023高考物理热学专题冲刺训练--气体实验定律的综合应用(三)--气体变质量问题
气体变质量问题一、变质量问题的求解方法二、针对练习1、一个篮球的容积是2.5 L，用打气筒给篮球打气时，每次把105 Pa的空气打进去125 cm3.如果在打气前篮球内的空气压强也是105 Pa，那么打30次以后篮球内的空气压强是多少？(设打气过程中气体温度不变)2、某双层玻璃保温杯夹层中有少量空气，温度为27 ℃时，压强为3.0×103 Pa。
(1)当夹层中空气的温度升至37 ℃，求此时夹层中空气的压强；(2)当保温杯外层出现裂隙，静置足够长时间，求夹层中增加的空气质量与原有空气质量的比值，设环境温度为27 ℃，大气压强为1.0×105 Pa。
3、用容积为ΔV 的活塞式抽气机对容积为V 0的容器中的气体抽气，如图所示．设容器中原来的气体压强为p 0，抽气过程中气体温度不变．求抽气机的活塞抽气n 次后，容器中剩余气体的压强p n 为多少？4、(2020·全国Ⅰ卷)甲、乙两个储气罐储存有同种气体（可视为理想气体）。
甲罐的容积为V ，罐中气体的压强为p ；乙罐的容积为V 2，罐中气体的压强为p 21. 现通过连接两罐的细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去，两罐中气体温度相同且在调配过程中保持不变，调配后两罐中气体的压强相等. 求调配后(1)两罐中气体的压强；(2)甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比.5、某容积为20 L 的氧气瓶装有30 atm 的氧气，现把氧气分装到容积为5 L 的小钢瓶中， 使每个小钢瓶中氧气的压强为5 atm ，若每个小钢瓶中原有氧气压强为1 atm ，问能分装多少 瓶？(设分装过程中无漏气，且温度不变)6、容器中装有某种气体，且容器上有一小孔跟外界大气相通，原来容器内气体的温度为C o 27,如果把它加热到C o 127，从容器中逸出的空气质量是原来质量的多少倍?7、某个容器的容积是10 L，所装气体的压强是2.0×106 Pa.如果温度保持不变，把容器的开关打开以后，容器里剩下的气体是原来的百分之几？(设大气压是1.0×105 Pa)8、如图所示为某充气装置示意图。
气体实验定律典型例题解析
气体实验定律(1)·典型例题解析【例1】把一根长100cm上端封闭的玻璃管，竖直插入一个水银槽中，使管口到水银面的距离恰好是管长的一半，如图13－21所示，求水银进入管中的高度是多少？已知大气压强是1.0×105Pa．解析：管中的空气在管插入水银槽前：p1＝p0V1＝LS在插入水银槽后：p2＝p0＋ρg(L/2－h)由于变化前后温度不变，所以可根据玻意耳定律求解，即：p1V1＝p2V21.0×105×1×S＝[1.0×105＋(0.5－h)×13.6×104](1－h)Sh＝2m或h＝0.25m因为管长只有100cm，2m显然不合题意，所以水银进入管中的高度是25cm．点拨：本题虽然是求“水银进入管中的高度”．而解题中所研究的对象却是管中的空气，题目叙述中对气体的第一状态一带而过，而突出说明第二状态，解题时最好把两种状态都画出来，并把两种状态的参量对应地列出，【例2】如图13－22所示，粗细均匀的U形玻璃管，右端开口，左端封闭，管内用水银将一部分空气封闭在管中，开口朝上竖直放置时，被封闭的空气柱长24cm，两边水银高度差为15cm，若大气压强为75cmHg，问再向开口端倒入长为46cm的水银柱时，封闭端空气柱长度将是多少？解析：倒入水银前对封闭端的气体有：V1＝SL1＝24S p1＝75－15＝60cmHg倒入水银后，左端水银面将上升，右端水银面将下降，设左端水银面上升x，则此时封闭端气柱长L2＝L1－x＝24－x此时两边水银面的高度差Δh2＝46－(15＋2x)＝2L2－17此时封闭端气体的压强为：p2＝75＋Δh2＝58＋2L2根据玻意耳定律p1V1＝p2V2得24×60＝L2×(58＋2L2)即L22＋29L2－720＝0解得：L2＝－45cm(舍去)，L2＝16cm．点拨：确定两边水银面的高度差以及由高度差求被封气体的压强是解答本题的关键．【例3】将两端开口的长60cm的玻璃管竖直插入水银中30cm，将上端开口封闭，而后竖直向上将管从水银中提出，再将管口竖直向上，若大气压强为76cmHg，求气柱长？点拨：当管从水银中取出时，有一部分水银将流出，求出此时水银柱的长度，才能求出玻璃管开口向上时气体的压强，最后才能解决气柱长度问题．参考答案：23.9cm【例4】如图13－23所示，一个上下都与大气相通的直圆筒，内部横截面的面积S0＝0.01m2，中间用两个活塞A和B封住一定质量的理想气体，A、B都可沿圆筒无摩擦地上、下滑动，但不漏气，A的质量可不计，B的质量为M，并与一劲度系数k＝5×103N/m的较长的弹簧相连，已知大气压强p0＝1×105Pa．平衡时，两活塞间的距离L0＝0.6m，现用力压A，使之缓慢向下，移动一定距离后，保持平衡，此时用于压A的力F＝5×102N，求活塞A向下移动的距离．(假设气体温度保持不变)点拨：A下降的距离等于气柱变短的长度和B下移的距离之和，以整体为研究对象分析弹簧缩短的距离，用玻意耳定律分析密封气柱的长度的变化，可以通过画图使之形象化．参考答案：0.3m跟踪反馈1．一个空气泡从湖的深处冒上来，如果湖水温度处处相等，则气泡上升过程中受到的浮力将：[ ] A．逐渐增大B．逐渐减小C．保持不变D．无法确定2．一根一端封闭的均匀玻璃管水平放置，其间有一段21.8cm的水银柱，将长为30.7cm的空气柱封闭在管中，若将玻璃管开口竖直向上时，空气柱长度为多少？若将玻璃管开口竖直向下时，空气柱长度为多少？(设外界大气压强为74.7cm Hg)3．在标准状况下，一个气泡从水底升到水面，它的体积增大一倍，求水深h．(g取10m/s2)4．两端封闭的均匀细玻璃管水平放置，管的正中央有一段长15cm的水银柱，其两侧的空气柱中的压强均为72cmHg，现将玻璃管旋至竖直位置，若欲使玻璃管中上、下两段空气柱的长度保持为1∶2，则玻璃管沿竖直方向做什么样的运动？设整个过程中，温度保持恒定．参考答案1．A 2．24cm、48cm 3．10m 4．a＝4.6m/s2，竖直向下加速。
2025年高中物理复习配套课件含答案解析 专题二十四 气体实验定律的综合应用
热点题型探究
（1）在该市检测时大钢瓶所处环境温度为多少摄氏度?
[答案] 21 ℃
[解析] 大钢瓶的容积一定，从北方到该市对大钢瓶内气体，
1
有
1
=
2
2
解得2 = 294 K，故2 = 21 ℃
热点题型探究
（2）一个大钢瓶可分装多少小钢瓶供病人使用?
[答案] 124
热点题型探究
[解析] 设大钢瓶内氧气由状态2 、2 等温变化为停止分装时
质量为0 的理想气体，活塞可沿汽缸
滑动且与汽缸壁保持良好的气密性.连
接、的细管上有两个阀门K1 、K 2 ，当向右拉活塞时，保持K1 打开，K 2 闭合；
向左推活塞时，保持K1 闭合，K 2 打开.活塞开始时位于汽缸的最左端，若环境温
度始终保持不变，外界大气压为0 ，不计细管体积的影响.
1
由盖-吕萨克定律有
0
解得2 =
4
0
3
=
2
2
热点题型探究
例6
导热良好、粗细均匀的U形玻璃管竖直放置，左端
封闭，右端开口.初始时，管内水银柱及空气柱长度如图
所示，下方水银柱足够长且左、右两侧水银面等高.已知
大气压强0 = 75 cmHg保持不变，环境初始温度为
1 = 300 K.现缓慢将玻璃管处环境温度提升至2 = 350 K，
解得1 = 0 +
3
对活塞Ⅰ，由平衡条件有2 + 0 ⋅ 2 + ⋅ 0.1 = 1 ⋅ 2
解得弹簧的劲度系数为 =
40
热点题型探究
（2）缓慢加热两活塞间的气体，求当活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，活塞间气
体的压强和温度.
专题3.2 气体实验定律实验(解析版)
2021年高考物理100考点最新模拟题千题精练（物理实验）第三部分热学，机械振动和光学实验专题3.2 气体实验定律实验1.（2020年4月北京西城模拟）某同学用如图所示装置探究气体做等温变化的规律。
（1）在实验中，下列哪些操作不是必需的。
A．用橡胶塞密封注射器的下端B．用游标卡尺测量柱塞的直径C．读取压力表上显示的气压值D．读取刻度尺上显示的空气柱长度（2）实验装置用铁架台固定，而不是用手握住玻璃管（或注射器），并且在实验中要缓慢推动活塞，这些要求的目的是。
（3）下列图像中，最能反映气体做等温变化的规律的是。
【参考答案】（1）B （2）防止玻璃管内的空气温度升高（或保持玻璃管内的空气温度不变）（3）C 【名师解析】（1）由于玻璃管粗细均匀，因此用游标卡尺测量柱塞的直径的操作不需要，选择B。
（2）不是 用手握住玻璃管（或注射器），并且在实验中要缓慢推动活塞，这些要求的目的是防止玻璃管内的空气温度升高（或保持玻璃管内的空气温度不变）。
（3）根据气体等温变化，压强与体积成反比可知最能反映气体做等温变化的规律的是图像C 。
2. （2020年6月北京海淀二模）（6分）如图12所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，操作步骤如下：① 在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起来；② 移动活塞至某一位置，记录此时注射器内封闭气体的体积V 1和由计算机显示的气体压强值p 1； ③ 重复上述步骤②，多次测量并记录；④ 根据记录的数据，作出相应图象，分析得出结论。
（1）关于本实验的基本要求，下列说法中正确的是 （选填选项前的字母）。
A ．移动活塞时应缓慢一些 B ．封闭气体的注射器应密封良好 C ．必须测出注射器内封闭气体的质量 D ．气体的压强和体积必须用国际单位（2）为了能最直观地判断气体压强p 与气体体积V 的函数关系，应作出 （选填“p - V ”或“1p V-”）图象。
高二物理 气体实验定律2 典型例题解析
气体实验定律(2) 典型例题解析【例1】如图13－32所示，把装有气体的上端封闭的玻璃管竖直插入水银槽内，管内水银面与槽内水银面的高度差为h，当玻璃管缓慢竖直向下插入一些，问h怎样变化？气体体积怎样变化？解析：假设h不变，则根据题意，玻璃管向下插入水银槽的过程中，管内气体的体积减小．从玻意耳定律可知压强增大，这样h不变是不可能的．即h变小．假设被封气体的体积不变，在管子下插过程中，由玻意耳定律知，气体的压强不变．而事实上，h变小，气体的压强变大，显然假设也是不可能的．所以在玻璃管下插的过程中，气体的体积变小，h也变小．点拨：假设法的使用关键是在假设某个量按一定规律变化的基础上，推出的结论是否与事实相符．若相符，假设成立．若不相符，假设则不成立．此题也可用极限分析法：设想把管压下较深，则很直观判定V减小，p增大．【例2】在静止时，试管内一段水银封闭一段空气，如图13－33所示，若试管口向下自由下落，水银柱相对于管将：[ ] A．上升B．下降C．不动D．空气被排出管外解析：当试管自由下落时，水银柱处于完全失重状态，则被封气体的压强等于大气压，即被封气体的压强变大，其体积变小，故水银柱相对于管将向上移．点拨：对解决气体动力学方面的问题，常常结合牛顿定律分析．【例3】抽气筒的最大容积为被抽气容器的十分之一．设被抽气容器内原有压强为p的气体，则抽气n次后，容器中气体的压强为多少？(设温度不变)点拨：由于每抽一次气，容器内的气体质量就要减少一次，可利用玻意耳定律推导出抽气n次后气体压强的通式．【例4】容积为50升的钢瓶充满气后压强为 1.0×107Pa，现在要把氧气分装到容积为10升的小瓶中去，原来小瓶是空的，装至压强为5.0×105Pa 为止，假设分装过程中没有漏气，温度不变，那么最多能分装多瓶？点拨：以钢瓶内充满气后的气体为研究对象，求出在压强为5.0×105Pa 时的气体体积，这样就容易求出最多可分装多少瓶了．参考答案例．＝例．瓶3p (1011)p 495n n跟踪反馈1．一根玻璃管倒插入水银槽内封住一定质量的气体，管内水银面低于管外，在温度不变时，将玻璃管稍上提一些，下列说法正确的是：[ ]A ．玻璃管内气体体积增大B ．玻璃管内气体体积减小C ．管内外水银面高度差减小D ．管内外水银面高度差增大2．如图13－34所示，粗细均匀竖直放置的玻璃管中，p 为一小活塞，有一段水银柱将封闭在玻璃管中的空气分成上、下两部分，活塞和水银柱都静止不动，现在用力向下压活塞，使水银柱向下缓慢移动一段距离为h，其中温度不变，则活塞向下移动的距离L与h比较：[ ] A．L＞hB．L＝hC．L＜hD．无法比较3．如图13－35所示，是玻意耳定律的实验装置图，A、B两管横截面积相同，关闭阀门a，两管水银面一样高，左、右两管的水银面分别在管壁的A点和B点位置，并标上记号，则：[ ]A．右管上提过程中，右管水银面高于管壁B点位置B．右管上提过程中，右管水银面低于管壁B点位置C．右管下移过程中，右管水银面高于管壁B点位置D．右管下移过程中，左管水银面低于管壁A点位置4．如图13－36所示的装置中，A、B和C为三支内径相等的玻璃管，它们都处于竖直位置，A、B两管的上端等高，管内装有水，A管上端封闭，内有气体，B管上端开口与大气相通，C管中水的下方有活塞顶住，A、B、C三管由内径很小的细管连接在一起，开始时，A、B两管中气柱的长度均为L＝2.4m，C管中水柱的长度L0＝3.2m，整个装置处于平衡状态．现将活塞缓慢向上顶，直到C管中的水全部被顶到上面的管中，求此时A管中的气柱的长度L1′，已知大气压强p0＝1.0×105Pa．参考答案1．AC 2．C 3．CC 4．L1′＝2.0m。
气体实验定律题型分析
3 解析 设当小瓶内气体的长度为 l 时，压强为 p1；当小 4 瓶的底部恰好与液面相平时，瓶内气体的压强为 p2，汽缸内 1 气体的压强为 p3.依题意 p1＝p0＋ ρgl① 2
1 3l 由玻意耳定律 p1 S＝p2l－2S② 4
3 式中 S 为小瓶的横截面积．联立①②两式，得 p2＝ (p0 2 1 ＋ ρgl)③ 2
A．环境温度升高 B．大气压强升高 C．沿管壁向右管内加入水银 D．U 形玻璃管自由下落
解析
当环境温度升高时，左端封闭的气体体积要增大，
h 增大，A 正确；大气压强升高，封闭气体压强增大，体积缩 小，h 减小，B 不正确；沿 U 形管加入水银，封闭气体的压强 增大，平衡时，内外水银高度差增大，C 正确；U 形管自由下 落时，水银重力产生加速度，而不产生压力，由于原来封闭气 体的压强大于大气压强，体积膨胀，h 增大，D 正确．
mg [解析] 锅内气体的最大压强为 p＝p0＋ S m＝0.1 kg πd2 1 S＝ ＝[ ×3.14×(0.3×10－2)2]m2 4 4 ＝7.1×10 6m2
－
取 p0＝10 Pa， 0.1×9.8 5 解得 p＝(10 ＋ －6) Pa＝2.4×10 Pa 7.1×10
5
5
因压强变化 Δp＝p－p0＝1.4×10 Pa， 故水的沸点增加 1.4×105 Δt＝ 3×1 ℃＝39 ℃ 3.6×10 所以，锅内的最高温度可达 139 ℃. [点评] 在确定气体压强时， 要看系统所处的状态： 若平 衡，由平衡条件求解，若有加速度，由牛顿第二定律列式求 解．
(2)如图所示
[答案]
(1)1.47×10－3m3
(2)见解析图
[点评]
在一定质量的气体状态参量发生变化的过程中
专题43 气体实验定律
专题43 气体实验定律一、单项选择题1．【2011·上海卷】如图，一定量的理想气体从状态a 沿直线变化到状态b ，在此过程中，其压强A ．逐渐增大B ．逐渐减小C ．始终不变D ．先增大后减小【答案】A 【解析】因为a abb a b PV PV T T =，从图像上看，a b a bV V T T >，所以a b P P <，A 正确 2．【2012·福建卷】空气压缩机的储气罐中储有1.0atm 的空气6.0L ，现再充入1.0 atm 的空气9.0L 。
设充气过程为等温过程，空气可看作理想气体，则充气后储气罐中气体压强为_____。
（填选项前的字母）A ．2.5 atmB ．2.0 atmC ．1.5 atmD ．1.0 atm 【答案】A3．【2012·重庆卷】题图为伽利略设计的一种测温装置示意图，玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定量的空气。
若玻璃管内水柱上升，则外界大气的变化可能是A ．温度降低，压强增大B ．温度升高，压强不变C ．温度升高，压强减小D ．温度不变，压强减小 【答案】A4．【2013·重庆卷】某未密闭房间的空气温度与室外的相同，现对该室内空气缓慢加热，当室内空气温度高于室外空气温度时，A．室内空气的压强比室外的小B．室内空气分子的平均动能比室外的大C．室内空气的密度比室外大D．室内空气对室外空气做了负功【答案】B【解析】未密闭房间说明是等压变化，压强不变，故A错误；温度是分子平均动能的标志；温度升高分子平均动能增加，故B正确；等压升温度，体积增大，密度变小，故C错误；体积增大，对外做正功，故D错误。
5．【2013·福建卷】某自行车轮胎的容积为V，里面已有压强为p0的空气，现在要使轮胎内的气压增大到p，设充气过程为等温过程，空气可看作理想气体，轮胎容积保持不变，则还要向轮胎充入温度相同，压强也是p0，体积为的空气（填选项前的字母）A．Vpp0B．VppC．Vpp⎪⎪⎭⎫⎝⎛-1D．Vpp⎪⎪⎭⎫⎝⎛+1【答案】C【解析】设需充入的气体体积为V0，由于整个过程中气体的温度保持不变，根据玻意耳定律有：p0（V+V0）=pV，解得：VppV⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=1，故选项C正确。
2024届高考物理知识点复习：气体实验定律的综合应用(解析版)
气体实验定律的综合应用目录题型一 气体实验定律的理解和应用 题型二 应用气体实验定律解决“三类模型”问题 类型1 “玻璃管液封”模型 类型2 “汽缸活塞类”模型类型3 变质量气体模型题型三 热力学第一定律与气体实验定律的综合应用题型一气体实验定律的理解和应用1理想气体状态方程与气体实验定律的关系p 1V 1T 1=p 2V 2T 2温度不变：p 1V 1=p 2V 2(玻意耳定律)体积不变：p 1T 1=p 2T 2(查理定律)压强不变：V 1T 1=V 2T 2(盖-吕萨克定律)2两个重要的推论(1)查理定律的推论：Δp =p 1T 1ΔT (2)盖-吕萨克定律的推论：ΔV =V 1T 1ΔT 3利用气体实验定律解决问题的基本思路1(2023·广东深圳·校考模拟预测)为方便抽取密封药瓶里的药液，护士一般先用注射器注入少量气体到药瓶里后再抽取药液，如图所示，某种药瓶的容积为0.9mL ，内装有0.5mL 的药液，瓶内气体压强为1.0×105Pa ，护士把注射器内横截面积为0.3cm 2、长度为0.4cm 、压强为1.0×105Pa 的气体注入药瓶，若瓶内外温度相同且保持不变，气体视为理想气体。
(1)注入气体后与注入气体前相比，瓶内封闭气体的总内能如何变化？请简述原因。
(2)求此时药瓶内气体的压强。
【答案】(1)总内能增加，原因见解析；(2)p1=1.3×105Pa【详解】(1)注入气体后与注入气体前相比，瓶内封闭气体的总内能增加；注入气体后，瓶内封闭气体的分子总数增加，温度保持不变故分子平均动能保持不变，因此注入气体后瓶内封闭气体的总内能增加。
(2)以注入后的所有气体为研究对象，由题意可知瓶内气体发生等温变化，设瓶内气体体积为V1，有V1=0.9mL-0.5mL=0.4mL=0.4cm3注射器内气体体积为V2，有V2=0.3×0.4cm3=0.12cm3根据玻意耳定律有p0V1+V2=p1V1代入数据解得p1=1.3×105Pa2．(2023·山东·模拟预测)某同学利用实验室闲置的1m长的玻璃管和一个标称4.5L的导热金属容器做了一个简易温度计。
高中物理【气体实验定律的应用】典型题(带解析)
高中物理【气体实验定律的应用】典型题1．一定质量的理想气体，从图中A 状态开始，经历了B 、C ，最后到D 状态，下列说法中正确的是( )A ．A →B 温度升高，体积不变 B ．B →C 压强不变，体积变大 C ．C →D 压强变小，体积变小D ．B 状态的温度最高，C 状态的体积最大解析：选A ．在p -T 图象中斜率的倒数反映气体的体积，所以V A ＝V B ＞V D ＞V C ，故选项B 、C 、D 均错．2．如图所示为一定质量理想气体的体积V 与温度T 的关系图象，它由状态A 经等温过程到状态B ，再经等容过程到状态C ．设A 、B 、C 状态对应的压强分别为p A 、p B 、p C ，则下列关系式中正确的是( )A ．p A ＜pB ，p B ＜pC B ．p A ＞p B ，p B ＝p C C ．p A ＞p B ，p B ＜p CD ．p A ＝p B ，p B ＞p C解析：选A ．由pVT ＝常量得：A 到B 过程，T 不变，体积减小，则压强增大，所以p A＜p B ；B 经等容过程到C ，V 不变，温度升高，则压强增大，即p B ＜p C ，所以A 正确．3．如图所示，水平放置的封闭绝热汽缸，被一锁定的绝热活塞分为体积相等的a 、b 两部分．已知a 部分气体为1 mol 氧气，b 部分气体为2 mol 氧气，两部分气体温度相等，均可视为理想气体．解除锁定，活塞滑动一段距离后，两部分气体各自再次达到平衡态时，它们的体积分别为V a 、V b ，温度分别为T a 、T b .下列说法正确的是( )A ．V a >V b ，T a >T bB ．V a >V b ，T a <T bC ．V a <V b ，T a <T bD ．V a <V b ，T a >T b解析：选D ．解除锁定前，两部分气体温度相同，体积相同，由pV ＝nRT 可知b 部分压强大，故活塞左移，平衡时V a <V b ，p a ＝p b .活塞左移过程中，a 气体被压缩内能增大，温度增大，b 气体向外做功，内能减小，温度减小，平衡时T a >T b ，故选D ．4．如p -V 图所示，1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态，对应的温度分别是T 1、T 2、T 3，用N 1、N 2、N 3分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数，则N 1________N 2，T 1________T 3，N 2________N 3.(填“大于”“小于”或“等于”)解析：根据理想气体状态方程p 1′V 1′T 1＝p 2′V 2′T 2＝p 3′V 3′T 3，可知T 1＞T 2，T 2<T 3，T 1＝T 3；由于T 1>T 2，状态1时气体分子热运动的平均动能大，热运动的平均速率大，分子密度相等，故单位面积的平均碰撞次数多，即N 1>N 2；对于状态2、3，由于V 3′>V 2′，故分子密度n 3<n 2，T 3>T 2，故状态3分子热运动的平均动能大，热运动的平均速率大，而且p 2′＝p 3′，因此状态2单位面积的平均碰撞次数多，即N 2>N 3.答案：大于 等于 大于5．容器内装有1 kg 的氧气，开始时，氧气压强为1.0×106 Pa ，温度为57 ℃，因为漏气，经过一段时间后，容器内氧气压强变为原来的35，温度降为27 ℃，求漏掉多少千克氧气？解析：由题意知，气体质量m ＝1 kg ，压强p 1＝1.0×106 Pa ，温度T 1＝(273＋57)K ＝330 K ，经一段时间后温度降为T 2＝(273＋27)K ＝300 K ， p 2＝35p 1＝35×1.0×106 Pa ＝6.0×105 Pa ，设容器的体积为V ，以全部气体为研究对象， 由理想气体状态方程得：p 1V T 1＝p 2V ′T 2代入数据解得：V ′＝p1VT 2p 2T 1＝1.0×106×300V 6.0×105×330＝5033V ，所以漏掉的氧气质量为：Δm ＝ΔVV ′×m ＝50V 33－V 50V33×1 kg ＝0.34 kg.答案：0.34 kg6．如图，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为2.0 cm 的水银柱，水银柱下密封了一定量的理想气体，水银柱上表面到管口的距离为2.0 cm.若将细管倒置，水银柱下表面恰好位于管口处，且无水银滴落，管内气体温度与环境温度相同．已知大气压强为76 cmHg ，环境温度为296 K.(1)求细管的长度；(2)若在倒置前，缓慢加热管内被密封的气体，直到水银柱的上表面恰好与管口平齐为止，求此时密封气体的温度．解析：(1)设细管的长度为L ，横截面的面积为S ，水银柱高度为h ；初始时，设水银柱上表面到管口的距离为h 1，被密封气体的体积为V ，压强为p ；细管倒置时，气体体积为V 1，压强为p 1.由玻意耳定律有pV ＝p 1V 1① 由力的平衡条件有p ＝p 0＋ρgh ② p 1＝p 0－ρgh ③式中，ρ、g 分别为水银的密度和重力加速度的大小，p 0为大气压强．由题意有V ＝S (L －h 1－h )④V 1＝S (L －h )⑤由①②③④⑤式和题给条件得L ＝41 cm.⑥ (2)设气体被加热前后的温度分别为T 0和T ， 由盖—吕萨克定律有V T 0＝V 1T⑦由④⑤⑥⑦式和题给数据得T ＝312 K ．⑧ 答案：(1)41 cm (2)312 K7．如图所示，按下压水器，能够把一定量的外界空气，经单向进气口压入密闭水桶内．开始时桶内气体的体积V 0＝8.0 L ，出水管竖直部分内外液面相平，出水口与大气相通且与桶内水面的高度差h 1＝0.20 m ．出水管内水的体积忽略不计，水桶的横截面积S ＝0.08 m 2.现压入空气，缓慢流出了V 1＝2.0 L 水．求压入的空气在外界时的体积ΔV 为多少？已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m 3，外界大气压强p 0＝1.0×105 Pa ，取重力加速度大小g ＝10 m/s 2，设整个过程中气体可视为理想气体，温度保持不变．解析：设流出2 L 水后，液面下降Δh ，则Δh ＝V 1S此时，瓶中气体压强p 2＝p 0＋ρg (h 1＋Δh ) 体积V 2＝V 0＋V 1设瓶中气体在外界压强下的体积为V ′ 则p 2V 2＝p 0V ′初始状态瓶中气体压强为p 0，体积为V 0，故ΔV ＝V ′－V 0 解得ΔV ＝2.225 L. 答案：2.225 L8．如图，一容器由横截面积分别为2S 和S 的两个汽缸连通而成，容器平放在水平地面上，汽缸内壁光滑．整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分，分别充有氢气、空气和氮气．平衡时，氮气的压强和体积分别为p 0和V 0，氢气的体积为2V 0，空气的压强为p .现缓慢地将中部的空气全部抽出，抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变，活塞没有到达两汽缸的连接处，求：(1)抽气前氢气的压强； (2)抽气后氢气的压强和体积．解析：(1)设抽气前氢气的压强为p 10，根据力的平衡条件得 (p 10－p )·2S ＝(p 0－p )·S ① 得p 10＝12(p 0＋p )．②(2)设抽气后氢气的压强和体积分别为p 1和V 1，氮气的压强和体积分别为p 2和V 2.根据力的平衡条件有p 2·S ＝p 1·2S ③由玻意耳定律得p 1V 1＝p 10·2V 0④ p 2V 2＝p 0V 0⑤由于两活塞用刚性杆连接，故 V 1－2V 0＝2(V 0－V 2)⑥联立②③④⑤⑥式解得p 1＝12p 0＋14p ⑦V 1＝4(p 0＋p )V 02p 0＋p.⑧答案：(1)12(p 0＋p ) (2)12p 0＋14p 4(p 0＋p )V 02p 0＋p9．在两端封闭、粗细均匀的U 形细玻璃管内有一段水银柱，水银柱的两端各封闭有一段空气．当U 形管两端竖直朝上时，左、右两边空气柱的长度分别为l 1＝18.0 cm 和l 2＝12.0 cm.左边气体的压强为12.0 cmHg.现将U 形管缓慢平放在水平桌面上，没有气体从管的一边通过水银逸入另一边．求U 形管平放时两边空气柱的长度．在整个过程中，气体温度不变．解析：设U 形管两端竖直朝上时，左、右两边气体的压强分别为p 1和p 2.U 形管水平放置时，两边气体压强相等，设为p ，此时原左、右两边气柱长度分别变为l 1′和l 2′.由力的平衡条件有p1＝p2＋ρg(l1－l2)①式中ρ为水银密度，g为重力加速度大小．由玻意耳定律有p1l1＝pl1′②p2l2＝pl2′③两边气柱长度的变化量大小相等l1′－l1＝l2－l2′④由①②③④式和题给条件得l1′＝22.5 cm⑤l2′＝7.5 cm⑥答案：22.5 cm7.5 cm10．如图，容积均为V的汽缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通，阀门K2位于细管的中部，A、B的顶部各有一阀门K1、K3；B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)．初始时，三个阀门均打开，活塞在B的底部；关闭K2、K3，通过K1给汽缸充气，使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1.已知室温为27 ℃，汽缸导热．(1)打开K2，求稳定时活塞上方气体的体积和压强；(2)接着打开K3，求稳定时活塞的位置；(3)再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20 ℃，求此时活塞下方气体的压强．解析：(1)设打开K2后，稳定时活塞上方气体的压强为p1，体积为V1.依题意，被活塞分开的两部分气体都经历等温过程．由玻意耳定律得p0V＝p1V1①(3p0)V＝p1(2V－V1)②联立①②式得V1＝V 2③p1＝2p0④(2)打开K 3后，由④式知，活塞必定上升．设在活塞下方气体与A 中气体的体积之和为V 2(V 2≤2V )时，活塞下气体压强为p 2.由玻意耳定律得(3p 0)V ＝p 2V 2⑤ 由⑤式得 p 2＝3VV 2p 0>p 0⑥由⑥式知，打开K 3后活塞上升直到B 的顶部为止；此时p 2为p 2′＝32p 0.(3)设加热后活塞下方气体的压强为p 3，气体温度从T 1＝300 K 升高到T 2＝320 K 的等容过程中，由查理定律得p 2′T 1＝p 3T 2⑦ 将有关数据代入⑦式得p 3＝1.6p 0⑧答案：(1)V22p 0 (2)上升直到B 的顶部 (3)1.6p 0。
气体实验定律及应用参考答案
气体实验定律及应用参考答案集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-第2节气体实验定律及应用知识梳理一、气体分子运动速率的统计分布气体实验定律理想气体1．气体分子运动的特点(1)分子很小，间距很大，除碰撞外不受力．(2)气体分子向各个方向运动的气体分子数目都相等．(3)分子做无规则运动，大量分子的速率按“中间多，两头少”的规律分布．(4)温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，温度升高时，速率小的分子数减少，速率大的分子数增多，分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大．2．气体的三个状态参量(1)体积；(2)压强；(3)温度．3．气体的压强(1)产生原因：由于气体分子无规则的热运动，大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定的压力．(2)大小：气体的压强在数值上等于气体作用在单位面积上的压力．公式：p＝.(3)常用单位及换算关系：①国际单位：帕斯卡，符号：Pa,1Pa＝1N/m2.②常用单位：标准大气压(atm)；厘米汞柱(cmHg)．③换算关系：1atm＝76cmHg＝1.013×105Pa≈1.0×105Pa.4．气体实验定律(1)等温变化——玻意耳定律：①内容：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比．②公式：p1V1＝p2V2或pV＝C(常量)．(2)等容变化——查理定律：①内容：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．②公式：＝或＝C(常量)．③推论式：Δp＝·ΔT.(3)等压变化——盖—吕萨克定律：①内容：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积V与热力学温度T成正比．②公式：＝或＝C(常量)．③推论式：ΔV＝·ΔT.5．理想气体状态方程(1)理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体．①理想气体是一种经科学的抽象而建立的理想化模型，实际上不存在．②理想气体不考虑分子间相互作用的分子力，不存在分子势能，内能取决于温度，与体积无关．③实际气体特别是那些不易液化的气体在压强不太大，温度不太低时都可看作理想气体．(2)一定质量的理想气体状态方程：＝或＝C(常量)．典例突破考点一气体压强的产生与计算1．产生的原因：由于大量分子无规则地运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强．2．决定因素(1)宏观上：决定于气体的温度和体积．(2)微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度．3．平衡状态下气体压强的求法(1)液片法：选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，消去面积，得到液片两侧压强相等方程．求得气体的压强．(2)力平衡法：选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强．(3)等压面法：在连通器中，同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等．4．加速运动系统中封闭气体压强的求法选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象，进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程求解．例1．如图中两个汽缸质量均为M，内部横截面积均为S，两个活塞的质量均为m，左边的汽缸静止在水平面上，右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下．两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气A、B，大气压为p0，求封闭气体A、B的压强各多大？解析：题图甲中选m为研究对象．p A S＝p0S＋mg得p A＝p0＋题图乙中选M为研究对象得p B＝p0－.答案：p0＋p0－例2．若已知大气压强为p0，在下图中各装置均处于静止状态，图中液体密度均为ρ，求被封闭气体的压强．解析：在甲图中，以高为h的液柱为研究对象，由二力平衡知p气S＝－ρghS＋p0S所以p气＝p0－ρgh在图乙中，以B液面为研究对象，由平衡方程F上＝F下有：p A S＋p h S＝p0Sp气＝p A＝p0－ρgh在图丙中，仍以B液面为研究对象，有p A＋ρgh sin60°＝p B＝p0所以p气＝p A＝p0－ρgh在图丁中，以液面A为研究对象，由二力平衡得p气S＝(p0＋ρgh1)S，所以p气＝p0＋ρgh1答案：甲：p0－ρgh乙：p0－ρgh丙：p0－ρgh丁：p0＋ρgh1例3．如图所示，光滑水平面上放有一质量为M的汽缸，汽缸内放有一质量为m的可在汽缸内无摩擦滑动的活塞，活塞面积为S.现用水平恒力F向右推汽缸，最后汽缸和活塞达到相对静止状态，求此时缸内封闭气体的压强p.(已知外界大气压为p0)解析：选取汽缸和活塞整体为研究对象，相对静止时有：F＝(M＋m)a 再选活塞为研究对象，根据牛顿第二定律有：pS－p0S＝ma解得：p＝p0＋.答案：p0＋考点二气体实验定律及理想气体状态方程1．理想气体状态方程与气体实验定律的关系＝2．几个重要的推论(1)查理定律的推论：Δp＝ΔT(2)盖—吕萨克定律的推论：ΔV＝ΔT(3)理想气体状态方程的推论：＝＋＋……例4．如图，一固定的竖直汽缸由一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞．已知大活塞的质量为m1＝2.50 kg，横截面积为S1＝80.0 cm2；小活塞的质量为m2＝1.50 kg，横截面积为S2＝40.0 cm2；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为l＝40.0 cm；汽缸外大气的压强为p＝1.00×105Pa，温度为T＝303K．初始时大活塞与大圆筒底部相距，两活塞间封闭气体的温度为T1＝495K．现汽缸内气体温度缓慢下降，活塞缓慢下移，忽略两活塞与汽缸壁之间的摩擦，重力加速度大小g取10 m/s2.求：(1)在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，汽缸内封闭气体的温度；(2)缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时，缸内封闭气体的压强．解析(1)设初始时气体体积为V1，在大活塞与大圆筒底部刚接触时，缸内封闭气体的体积为V2，温度为T2.由题给条件得V1＝S1＋S2①V2＝S2l②在活塞缓慢下移的过程中，用p1表示缸内气体的压强，由力的平衡条件得S1(p1－p)＝m1g＋m2g＋S2(p1－p)③故缸内气体的压强不变．由盖-吕萨克定律有＝④联立①②④式并代入题给数据得T2＝330K⑤(2)在大活塞与大圆筒底部刚接触时，被封闭气体的压强为p1.在此后与汽缸外大气达到热平衡的过程中，被封闭气体的体积不变．设达到热平衡时被封闭气体的压强为p′，由查理定律，有＝⑥联立③⑤⑥式并代入题给数据得p′＝1.01×105Pa⑦答案(1)330K (2)1.01×105Pa例5．一氧气瓶的容积为0.08 m3，开始时瓶中氧气的压强为20个大气压．某实验室每天消耗1个大气压的氧气0.36 m3.当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时，需重新充气．若氧气的温度保持不变，求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天．解析：设氧气开始时的压强为p1，体积为V1，压强变为p2(2个大气压)时，体积为V2.根据玻意耳定律得p1V1＝p2V2①重新充气前，用去的氧气在p2压强下的体积为V3＝V2－V1②设用去的氧气在p0(1个大气压)压强下的体积为V0，则有p2V3＝p0V0③设实验室每天用去的氧气在p0下的体积为ΔV，则氧气可用的天数为N＝V0/ΔV④联立①②③④式，并代入数据得N＝4(天)⑤答案：4天考点三气体状态变化的图象问题一定质量的气体不同图象的比较例6．为了将空气装入气瓶内，现将一定质量的空气等温压缩，空气可视为理想气体．下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积V关系的是( )解析：选B.等温变化时，根据pV＝C，p与成正比，所以p－图象是一条通过原点的直线，故正确选项为B.当堂达标1．如图所示，一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置，金属圆块A的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为θ，圆块的质量为M，不计圆块与容器内壁之间的摩擦，若大气压强为p0，则被圆块封闭在容器中的气体的压强p 为________．解析：对圆块进行受力分析：重力Mg，大气压的作用力p0S，封闭气体对它的作用力，容器侧壁的作用力F1和F2，如图所示．由于不需要求出侧壁的作用力，所以只考虑竖直方向合力为零，就可以求被封闭的气体压强．圆块在竖直方向上受力平衡，故p0S＋Mg＝·cosθ，即p＝p0＋.答案：p0＋2．某压缩式喷雾器储液桶的容量是5.7×10－3 m3.往桶内倒入 4.2×10－3 m3的药液后开始打气，打气过程中药液不会向外喷出．如果每次能打进 2.5×10－4m3的空气，要使喷雾器内药液能全部喷完，且整个过程中温度不变，则需要打气的次数是( )A．16次B．17次C．20次D．21次解析：选 B.设大气压强为p，由玻意耳定律，npV0＋pΔV＝pV，V0＝2.5×10－4m3，ΔV＝5.7×10－3m3－4.2×10－3m3＝1.5×10－3m3，V＝5.7×10－3m3，解得n＝16.8次≈17次，选项B正确．3．(多选)一定质量理想气体的状态经历了如图所示的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( )A．ab过程中不断增大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：选AB.首先，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正确；cd是等压线，温度降低则体积减小，C错误；连接aO交cd于e，如图所示，则ae是等容线，即V a＝V e，因为V d＜V e，所以V d＜V a，da过程中体积不是保持不变，D错误．4．已知湖水深度为20 m，湖底水温为4 ℃，水面温度为17 ℃，大气压强为1.0×105Pa.当一气泡从湖底缓慢升到水面时，其体积约为原来的(取g＝10 m/s2，ρ＝1.0×103 kg/m3)( )水A．2.8倍B．8.5倍C．3.1倍D．2.1倍解析：选C.一标准大气压约为10m高的水柱产生的压强，所以气泡在湖底的压强p1约为 3.0×105Pa，由理想气体状态方程得，＝，而T1＝(4＋273)K＝277K，T2＝(17＋273)K＝290K，温度基本不变，压强减小为原来的，体积扩大为原来的3倍左右，C 项正确．5．如图所示，上端开口的光滑圆柱形汽缸竖直放置，横截面积为40 cm2的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在汽缸内．在汽缸内距缸底60 cm处设有a、b两限制装置，使活塞只能向上滑动．开始时活塞搁在a、b上，缸内气体的压强为p0(p0＝1.0×105Pa为大气压强)，温度为300K．现缓慢加热汽缸内气体，当温度为330K时，活塞恰好离开a、b；当温度为360K时，活塞上移了4 cm.g取10 m/s2.求活塞的质量和物体A的体积．解析：设物体A的体积为ΔV，T1＝300K，p1＝1.0×105Pa，V1＝60×40cm3－ΔV，T2＝330K，p2＝Pa，V2＝V1，T3＝360K，p3＝p2，V3＝64×40cm3－ΔV.由状态1到状态2为等容过程，则＝，代入数据得m＝4kg.由状态2到状态3为等压过程，则＝，代入数据得ΔV＝640cm3.答案：4kg 640cm3。
高中物理气体三大定律专题讲解
气体的等温变化【要点梳理】要点一、气体的状态参量用以描述气体宏观性质的物理量，叫状态参量，对于一定质量的某种气体来说，描述其宏观性质的物理量有温度、体积、压强三个．我们把温度、体积、压强三个物理量叫气体的状态参量． 1．体积（1）气体的体积就是指气体分子所能达到的空间． （2）单位：国际单位3m ，常用单位还有L m L 、． 331 L 10m3 1 dm ==－， 631 mL 10m3 1 cm ==－．要点诠释：气体分子可以自由移动，所以气体总要充满容器的整个空间，因此气体的体积就是容器的容积． 2．温度（1）温度是表示物体冷热程度的物理量．（2）温度的微观含义：温度是物体分子平均动能的标志，表示物体内部分子无规则运动的剧烈程度．（3）温度的两个单位：①摄氏温度：规定1标准大气压下，冰水混合物的温度为0℃，沸水的温度为100℃．表示符号为t ．②热力学温度：规定273.15－℃为热力学温度的0K 。
热力学温度与摄氏温度单位等大．表示符号为T ，单位为开尔文，符号为K 。
热力学温度是国际单位制中七个基本物理量之一．0K 称为绝对零度，是低温的极限。
③热力学温度与摄氏温度的关系是：273.15 K T t =+，一般地表示为273K T t =+． 3．压强（3）微观解释①气体的压强是由气体中大量做无规则热运动的分子对器壁频繁持续的碰撞产生的，压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力． ②气体压强的决定因素气体分子的平均动能与分子的密集程度．分子平均动能越大，分子碰撞器壁对器壁产生的作用力就越大，气体的压强就越大；在分子平均动能一定时，气体分子越密集，每秒撞击器壁单位面积的分子数就越多，气体压强也就越大． ③理想气体压强公式 2/3p n ε=．式中/n N V =，是单位体积的分子数，表示分子分布的密集程度，ε是分子的平均动能． 【典型例题】类型一、气体的状态参量 例1（多选）．甲、乙两个相同的密闭容器中分别装有等质量的同种气体，已知甲、乙两容器中气体的压强分别为p p 甲乙、，且p p 甲乙＜，则（ ）．A ．甲容器中气体的温度高于乙容器中气体的温度B ．甲容器中气体的温度低于乙容器中气体的温度C ．甲容器中气体分子的平均动能小于乙容器中气体分子的平均动能D ．甲容器中气体分子的平均动能大于乙容器中气体分子的平均动能【思路点拨】由理想气体状态方程判断AB 对错；由温度是分子平均动能的标志判断CD 对错。
气体的三大实验定律知识点精解
气体的三大实验定律知识点精解1．玻意耳-马略特定律(1)等温变化温度不变时，一定质量的气体的压强随着体积的变化而变化，把这种变化叫做等温变化。
英国科学家玻意耳和法国科学家马略特各自独立地用实验研究了一定质量的气体在温度不变时，压强与体积的数量关系。
他们用如图3-3所示装置来研究的，为了保持温度不变，在移动B管时进行很缓慢。
玻璃管A和B用一条橡皮管相连，打开A管上端阀门a，向B管注入水银，关闭a，此时A管中封闭了一定质量的气体，A中气体压强与大气压相等。
把B 管缓慢提高，则A管气体的体积就减小，B管水银柱就升高；同样，把B管缓慢放低，则气体的体积就增大，B管水银柱比A管的低。
实验表明，在温度不变的条件下，气体的体积缩小到原来的几分之一，它的压强就增大到原来的几倍，反之亦然。
换用其他气体做这个实验，都得到如下结论：(2)玻-马定律温度不变时，一定质量的气体的压强跟它的体积成反比。
这个结论叫做玻-马定律。
用公式表示为或P1V1=P2V2，即PV=恒量。
玻-马定律也可以叙述为：温度不变时，一定质量的气体的压强跟它的体积的乘积是不变的。
(3)等温图线如图3-4所示，用横轴表示气体的体积V，用纵轴表示气体的压强P。
在P-V 图上，等温线是双曲线的一支。
【说明】对玻-马定律应注意如下几点：①研究对象的质量一定，温度保持不变。
②PV=恒量，这个恒量对给定的质量、温度是不变的。
但对不同的温度和质量，这个恒量是不同的，也就恒量不恒。
③在图3-4中，T2＞T1。
④由于ρ=m/V，则玻-马定律的密度表达式为⑤适用条件：常温常压的气体。
2．查理定律(1)等容变化气体在体积不变的情况下发生的变化叫做等体积变化，也叫等容变化。
1787年法国科学家查理，在保持气体的体积不变时，通过实验研究，得出如下结论：(2)查理定律一定质量的气体，在体积保持不变的情况下，温度每升高(或降低)1℃，增加(或减小)的压强等于它在0℃时压强的1/273。
气体实验定律及应用答案
第2节气体实验定律及应用知识梳理一、气体分子运动速率的统计分布气体实验定律理想气体1. 气体分子运动的特点⑴分子很小，间距很大，除碰撞外不受力.(2) 气体分子向各个方向运动的气体分子数目都相等. __(3) 分子做无规则运动，大量分子的速率按“中间多，两头少”的规律分布.(4) 温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，温度升高时，速率小的分子数减少，速率大的分子数增多，分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大.2. 气体的三个状态参量(1) 体积(2)压强；(3)温度.3. 气体的压强(1) 产生原因：由于气体分子无规则的热运动，大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定的压力.(2) 大小：气体的压强在数值上等于气体作用在单位面积上的压力.公式:(3) 常用单位及换算关系：①国际单位:帕斯卡，符号：Pa,1 Pa= 1 N/m2②常用单位：标准大气压(atm);厘米汞柱(cmHg).③换算关系：1 atm= 76 cmHg = 1.013 x 105 Pa~ 1.0 x 105 Pa.4. 气体实验定律(1) 等温变化一一玻意耳定律：①内容：一定质量的某种气体，在温度丕变的情况下，压强②公式：P1V1 = P2V2或pV= C(常量).(2) 等容变化一一查理定律：①内容：一定质量的某种气体，在体积丕变的情况下，压强②公式：3=¥或C(常量).P2 T2 T③推论式：A p= • T.T1(3) 等压变化一一盖一吕萨克定律：①内容：一定质量的某种气体，在压强丕变的情况下，其体积②公式：V t=¥或V=C(常量).③推论式：T V=TV T.5. 理想气体状态方程(1) 理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体.①理想气体是一种经科学的抽象而建立的理想化模型，实际上不存在.②理想气体不考虑分子间相互作用的分子力，不存在分子势能，内能取决于温度，与体积无关.③实际气体特别是那些不易液化的气体在压强不太大，温度不太低时都可看作理想气体.(2) 一定质量的理想气体状态方程：譽=竽或T=C常量J .I 1 I 2 I典例突破考点一气体压强的产生与计算1. 产生的原因：由于大量分子无规则地运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强.2. 决定因素(1) 宏观上：决定于气体的温度和体积.(2) 微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度.3. 平衡状态下气体压强的求法(1) 液片法：选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，消去面积，得到液片两侧压强相等方程.求得气体的压强.(2) 力平衡法：选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强.(3) 等压面法：在连通器中，同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等.4. 加速运动系统中封闭气体压强的求法选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象，进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程求解.例1 .如图中两个汽缸质量均为M，内部横截面积均为S,两个活塞的质量均为m，左边的汽缸静止在水平面上，右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下. 两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气A、B，大气压为p o，求圭寸闭气体A、B的压强各多大？=1•丄［吋1'仲Pu S%乙解析：题图甲中选m为研究对象.p A S= p o S+ mg得P A= p o +晋题图乙中选M为研究对象得P B= p o-罟.答案:p o+m p o-Mg例2.若已知大气压强为p o,在下图中各装置均处于静止状态，图中液体密度均为p求被封闭气体的压强.叩无内’T解析：在甲图中，以高为h的液柱为研究对象，由二力平衡知p气S=- p ghS- p o Sp与体积V成反比.p与热力学温度T成正比.V与热力学温度T成正比.F所以p 气=P 0— p gh在图乙中，以B 液面为研究对象，由平衡方程 F 上=F 下有：p A S + p h S = p 0S p 气=p A = p 0— p gh在图丙中，仍以 B 液面为研究对象，有 P A 十 p gSin 60 = p B = p 0 所以 p 气=P A = p 0—于 p gh在图丁中，以液面 A 为研究对象，由二力平衡得 p 气 S = (p 0+ p g 1)S,所以 p 气=p 0+ p gh 答案：甲：P 0— p gh 乙： 丁: 例3.如图所示，光滑水平面上放有一质量为M 的汽缸，汽缸内放有一质量为 m 的可在汽缸内无摩擦滑动的活塞，活塞面积为 S.现用水平恒力F 向右推汽缸，最后汽缸和活塞达到相对静止状态， 求此时缸内封闭气体的压强p.(已知外界大气压为 p o )解析：选取汽缸和活塞整体为研究对象，相对静止时有: F = (M 十 m)a再选活塞为研究对象，根据牛顿第二定律有： pS — p 0S = ma 解得：p =卩0十 乎一.S M 十m 答案：P 0+S M 十m考点二气体实验定律及理想气体状态方程 1.理想气体状态方程与气体实验定律的关系温度不变： P 1V 1 = P 2V 2体积不变: T 1 = T 2压强不变:2.几个重要的推论 (1)查理定律的推论：A p = T ；A TV 1 T 1P 0V 0_ P 1V 1 丄 P 2V 2十 十T 0 T 1T 2例4.如图，一固定的竖直汽缸由一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞•已知大活塞的质量为 m i = 2.50 kg ,横截面积为 S i = 80.0 cm 2 ;小活塞的质量为 m 2= 1.50 kg ,横截面积为 S 2 =40.0 cm 2;两活塞用刚性轻杆连接， 间距保持为I = 40.0 cm;汽缸外大气的压强为 p = 1.00x 105 Pa , 温度为T = 303 K .初始时大活塞与大圆筒底部相距 2，两活塞间封闭气体的温度为 T 1 = 495 K .现 汽缸内气体温度缓慢下降，活塞缓慢下移，忽略两活塞与汽缸壁之间的摩擦，重力加速度大小 10 m/s 2 求：1(1) 在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，汽缸内封闭气体的温度；(2) 缸内圭寸闭的气体与缸外大气达到热平衡时，缸内圭寸闭气体的压强.解析(1)设初始时气体体积为 V 1，在大活塞与大圆筒底部刚接触时，缸内封闭气体的体积为 温度为T 2.由题给条件得l c l 金V 1= S 1 2 + S 2 l —2 ①V 2= S 2l ②在活塞缓慢下移的过程中，用 P 1表示缸内气体的压强，由力的平衡条件得 S 1(p 1— p)= m 1g + m 2g + S 2( p 1 — p)③故缸内气体的压强不变.由盖 -吕萨克定律有 VJ =也④ T 1 T 2联立①②④式并代入题给数据得 T 2= 330 K ⑤(2)在大活塞与大圆筒底部刚接触时，被封闭气体的压强为 P 1.在此后与汽缸外大气达到热平衡的过 程中，被封闭气体的体积不变.设达到热平衡时被封闭气体的压强为 p ',由查理定律，有 匚=型⑥ T T 2联立③⑤⑥式并代入题给数据得p ' = 1.01 x 105 Pa ⑦ 答案 (1)330 K (2)1.01 x 105 Pa例5.一氧气瓶的容积为 0.08 m 3,开始时瓶中氧气的压强为 20个大气压.某实验室每天消耗 大气压的氧气0.36 m 3.当氧气瓶中的压强降低到 2个大气压时，需重新充气•若氧气的温度保持不 变，求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天.解析：设氧气开始时的压强为 p 1,体积为V 1 ,压强变为p 2(2个大气压)时，体积为V 2.根据玻意耳定 律得p 1V 1 = P 2V 2 ① 重新充气前，用去的氧气在 P 2压强下的体积为V 3= V 2- V 1 ② 设用去的氧气在 P 0(1个大气压)压强下的体积为 V 0,则有p 2V 3 = P 0V 0③P 0— p gh亚hP 0-亍 p gh P 0+ p gh丙:P i V i = P 2V 2玻意耳定律T 1=常查理定律⑵盖一吕萨克定律的推论：N =$"AT(3)理想气体状态方程的推论: V 2,3三D等压—铝、I JAJT 丄& •节超远2 .某压缩式喷雾器储液桶的容量是 5.7X 10 气过程中药液不会向外喷出.如果每次能打进 且整个过程中温度不变，则需要打气的次数是答案:p o +MCT （ K-中C为 几即户卩之税的誓湛蚁湛例6 .为了将空气装入气瓶内，现将一定质量的空气等温压缩，空气可视为理想气体.下列图象能 正确表示该过程中空气的压强 p 和体积V 关系的是（ ）解析：选B.等温变化时，根据 pV = C , p 与V 成正比，所以p - V 图象是一条通过原点的直线，故正 考点三 气体状态变化的图象问题定质量的气体不同图象的比较A . 16次B . 17次C . 20次D . 21次解析：选B.设大气压强为p ,由玻意耳定律，npV o + p A V = pV , V o = 2.5 X 10-4m 3, A V = 5.7X 10-3m 3 —4.2 X 10-3 m 3= 1.5X 10-3m 3, V = 5.7X 10-3m 3，解得 n = 16.8 次~ 17 次，选项 B 正确.3.（多选）一定质量理想气体的状态经历了如图所示的ab 、be 、cd 、da 四个过程，其中be 的延长线通过原点，cd 垂直于ab 且与水平轴平行，da 与be 平行，则气体体积在（ ）°T4 .已知湖水深度为 20 m ，湖底水温为4 C,水面温度为17 C ，大气压强为1.0 X 105 Pa •当一气泡 从湖底缓慢升到水面时，其体积约为原来的 （取g = 10 m/s 2, p 7K = 1.0 X 103 kg/m 3）（ ）设实验室每天用去的氧气在 p o 下的体积为 A V ,则氧气可用的天数为N = V o / A/④ 联立①②③④式，并代入数据得N = 4（天）⑤ 答案：4天A . ab 过程中不断增大B . be 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：选AB.首先，因为be 的延长线通过原点， 所以be 是等容线，即气体体积在be 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 正确；ed 是等压线，温度降低则体积减小， C 错误；连接aO 交ed 于e ,如图所示，则 ae 是等容线，即V a = V e ,因为V d V V e ,所以V d V V a , da 过程中体积不是保持不变， D 错误.解析：对圆块进行受力分析：重力 Mg ,大气压的作用力 p °S,圭寸闭气体对它的作用力pS，容器eos 6侧壁的作用力F 1和F 2,如图所示.由于不需要求出侧壁的作用力，所以只考虑竖直方向合力为零， 就可以求被封闭的气体压强.圆块在竖直方向上受力平衡， 故P 0S + Mg = -^^^os 6,即p = p 0 +爷COS 6SCT,卸钟卑粗确选项为B. 当堂达标1.如图所示，一个横截面积为S 的圆筒形容器竖直放置，金属圆块A 的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为6,圆块的质量为 M ，不计圆块与容器内壁之间的摩擦，若大气压强为p 。
气体实验定律典型例题解析3
气体实验定律(3)·典型例题解析【例1】电灯泡内充有氦氩混合气体，如果要使电灯泡内的混合气体在500℃时的压强不超过一个大气压，则在20℃的室温下充气，电灯泡内气体压强至多能充到多少？解析：由于电灯泡容积不变，故气体为等容变化，设t 1＝500℃时压强为，＝℃时的压强为．则由＝得：＝，p t 20p 122p p T T p p 212121293773p 2＝0.35 p 1＝0.35个大气压． 点拨：要分析出在温度变化时，灯泡的容积没有变化，气体的状态变化遵循查理定律．还要注意摄氏温度与热力学温度的关系．【例2】如图13－44所示，四个两端封闭粗细均匀的玻璃管，管内的空气被一段水银柱隔开，按图中标明的条件，当玻璃管水平放置时，水银柱处于静止状态，如果管内两端的空气都升高相同的温度，则水银柱向左移动的是：解析：假设温度升高，水银柱不动，两边气体均作等容变化，根据查理定律得压强增大量为Δ＝Δ，而左、右两边初态压强相同，p p T Tp 两边温度升高量Δ也相同，所以Δ跟成正比，即左、右两边气体T p 1T初态温度高的，气体压强的增量小，水银柱应向气体压强增量小的方向移动，亦即应向初态气体温度高的一方移动，故D 正确．点拨：在三个状态参量都变化的情况下，讨论有关问题比较复杂，常用假设法，先假设某一量不变，讨论其他两个量变化的关系，这样可使问题变得简单．【例3】有一开口的玻璃瓶，容积是2000cm 3，瓶内空气的温度从0℃升高到100℃的过程中，会有多少空气跑掉(玻璃的膨胀可忽略不计)？，如果在0℃时空气的密度是1.293×10-3g/cm 3，那么跑掉的这部分空气的质量是多少？点拨：瓶中空气作的是等压变化，如果把所研究的对象确定为0℃时，玻璃瓶内的空气，当温度升高到100℃时，它的体积是多少，那么本题就是研究一定质量的气体的问题了．参考答案：0.73×103cm30.69g【例4】容积为2L的烧瓶，在压强为1.0×105Pa时，用塞子塞住，此时温度为27℃，当把它加热到127℃时，塞子被顶开了，稍过一会儿，重新把塞子塞好，停止加热并使它逐渐降温到27℃，求：(1)塞子被顶开前的最大压强；(2)27℃时剩余空气的压强．点拨：塞子被顶开前，瓶内气体的状态变化为等容变化，塞子被顶开后，瓶内有部分气体逸出，此后应选剩余气体为研究对象，再利用查理定律求解．参考答案：(1)1．33×105Pa (2)0.75×105Pa跟踪反馈1．一定质量的理想气体在0℃时压强p0＝780mmHg，求这种气体在t＝273℃时的压强(气体的体积不变)2．如图13－45两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L2＝2L1，若使两部分气体同时升高相同的温度，管内水银柱将如何移动？3．有一个玻璃瓶，内盛空气，当温度由0℃升高到100℃时，因瓶口开着失去1g空气，瓶内原来有多少克空气．4．高压锅使用时，锅内的压强大，温度高，食物容易煮烂．已知某高压锅的限压阀质量为0.1kg，排气孔直径为0.3cm，则锅内气体的压强最大可达多少Pa？若每增加3.6×103Pa水的沸点相应增加1℃，锅内的最高温度可达多高？参考答案1．156cmHg 2．上移3．3.7g 4．2.5×105Pa 142℃。
气体实验定律典型例题含简易答案
气体性质2018.01.241 .如图所示，在一个密封的长为120cm气缸中有一活塞(活塞厚度不计)将气缸分成两部分，左面封闭空气，右边为真空，且以弹簧连接活塞，当左边气柱长30cm时，其温度为27℃，如温度升高到159℃时，空气柱长36cm，弹簧的原长是cm.答案、1202. 如图（甲）所示，一端封闭、一端开口、内径均匀的直玻璃管内，注入一段60毫米的水银柱。
将管水平放置时，封闭端空气柱长140毫米，开口端空气柱长140毫米。
若先将管缓慢倒置、竖直插入水银糟内，如图（乙）。
管中封闭端空气柱长133毫米，设大气压为76毫米高水银柱，空气温度不变，求槽中水银进入管中的长度和管露出槽中水银面的高度。
答案、34mm;206mm3. 用销钉固定的活塞把水平放置的容器分隔成A、B两部分，其体积之比V A：V B=2：1，如图所示，起初A中有温度为127℃压强为1.8×105Pa的空气，B中有温度27℃、压强为1.2×105Pa的空气，拔出销钉，使活塞可以无摩擦地移动（不漏气），由于容器壁缓慢导热，最后气体都变到室温27℃，活塞也停住，求最后A中气体的压强答案、p A=2.3×105Pa4.如图，两容器A、B的容积相等，用带有阀门的细管连接，当容器间的压强差超过1.2大气压时，阀门自动打开，否则阀门是关闭的.最初两容器的温度为27℃，A容器内气体压强为1.0大气压，B容器为真空.求：(1)A内气体开始流入B内时的环境温度.(2)若B容器温度仍保持为27℃，欲使A、B内气体质量相等，A容器的温度应升到多高？答案、87℃747℃5、如图，在内径均匀、竖直放置的U形管两侧灌有水银，底部有一空气柱，尺寸：h＝24cm，l1＝5cm，l2＝10cm，l＝20cm.此时大气压P0为1.0×105Pa，当温度由0℃上升到273℃时，空气柱长度增加多少?(设水银不会从管中溢出)答案、18.1cm6、如图所示, 粗细均匀的U型管倒置于水银槽中, A端封闭一段长为10cm的空气柱, B端也有一段长20cm的空气柱, 其余各段水银柱的长度见图中标示.A端下段水银柱的下表面与B端下段水银柱的上表面处于同一水平面上, 大气压强为75cmHg产生的压强, 初始气温为27℃, 后来仅A端气体加热, 要使两端上部水银面相平, 求A端封闭的气体温度应升为多少?答案、470K (197℃).7、如图所示, 在A、B两个容器之间有一个内径很细带有阀门K的不导热的管道相连通. 阀门K原来是关闭的. 容器A置于27℃的恒温装置中, 容器B置于7℃的恒温装置中. 已知A的容积为10L, 其中盛有52.03g的氧气. 已知B的容积为70L, 其中盛有97.56g的氧气. 当打开阀门K后, 氧气是否产生质量迁移? 若有迁移, 向何方迁移? 迁移的质量是多少? (连通管道的体积不计)答案316、由A向B有氧气迁移, 迁移质量为34.43g.8、如图所示, 一密闭的截面积为S的圆筒形汽缸,高为H, 中间有一薄活塞, 用一倔强系数为k的轻弹簧吊着, 活塞重为G, 与汽缸紧密接触, 不导热且气体是同种气体, 且质量、温度、压强都相同时, 活塞恰好位于汽缸的正中央, 设活塞与汽缸壁间的摩擦可不计, 汽缸内初始压强为p=1.0×105Pa, 温度为T, 求：(1) 弹簧原长.(2) 如果将汽缸倒置, 保持汽缸Ⅱ部分的温度不变,使汽缸Ⅰ部分升温, 使得活塞在汽缸内的位置不变,则汽缸Ⅰ部分气体的温度升高多少?答案317、(1)KGH2; (2)2SpGT.气体性质2018.01.241 . 如图所示，在一个密封的长为120cm气缸中有一活塞(活塞厚度不计)将气缸分成两部分，左面封闭空气，右边为真空，且以弹簧连接活塞，当左边气柱长30cm时，其温度为27℃，如温度升高到159℃时，空气柱长36cm，弹簧的原长是cm.2. 如图（甲）所示，一端封闭、一端开口、内径均匀的直玻璃管内，注入一段60毫米的水银柱。
高考物理专题84气体实验定律的应用练习(含解析)
专题84 气体实验定律的应用1．注意确定初、末状态的三个状态参量(温度、体积、压强).2.对变质量问题要注意研究对象的选取．(部分气体或全部气体)1.(2020·河南郑州一中模拟)如图1所示，一质量为2m 的汽缸，用质量为m 的活塞封有一定质量的理想气体，当汽缸开口向上且通过活塞悬挂静止时，空气柱长度为L 1(如图甲所示)．现将汽缸旋转180°悬挂缸底静止(如图乙所示)，已知大气压强为p 0，活塞的横截面积为S ，汽缸与活塞之间不漏气且无摩擦，整个过程封闭气体温度不变，重力加速度为g .求：图1(1)图乙中空气柱的长度；(2)从图甲到图乙，气体吸热还是放热，并说明理由．答案 (1) p 0S －2mg p 0S －mgL 1 (2)放热，理由见解析 解析 (1)对汽缸内气体，处于甲状态时，压强p 1＝p 0－2mg S. 处于乙状态时，气体的压强为p 2＝p 0－mg S .根据玻意耳定律可得p 1L 1S ＝p 2L 2S解得L 2＝p 0S －2mg p 0S －mgL 1 (2)气体从状态甲变化到状态乙，气体温度相同，内能相同，由于体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q 可知，气体要放出热量．2.(2020·辽宁丹东市检测)一容积为V 0的容器通过细管与一个装有水银的粗细均匀的U 形管相连(U 形管和细管中的气体体积远小于容器的容积V 0)，U 形管的右管与大气相通，大气压为750 mmHg.关闭阀门，U 形管的左、右管中水银面高度相同，此时气体温度为300 K ．现仅对容器内气体进行加热．图2(1)如图2所示，当U 形管右侧管中的水银面比左侧管中的水银面高H ＝50 mm 时，求封闭容器内气体的温度；(2)保持(1)问中的温度不变，打开阀门缓慢抽出部分气体，当U 形管左侧管中的水银面比右侧管中的水银面高50 mm 时(水银始终在U 形管内)，求封闭容器内剩余气体的质量与原来总质量的比值；(3)判断在抽气的过程中剩余气体是吸热还是放热，并阐述原因．答案 (1)320 K (2)78(3)见解析 解析 (1)由题意可知p 0＝750 mmHg ，T 0＝300 K ，升温后气体的压强为p 1＝800 mmHg ，设升温后气体的温度为T 1，由查理定律得p 0T 0＝p 1T 1，解得T 1＝320 K(2)当U 形管左侧管中的水银面比右侧管中的水银面高50 mm 时，气体压强p ＝700 mmHg.抽气过程可等效为等温膨胀过程，设膨胀后气体的总体积为V ，由玻意耳定律得p 1V 0＝pV 设剩余气体的质量与原来总质量的比值为k ， 由题意得k ＝V 0V ＝78(3)吸热．因为抽气过程中剩余气体温度不变，故内能不变，而剩余气体膨胀对外做功，所以根据热力学第一定律可知剩余气体要吸热．3．(2020·江西重点中学联盟联考)如图3甲所示为“⊥”形上端开口的玻璃管，管内有一部分水银封住密闭气体，上管足够长，图中粗细部分面积分别为S 1＝4 cm 2、S 2＝1 cm 2.密闭气体初始温度为253 K ，气体长度为L ＝11 cm ，图乙为对封闭气体缓慢加热过程中气体压强随体积变化的图线，大气压强p 0＝76 cmHg(约为1.0×105 Pa)(S 1可认为是一超薄轻质的网状活塞)．求；图3(1)h 1和h 2的值；(2)若缓慢升高气体温度，升高到多少开尔文可将所有水银全部压入细管内；(3)在(2)的前提下所有水银刚好全部压入细管内，在这个过程中气体对外做的功．(计算结果保留2位有效数字)答案 (1)1 cm 15 cm (2)285 K (3)－0.49 J解析 (1)由图乙可知，初状态p 1＝p 0＋h 1＋h 2＝92 cmHg体积由44 cm 3到48 cm 3，可知h 1＝1 cm ，p 0＝76 cmHg ，联立得h 2＝15 cm(2)以封闭气体为研究对象，末状态，由S 1h 1＝S 2h 3，解得h 3＝4 cm又p 2＝p 0＋h 2＋h 3＝95 cmHg 由理想气体状态方程得p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2其中p 1＝92 cmHg ，V 1＝S 1L ，T 1＝253 K ，p 2＝95 cmHg ，V 2＝S 1(L ＋h 1)代入数据解得T 2＝285 K(3)由图乙可知W ＝p 1＋p 22(V 2－V 1)代入数据解得W ＝－0.49 J.4.(2020·湖北武汉市五月质检)如图4为打气筒给足球充气的示意图．先上提活塞，阀门B 关闭，阀门A 打开，外界大气进入气筒内；再下压活塞，阀门A 关闭，阀门B 打开，气筒内气体全部进入足球，完成一次打气．如此重复多次，即可给足球充足气．外界大气压强p 0＝1.0×105 Pa ，环境温度t 0＝17 ℃，气筒的体积V 0＝1.0×10－4 m 3.初始时，足球内气体压强p ＝0.60×105 Pa ，足球的体积V ＝5.0×10－3 m 3(始终保持不变)，忽略连接部件的体积，气体可视为理想气体．图4(1)不考虑气筒和足球内气体温度的变化，打气一次后，足球内气体的压强为多大？(2)打气过程中，气筒内气体温度与环境温度保持一致，球内气体温度最终升高至t ＝27 ℃.为使足球内气体的压强不低于p n ＝1.1×105 Pa ，求打气的次数n 至少为多少？答案 (1)0.62×105 Pa (2)24次解析 (1)打气前后气体温度不变，对气筒内的气体，设压缩后在球内占据的体积为V ′. 由玻意耳定律得p 0V 0＝p 1V ′.对足球内的气体，压缩后在球内占据的体积为V －V ′.由玻意耳定律得pV ＝p 1(V －V ′)，解得p 1＝0.62×105 Pa.(2)设打气次数为n 次，相当于一次将压强为p 0、体积为nV 0、温度为T 0＝290 K 的气体与足球内原有气体一起压缩成体积为V 、温度为T ＝300 K 的气体． 由理想气体状态方程得p 0·nV 0＋p ·V T 0＝p n V T， 解得n ＝23.2次．所以，打气次数至少为24次．5.(2020·三湘名校联盟第二次大联考)如图5所示，粗细均匀的U 形玻璃管开口向上竖直放置，管中有A 、B 两段水银柱，A 段水银柱上方和下方分别有气柱Ⅰ、Ⅱ，两气柱的长L 1＝L 3＝4 cm ，水银柱A 的长度为L 2＝4 cm ，水银柱B 在左侧管中长度L 4＝2 cm ，大气压强为p 0＝76 cmHg ，环境温度为T ＝300 K ．现在左侧管中缓慢倒入水银，使B 水银柱在左侧管中水银液面下降2 cm.求：图5(1)A 水银柱上表面与右管中B 水银柱上表面高度差；(2)若不在左管中倒入水银，而是在左侧管口缓慢推入一个活塞，使B段水银在左管中水银面也下降2 cm，则活塞需推入管中多长距离？答案(1)3.8 cm (2)2.4 cm解析(1)根据力的平衡条件可知，右管中水银柱的长L＝L2＋L4＝6 cm.当B水银柱在左管中水银液面下降2 cm，则右管中水银柱长变为8 cm根据力的平衡可知，左侧管中需加入的水银柱长h＝8 cm－L2＝4 cm对气柱Ⅱ研究，开始时压强p1＝76 cmHg＋4 cmHg＝80 cmHg加水银后，气体的压强p2＝76 cmHg＋8 cmHg＝84 cmHg.设加水银后气体Ⅱ的长为L3′，气体发生等温变化，则有p1L3S＝p2L3′S解得L3′＝3.8 cm这时，A水银柱上表面与右管中B水银柱上表面高度差Δh＝L3′＝3.8 cm(2)若不在左管中倒入水银，而是在左侧管口缓慢推入一个活塞，使B段水银在左管中水银面也下降2 cm，此时气柱Ⅰ中气体的压强为p3＝p2－4 cmHg＝80 cmHg设此时气柱Ⅰ的长度为L1′，气体发生等温变化，则有p0L1S＝p3L1′S求得L1′＝3.8 cm则活塞在管中移动的距离x＝L4＋(L1－L1′)＋(L3－L3′)＝2.4 cm.。
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气体实验定律(3)·典型例题解析
【例1】电灯泡内充有氦氩混合气体，如果要使电灯泡内的混合气体在500℃时的压强不超过一个大气压，则在20℃的室温下充气，电灯泡内气体压强至多能充到多少？
解析：由于电灯泡容积不变，故气体为等容变化，设t 1＝500℃时
压强为，＝℃时的压强为．则由
＝得：＝，p t 20p 122p p T T p p 212121293773
p 2＝0.35 p 1＝0.35个大气压． 点拨：要分析出在温度变化时，灯泡的容积没有变化，气体的状态变化遵循查理定律．还要注意摄氏温度与热力学温度的关系．
【例2】如图13－44所示，四个两端封闭粗细均匀的玻璃管，管内的空气被一段水银柱隔开，按图中标明的条件，当玻璃管水平放置时，水银柱处于静止状态，如果管内两端的空气都升高相同的温度，则水银柱向左移动的是：
解析：假设温度升高，水银柱不动，两边气体均作等容变化，根据
查理定律得压强增大量为Δ＝Δ，而左、右两边初态压强相同，p p T T
p 两边温度升高量Δ也相同，所以Δ跟成正比，即左、右两边气体T p 1T
初态温度高的，气体压强的增量小，水银柱应向气体压强增量小的方向移动，亦即应向初态气体温度高的一方移动，故D 正确．
点拨：在三个状态参量都变化的情况下，讨论有关问题比较复杂，常用假设法，先假设某一量不变，讨论其他两个量变化的关系，这样可使问题变得简单．
【例3】有一开口的玻璃瓶，容积是2000cm 3，瓶内空气的温度从0℃升高到100℃的过程中，会有多少空气跑掉(玻璃的膨胀可忽略不计)？，如果在0℃时空气的密度是1.293×10-3g/cm 3，那么跑掉的这部分空气的质量是多少？
点拨：瓶中空气作的是等压变化，如果把所研究的对象确定为0℃时，玻璃瓶内的空气，当温度升高到100℃时，它的体积是多少，那么本题就是研究一定质量的气体的问题了．
参考答案：0.73×103cm30.69g
【例4】容积为2L的烧瓶，在压强为1.0×105Pa时，用塞子塞住，此时
温度为27℃，当把它加热到127℃时，塞子被顶开了，稍过一会儿，重新把塞子塞好，停止加热并使它逐渐降温到27℃，求：(1)塞子被顶开前的最大压强；
(2)27℃时剩余空气的压强．
点拨：塞子被顶开前，瓶内气体的状态变化为等容变化，塞子被顶开后，瓶内有部分气体逸出，此后应选剩余气体为研究对象，再利用查理定律求解．
参考答案：(1)1．33×105Pa (2)0.75×105Pa
跟踪反馈
1．一定质量的理想气体在0℃时压强p0＝780mmHg，求这种气体在t＝
273℃时的压强(气体的体积不变)
2．如图13－45两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L2＝2L1，若使两部分气体同时升高相同的温度，管内水银柱将如何移动？
3．有一个玻璃瓶，内盛空气，当温度由0℃升高到100℃时，因瓶口开着失去1g空气，瓶内原来有多少克空气．
4．高压锅使用时，锅内的压强大，温度高，食物容易煮烂．已知某高压锅的限压阀质量为0.1kg，排气孔直径为0.3cm，则锅内气体的压强最大可达多
少Pa？若每增加3.6×103Pa水的沸点相应增加1℃，锅内的最高温度可达多
高？
参考答案
1．156cmHg 2．上移3．3.7g 4．2.5×105Pa 142℃。