气体实验定律及应用答案

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理想气体遵循的三大实验定律

理想气体遵循的三大实验定律

理想气体遵循的三大实验定律第一定律:博伊尔定律在研究理想气体性质时,博伊尔定律是一个重要的实验定律。

它表明,在一定温度下,理想气体的体积与压强成反比,即当温度不变时,气体的体积与压强呈现出明显的正相关关系。

当我们将理想气体装入一个可变体积的容器中,通过改变容器的体积,可以观察到气体压强的变化。

实验证明,当容器体积减小时,气体压强增加;反之,当容器体积增加时,气体压强减小。

这种反比关系可以用博伊尔定律来描述,即P与V成反比关系。

第二定律:查理定律理想气体的第二个重要特性是查理定律,它描述了理想气体在一定压强下的体积与温度的关系。

实验结果表明,当气体的压强不变时,气体的体积与温度成正比关系,即当温度升高时,气体的体积也会相应增加。

通过改变理想气体的温度,我们可以观察到气体体积的变化。

实验结果显示,当温度升高时,气体分子的平均动能增加,分子之间的碰撞频率和力度增加,导致气体体积膨胀。

这种正比关系可以用查理定律来描述,即V与T成正比。

第三定律:盖吕萨克定律盖吕萨克定律是理想气体的第三个重要特性。

它描述了理想气体在一定温度和压强下的体积与物质的量的关系。

实验结果表明,在相同的温度和压强下,理想气体的体积与物质的量成正比,即当物质的量增加时,气体的体积也会相应增加。

通过改变理想气体的物质的量,我们可以观察到气体体积的变化。

实验结果显示,当物质的量增加时,气体分子的数量增加,分子之间的碰撞频率和力度增加,导致气体体积膨胀。

这种正比关系可以用盖吕萨克定律来描述,即V与n成正比。

以上就是理想气体遵循的三大实验定律:博伊尔定律、查理定律和盖吕萨克定律。

这些定律为我们研究理想气体的性质提供了重要的实验基础,也为我们理解气体行为的规律提供了重要的理论依据。

通过这些实验定律,我们可以更好地理解理想气体的特性,探索气体的性质和行为规律。

在工程、化学、物理等领域,这些定律的应用也是非常广泛的。

例如,在工业生产中,通过控制温度、压强和物质的量,可以实现气体的压缩、膨胀、混合等过程,从而实现各种化学反应和工艺操作。

高考物理一轮总复习第十三章热学能力课气体实验定律的综合应用练习含解析新人教版

高考物理一轮总复习第十三章热学能力课气体实验定律的综合应用练习含解析新人教版

能力课 气体实验定律的综合应用一、选择题1.对于一定质量的理想气体,在温度不变的条件下,当它的体积减小时,下列说法正确的是( )①单位体积内分子的个数增加 ②在单位时间、单位面积上气体分子对器壁碰撞的次数增多 ③在单位时间、单位面积上气体分子对器壁的作用力不变 ④气体的压强增大A .①④B .①②④C .①③④D .①②③④解析:选B 在温度不变的条件下,当它的体积减小时,单位体积内分子的个数增加,气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数越多,气体压强增大,故B 正确,A 、C 、D 错误.2.(多选)如图所示,一定质量的理想气体,沿状态A 、B 、C 变化,下列说法中正确的是( )A .沿A →B →C 变化,气体温度不变 B .A 、B 、C 三状态中,B 状态气体温度最高 C .A 、B 、C 三状态中,B 状态气体温度最低D .从A →B ,气体压强减小,温度升高E .从B →C ,气体密度减小,温度降低解析:选BDE 由理想气体状态方程pVT=常数可知,B 状态的pV 乘积最大,则B 状态的温度最高,A 到B 的过程是升温过程,B 到C 的过程是降温过程,体积增大,密度减小,选项B 、D 、E 正确,选项A 、C 错误.3.如图所示,U 形汽缸固定在水平地面上,用重力不计的活塞封闭着一定质量的气体,已知汽缸不漏气,活塞移动过程中与汽缸内壁无摩擦.初始时,外界大气压强为p 0,活塞紧压小挡板.现缓慢升高汽缸内气体的温度,则选项图中能反映汽缸内气体的压强p 随热力学温度T 变化的图象是( )解析:选B 当缓慢升高汽缸内气体温度时,开始一段时间气体发生等容变化,根据查理定律可知,缸内气体的压强p 与汽缸内气体的热力学温度T 成正比,在p ­T 图象中,图线是过原点的倾斜的直线;当活塞开始离开小挡板时,缸内气体的压强等于外界的大气压,气体发生等压膨胀,在p ­T 图象中,图线是平行于T 轴的直线,B 正确.二、非选择题4.(2018届宝鸡一模)如图所示,两端开口的汽缸水平固定,A 、B 是两个厚度不计的活塞,面积分别为S 1=20 cm 2,S 2=10 cm 2,它们之间用一根细杆连接,B 通过水平细绳绕过光滑的定滑轮与质量为M 的重物C 连接,静止时汽缸中的空气压强p =1.3×105Pa ,温度T =540 K ,汽缸两部分的气柱长均为L .已知大气压强p 0=1×105Pa ,取g =10 m/s 2,缸内空气可看作理想气体,不计一切摩擦.求:(1)重物C 的质量M ;(2)逐渐降低汽缸中气体的温度,活塞A 将向右缓慢移动,当活塞A 刚靠近D 处而处于平衡状态时缸内气体的温度.解析:(1)活塞整体受力处于平衡状态,则有pS 1+p 0S 2=p 0S 1+pS 2+Mg代入数据解得M =3 kg.(2)当活塞A 靠近D 处时,活塞整体受力的平衡方程没变,气体压强不变,根据气体的等压变化有S 1+S 2L T =S 2×2LT ′解得T ′=360 K. 答案:(1)3 kg (2)360 K5.(2018届鹰潭一模)如图所示,是一个连通器装置,连通器的右管半径为左管的两倍,左端封闭,封有长为30 cm 的气柱,左右两管水银面高度差为37.5 cm ,左端封闭端下60 cm 处有一细管用开关D 封闭,细管上端与大气联通,若将开关D 打开(空气能进入但水银不会入细管),稳定后会在左管内产生一段新的空气柱.已知外界大气压强p 0=75 cmHg.求:稳定后左端管内的所有气柱的总长度为多少?解析:空气进入后将左端水银柱隔为两段,上段仅30 cm ,初始状态对左端上面空气有p 1=p 0-h 1=75 cmHg -37.5 cmHg =37.5 cmHg末状态左端上面空气柱压强p 2=p 0-h 2=75 cmHg -30 cmHg =45 cmHg 由玻意耳定律p 1L 1S =p 2L 2S 解得L 2=p 1L 1p 2=37.5×3045cm =25 cm 上段水银柱上移,形成的空气柱长为5 cm ,下段水银柱下移,与右端水银柱等高 设下移的距离为x ,由于U 形管右管内径为左管内径的2倍,则右管横截面积为左管的4倍, 由等式7.5-x =x4,解得x =6 cm所以产生的空气柱总长为L =(6+5+25)cm =36 cm. 答案:36 cm6.(2019届河北四市调研)如图,横截面积相等的绝热汽缸A 与导热汽缸B 均固定于地面,由刚性杆连接的绝热活塞与两汽缸间均无摩擦,两汽缸内都装有理想气体,初始时体积均为V 0、温度为T 0且压强相等,缓慢加热A 中气体,停止加热达到稳定后,A 中气体压强变为原来的1.5倍,设环境温度始终保持不变,求汽缸A 中气体的体积V A 和温度T A .解析:设初态压强为p 0,对汽缸A 加热后A 、B 压强相等:p B p 0B 中气体始、末状态温度相等,由玻意耳定律得 p 0V 0p 0V B2V 0=V A +V B 解得V A =43V 0对A 部分气体,由理想气体状态方程得p 0V 0T 0=错误! 解得T A =2T 0.答案:43V 0 2T 07.(2018年全国卷Ⅲ)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、右两边空气柱长度分别变为l 1′和l 2′.由力的平衡条件有p 1=p 2+ρg (l 1-l 2)①式中ρ为水银密度,g 为重力加速度. 由玻意耳定律有p 1l 1=pl 1′② p 2l 2=pl 2′③ l 1′-l 1=l 2-l 2′④由①②③④式和题给条件得l 1′=22.5 cm l 2′=7.5 cm.答案:22.5 cm 7.5 cm8.(2019届福州质检)如图所示,开口向上竖直放置的内壁光滑绝热汽缸,汽缸下面有加热装置.开始时整个装置处于平衡状态,缸内理想气体Ⅰ、Ⅱ两部分高度均为L 0,温度均为T 0.已知活塞A 导热、B 绝热,A 、B 质量均为m 、横截面积为S ,外界大气压强为p 0保持不变,环境温度保持不变.现对气体Ⅱ缓慢加热,当A 上升h 时停止加热,求:(1)此时气体Ⅱ的温度;(2)若在活塞A 上逐渐添加铁砂,当铁砂质量等于m 时,气体Ⅰ的高度. 解析:(1)气体Ⅱ这一过程为等压变化 初状态:温度T 0、体积V 1=L 0S 末状态:温度T 、体积V 2=(L 0+h )S 根据查理定律可得V 1T 0=V 2T解得T =L 0+hL 0T 0. (2)气体Ⅰ这一过程做等温变化 初状态:压强p 1′=p 0+mg S体积V 1′=L 0S末状态:压强p 2′=p 0+2mgS体积V 2′=L 1′S由玻意耳定律得p 1′L 0S =p 2′L 1′S 解得L 1′=p 0S +mgp 0S +2mgL 0.答案:(1)L 0+h L 0T 0 (2)p 0S +mgp 0S +2mgL 0 |学霸作业|——自选一、选择题1.(多选)(2018届兰州一中月考)如图所示,密闭容器内可视为理想气体的氢气温度与外界空气的温度相同,现对该容器缓慢加热,当容器内的氢气温度高于外界空气的温度时,则( )A .氢分子的平均动能增大B .氢分子的势能增大C .氢气的内能增大D .氢气的内能可能不变E .氢气的压强增大解析:选ACE 温度是分子的平均动能的标志,氢气的温度升高,则分子的平均动能一定增大,故A 正确;氢气视为理想气体,气体分子势能忽略不计,故B 错误;密闭容器内气体的内能由分子动能决定,氢气的分子动能增大,则内能增大,故C 正确,D 错误;根据理想气体的状态方程pV T=C 可知,氢气的体积不变,温度升高则压强增大,故E 正确.2.(多选)对于一定量的稀薄气体,下列说法正确的是( ) A .压强变大时,分子热运动必然变得剧烈 B .保持压强不变时,分子热运动可能变得剧烈 C .压强变大时,分子间的平均距离必然变小 D .压强变小时,分子间的平均距离可能变小解析:选BD 根据理想气体的状态方程pV T=C 可知,当压强变大时,气体的温度不一定变大,分子热运动也不一定变得剧烈,选项A 错误;当压强不变时,气体的温度可能变大,分子热运动也可能变得剧烈,选项B 正确;当压强变大时,气体的体积不一定变小,分子间的平均距离也不一定变小,选项C 错误;当压强变小时,气体的体积可能变小,分子间的平均距离也可能变小,选项D 正确.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.二、非选择题4.图甲是一定质量的气体由状态A 经过状态B 变为状态C 的V ­T 图象.已知气体在状态A 时的压强是1.5×105Pa.(1)说出A →B 过程中压强变化的情形,并根据图象提供的信息,计算图甲中T A 的温度值;(2)请在图乙坐标系中,作出该气体由状态A 经过状态B 变为状态C 的p ­T 图象,并在图线相应位置上标出字母A 、B 、C .如果需要计算才能确定的有关坐标值,请写出计算过程.解析:(1)从题图甲可以看出,A 与B 连线的延长线过原点,所以A →B 是一个等压变化,即p A =p B根据盖—吕萨克定律可得V A T A =V BT B所以T A =V A V BT B =,0.6)×300 K=200 K.(2)由题图甲可知,由B →C 是等容变化,根据查理定律得p B T B =p C T C所以p C =T C T B p B =400300p B =43p B =43×1.5×105 Pa =2.0×105Pa则可画出由状态A →B →C 的p ­T 图象如图所示. 答案:(1)等压变化 200 K (2)见解析5.(2018届商丘一中押题卷)如图所示,用绝热光滑活塞把汽缸内的理想气体分A 、B 两部分,初态时已知A 、B 两部分气体的热力学温度分别为330 K 和220 K ,它们的体积之比为2∶1,末态时把A 气体的温度升高70 ℃,把B 气体温度降低20 ℃,活塞可以再次达到平衡.求气体A 初态的压强p 0与末态的压强p 的比值.解析:设活塞原来处于平衡状态时A 、B 的压强相等为p 0,后来仍处于平衡状态压强相等为p .根据理想气体状态方程,对于A 有p 0V A T A =pV A ′T A ′① 对于B 有 p 0V B T B =pV B ′T B ′② 化简得V A ′V B ′=83③ 由题意设V A =2V 0,V B =V 0④ 汽缸的总体积为V =3V 0⑤ 所以可得V A ′=811V =2411V 0⑥将④⑥代入①式得p 0p =910. 答案:9106.(2018年全国卷Ⅱ)如图,一竖直放置的汽缸上端开口,汽缸壁内有卡口a 和b ,a 、b间距为h ,a 距缸底的高度为H ;活塞只能在a 、b 间移动,其下方密封有一定质量的理想气体.已知活塞质量为m ,面积为S ,厚度可忽略;活塞和汽缸壁均绝热,不计它们之间的摩擦.开始时活塞处于静止状态,上、下方气体压强均为p 0,温度均为T 0.现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体,直至活塞刚好到达b 处.求此时汽缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功.重力加速度大小为g .解析:开始时活塞位于a 处,加热后,汽缸中的气体先经历等容过程,直至活塞开始运动,设此时汽缸中气体的温度为T 1,压强为p 1,根据查理定律有p 0T 0=p 1T 1① 根据力的平衡条件有p 1S =p 0S +mg ②联立①②式可得T 1=⎝ ⎛⎭⎪⎫1+mg p 0S T 0③ 此后,汽缸中的气体经历等压过程,直至活塞刚好到达b 处,设此时汽缸中气体的温度为T 2;活塞位于a 处和b 处时气体的体积分别为V 1和V 2.根据盖—吕萨克定律有V 1T 1=V 2T 2④ 式中V 1=SH ⑤ V 2=S (H +h )⑥联立③④⑤⑥式解得T 2=⎝ ⎛⎭⎪⎫1+h H ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+mg p 0S T 0⑦ 从开始加热到活塞到达b 处的过程中,汽缸中的气体对外做的功为W =(p 0S +mg )h .答案:⎝ ⎛⎭⎪⎫1+h H ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+mg p 0S T 0 (p 0S +mg )h 7.(2016年全国卷Ⅲ)一U 形玻璃管竖直放置,左端开口,右端封闭,左端上部有一光滑的轻活塞.初始时,管内汞柱及空气柱长度如图所示.用力向下缓慢推活塞,直至管内两边汞柱高度相等时为止.求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离.已知玻璃管的横截面积处处相同;在活塞向下移动的过程中,没有发生气体泄漏;大气压强p 0=75.0 cmHg.环境温度不变.解析:设初始时,右管中空气柱的压强为p 1,长度为l 1;左管中空气柱的压强为p 2=p 0,长度为l 2.活塞被下推h 后,右管中空气柱的压强为p 1′,长度为l 1′;左管中空气柱的压强为p 2′,长度为l 2′.以cmHg 为压强单位.由题给条件得p 1=p 0+(20.0-5.00)cmHg ① l 1′=,2)))cm ②由玻意耳定律得p 1l 1=p 1′l 1′③ 联立①②③式和题给条件得p 1′=144 cmHg ④依题意p 2′=p 1′⑤l 2′=4.00 cm +,2) cm -h ⑥由玻意耳定律得p 2l 2=p 2′l 2′⑦联立④⑤⑥⑦式和题给条件得h =9.42 cm. 答案:144 cmHg 9.42 cm8.(2019届沈阳模拟)如图所示,内壁光滑的圆柱形导热汽缸固定在水平面上,汽缸内被活塞封有一定质量的理想气体,活塞横截面积为S ,质量和厚度都不计,活塞通过弹簧与汽缸底部连接在一起,弹簧处于原长,已知周围环境温度为T 0,大气压强恒为p 0,弹簧的劲度系数k =p 0Sl 0(S 为活塞横截面积),原长为l 0,一段时间后,环境温度降低,在活塞上施加一水平向右的压力,使活塞缓慢向右移动,当压力增大到某一值时保持恒定,此时活塞向右移动了l 0p 0.(1)求此时缸内气体的温度T 1;(2)对汽缸加热,使气体温度缓慢升高,当活塞移动到距汽缸底部l 0时,求此时缸内气体的温度T 2.解析:(1)汽缸内的气体,初态时:压强为p 0,体积为V 0=Sl 0,温度为T 0末态时:压强为p 1p 0,体积为V 1=S (l 0l 0) 由理想气体状态方程得p 0V 0T 0=p 1V 1T 1解得T 1T 0.(2)当活塞移动到距汽缸底部l 0时,体积为V 2Sl 0,设气体压强为p 2 由理想气体状态方程得p 0V 0T 0=p 2V 2T 2此时活塞受力平衡方程为p 0S +F -p 2S +k (l 0-l 0)=0l 0后压力F 保持恒定,活塞受力平衡 p 0S +Fp 0S -k (l 0)=0解得T 2T 0. 答案:T 0 T 09.(2017年全国卷Ⅱ)一热气球体积为V ,内部充有温度为T a 的热空气,气球外冷空气的温度为T b .已知空气在1个大气压,温度T 0时的密度为ρ0,该气球内、外的气压始终都为1个大气压,重力加速度大小为g .(1)求该热气球所受浮力的大小; (2)求该热气球内空气所受的重力;(3)设充气前热气球的质量为m 0,求充气后它还能托起的最大质量.解析:(1)设1个大气压下质量为m 的空气在温度为T 0时的体积为V 0,密度为ρ0=mV 0① 在温度为T 时的体积为V T ,密度为ρ(T )=m V T② 由盖—吕萨克定律得V 0T 0=V TT③ 联立①②③式得ρ(T )=ρ0T 0T④气球所受到的浮力为f =ρ(T b )gV ⑤联立④⑤式得f =Vgρ0T 0T b.⑥(2)气球内热空气所受的重力为G =ρ(T a )Vg ⑦联立④⑦式得G =Vg ρ0T 0T a.⑧ (3)设该气球还能托起的最大质量为m ,由力的平衡条件得mg =f -G -m 0g ⑨ 联立⑥⑧⑨式得m =Vρ0T 0⎝ ⎛⎭⎪⎫1T b -1T a -m 0. 答案:(1)Vgρ0T 0T b (2)Vgρ0T 0T a(3)Vρ0T 0⎝ ⎛⎭⎪⎫1T b -1T a -m 0。

13.2-气体实验定律1

13.2-气体实验定律1

试在P-1/V 图上、 P-T图上、
V-T图上分别画出相应的状态变
p
化曲线。
1、P-1/V图 P
1 0
2 V
0
1/V
2、P-T图 P
1 2
0
T
3、V-T图
V 2
1
0
T
练习1、如图所示,水平放置的玻管被h=5cm的水银柱封闭的 空气柱长L1=16cm,当开口向上竖直放置时,空气柱L2多长?( 已知大气压为75cmHg)
L1
h
(1)
h
L2
(2)
练习2、内壁光滑的水平放置的气缸被质量为m的活塞封闭 了体积为V1的空气,当气缸按如图所示放置时,被封空气体 积为V2 。求大气压强(已知活塞的横截面积为S)。


5、图象 P-V图 p
1 O
2 V
(1)在p-V图上,等温线的特征:双曲线;
(2)曲线上的每一点表示一个状态;
p T1 T2<T3
o
v
(3)一定质量的某种气体在不同温度下的等温线 是不同的,温度越高,双曲线顶点离坐标原点越远。
例1、在温度不变的情况下,把一根100cm的上端封闭的 粗细均匀的玻璃管竖直插入水银槽中,管口跟槽内水银面的距 离为管长的一半,如图所示。水银进入管中的深度为25cm,求: 大气压强是多少?
13.2 气体实验定律
(一)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:p 1/V 写成等式为 PV=C(恒量)
或 P1V1=P2V2 或P1/P2=V2/V1
3、条件:1)质量一定。2)温度不变。
4、等温过程(变化)——气体在温度不变的情况下,发 生的状态变化。

理想气体遵循的三大实验定律

理想气体遵循的三大实验定律

理想气体遵循的三大实验定律1. 定律一:波义尔定律(Boyle's Law)波义尔定律是理想气体的第一个基本定律,描述了在恒温条件下,理想气体的压力与体积之间的关系。

根据波义尔定律,当温度不变时,气体的压力与其体积成反比关系。

换句话说,当气体的体积增加时,其压力会减小,反之亦然。

这个定律可以用以下公式表示:P₁V₁= P₂V₂,其中P₁和V₁表示初始状态下的压力和体积,P₂和V₂表示变化后的压力和体积。

2. 定律二:查理定律(Charles's Law)查理定律是理想气体的第二个基本定律,描述了在恒压条件下,理想气体的体积与温度之间的关系。

根据查理定律,当压力保持不变时,理想气体的体积与其温度成正比关系。

简而言之,当气体的温度增加时,其体积也会增加,反之亦然。

这个定律可以用以下公式表示:V₁/T₁= V₂/T₂,其中V₁和T₁表示初始状态下的体积和温度,V₂和T₂表示变化后的体积和温度。

3. 定律三:盖-吕萨克定律(Gay-Lussac's Law)盖-吕萨克定律是理想气体的第三个基本定律,描述了在恒体积条件下,理想气体的压力与温度之间的关系。

根据盖-吕萨克定律,当体积保持不变时,理想气体的压力与其温度成正比关系。

简单来说,当气体的温度增加时,其压力也会增加,反之亦然。

这个定律可以用以下公式表示:P₁/T₁= P₂/T₂,其中P₁和T₁表示初始状态下的压力和温度,P₂和T₂表示变化后的压力和温度。

这三大实验定律为理想气体提供了基本的物理规律。

它们的发现和理解对于理解和预测气体行为以及工程和科学应用非常重要。

然而,需要注意的是,这些定律只适用于理想气体的近似模型,而在实际情况中,气体的行为可能会受到其他因素的影响,例如压力过高或温度过低等。

因此,在特定的条件下,这些定律可能需要结合其他因素进行修正。

气体实验定律

气体实验定律

)A D
A . 两次管中气体压强相等
B . T1时管中气体压强小于T2时管中气体压强
C . T1<T2 D . T1>T2
MN A
4.对于一定质量的理想气体,可能发生的过程是 ( C)
A.压强和温度不变,体积变大 B.温度不变,压强减少,体积减少 C.体积不变,温度升高,压强增大, D.压强增大,体积增大,温度降低
• (1)等容线:一定质量的某种气体在等容变化过
程中,压强p跟热力学温度T的正比关系p-T在直
角坐标系中的图象叫做等容线.
• (2)一定质量气体的等容线p-T图象,其延长线
经过坐标原点,斜率反映体积大小,如图所示.
• (3)一定质量气体的等容线的物理意义.
• ①图线上每一个点表示气体一个确定的状 态,同一根等容线上各状态的体积相
一、等容过程
• 1.等容过程:气体在体积不变 的情况下发生的状态变化过程叫 做等容过程.
• 2.一定质量气体的等容变化
演示:
• 如图所示,研究瓶中一 定质量的气体,先使U 型管中两侧水银液面等 高,在左侧液面处标上 标记P,然后改变瓶内 气体温度(可分别放入 热水和冰水中),上下 移动A管,使左侧水银 面保持在P处(即使瓶 中气体体积不变).
• 3.盖·吕萨克定律:一定质量的某种气 体, 在压强不变的情况下,体积V与热力学温度成 正比( V T ).
可写成 V1 V2 或 V C
T1 T2
T
(1)盖·吕萨克定律是实验定律,由法国科学家 盖·吕萨克通过实验发现的.
(2)成立条件:气体质量一定,压强不变.
• (3)在 V/t=C 中的C与气体的种类、质量、压 强有关.
• (2)一定质量气体的等压线的V-T图象,其

专题3.2 气体实验定律实验(解析版)

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。

理想气体实验定律

理想气体实验定律

第二课时 理想气体实验定律一、气体的三个状态参量:温度、体积、压强 气体的压强: ①产生原因:大量分子无规则运动,碰撞器壁,对器壁各处形成了一个持续的均匀的压力而产生。

②大小:气体的压强在数值上等于气体作用在 上的压力.公式:p = ③求解方法【练习1】1、如图,一端封闭的玻璃管内用长为L 厘米的水银柱封闭了一部分气体, 已知大气压强为p 0厘米汞柱,则封闭气体的压强为________厘米汞柱. 若开口朝下竖直放置?2、若大气压强为P0,活塞质量为m ,求下列三种情况下气体的压强二、理想气体状态方程1、理想气体: 情况下都遵循气体的三个实验定律的气体。

实际气体在温度不太低压强不太高的情况下课视为理想气体。

2、理想气体状态方程:一定质量的理想气体,3、 理想气体状态方程的三种特例:①波义耳定律( 变化):②查理定律 ( 变化) ③盖吕萨克定律 ( 变化) 【练习2】在图示气缸中封闭着温度为127C ︒的空气,一重物用绳索经滑轮与缸中活塞相连接,重物和活塞均处于平衡状态,这时活塞离缸底的高度为10cm ,如果缸内空气温度变为-23C ︒,则重物_________(填“上升”或“下降”),这时重物将从原处移动____________cm 。

(设活塞与气缸壁间无摩擦)【练习3】 如图所示,一内壁光滑的气缸固定于水平地面上,在距气缸底部L 1=54 cm 处有一固定于气缸上的卡环,活塞与气缸底部之间封闭着一定质量的理想气体,活塞在图示位置时封闭气体的温度t 1=267℃、压强p 1=1.5 atm.设大气压强p 0恒为1 atm ,气缸导热性能良好,不计活塞的厚度.由于气缸缓慢放热,活塞最终会左移到某一位置而平衡.求:① 活塞刚要离开卡环处时封闭气体的温度;② 封闭气体温度下降到t 3=27℃时活塞与气缸底部之间的距离.【练习4】如图所示,气缸放置在水平平台上,活塞质量为10 kg ,横截面积50 cm 2,厚度1 cm ,气缸全长21 cm ,气缸质量20 kg ,大气压强为1×105 Pa ,当温度为7℃时,活塞封闭的气柱长10 cm ,若将气缸倒过来放置时,活塞下方的空气能通过平台上的缺口与大气相通.g 取10 m/s 2,封闭的气体可视为理想气体,在转动过程中没有发生漏气.求:①若气柱温度不变,气柱达到新的平衡时的长度;②缓慢升高气柱的温度,当活塞刚好接触平台时气柱的温度.【练习5】某自行车轮胎的容积为V ,里面已有压强为p 0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p 0,体积为( )的空气。

理想气体遵循的三大实验定律

理想气体遵循的三大实验定律

理想气体遵循的三大实验定律理想气体是研究气体行为的理论模型,它假设气体由大量微观粒子组成,粒子之间无相互作用力,体积可以忽略不计。

根据实验观察,理想气体遵循三大实验定律:波义耳定律、查理定律和盖-吕萨克定律。

波义耳定律是描述理想气体在恒定温度下,体积与压强之间的关系。

根据波义耳定律,当温度不变时,理想气体的体积与压强成反比。

这意味着当压强增加时,气体体积会减小;反之,当压强减小时,气体体积会增大。

这个定律可以用以下公式表示:P1V1 = P2V2,其中P1和V1表示初始状态下的压强和体积,P2和V2表示变化后的压强和体积。

查理定律是描述理想气体在恒定压强下,体积与温度之间的关系。

根据查理定律,当压强不变时,理想气体的体积与温度成正比。

也就是说,当温度升高时,气体体积会增大;反之,当温度降低时,气体体积会减小。

查理定律可以用以下公式表示:V1/T1 = V2/T2,其中V1和T1表示初始状态下的体积和温度,V2和T2表示变化后的体积和温度。

盖-吕萨克定律是描述理想气体在恒定体积下,压强与温度之间的关系。

根据盖-吕萨克定律,当体积不变时,理想气体的压强与温度成正比。

也就是说,当温度升高时,气体的压强会增大;反之,当温度降低时,气体的压强会减小。

盖-吕萨克定律可以用以下公式表示:P1/T1 = P2/T2,其中P1和T1表示初始状态下的压强和温度,P2和T2表示变化后的压强和温度。

理想气体的三大实验定律为我们研究气体行为提供了重要的理论基础。

波义耳定律描述了气体体积与压强之间的关系,查理定律描述了气体体积与温度之间的关系,盖-吕萨克定律描述了气体压强与温度之间的关系。

这些定律不仅在科学研究中有重要的应用,也在工程技术和日常生活中有着广泛的应用。

理想气体遵循的三大实验定律是波义耳定律、查理定律和盖-吕萨克定律。

这些定律描述了理想气体在不同条件下的体积、压强和温度之间的关系。

它们为我们理解气体行为提供了重要的理论基础,并在科学研究和实际应用中发挥着重要的作用。

气体定律实验报告

气体定律实验报告

气体定律实验报告气体定律实验报告引言:气体是我们生活中不可或缺的一部分,而了解气体的性质和行为对于许多科学领域都至关重要。

气体定律是研究气体行为的基本原理,通过实验来验证这些定律可以帮助我们更好地理解气体的特性。

本实验旨在通过对气体定律的实验验证,探究气体的压强、体积和温度之间的关系。

实验一:气体压强与体积的关系实验目的:通过改变气体的体积,观察气体压强的变化,验证气体定律中的波义尔定律。

实验步骤:1. 将气体收集瓶置于水槽中,保证瓶口完全浸没在水中。

2. 使用滴管向气体收集瓶中注入适量的气体,同时记录下气体收集瓶中的水位。

3. 使用活塞缓慢地压缩或释放气体,每次压缩或释放后记录下气体收集瓶中的水位。

4. 根据实验数据计算气体压强与体积的比值。

实验结果与分析:通过实验观察和数据计算,我们可以得出气体压强与体积成反比的结论。

当压缩气体时,体积减小,压强增大;当释放气体时,体积增大,压强减小。

这符合波义尔定律的预期结果。

实验二:气体压强与温度的关系实验目的:通过改变气体的温度,观察气体压强的变化,验证气体定律中的查理定律。

实验步骤:1. 将气体收集瓶置于恒温水槽中,保持温度恒定。

2. 使用滴管向气体收集瓶中注入适量的气体,同时记录下气体收集瓶中的水位。

3. 将气体收集瓶放入不同温度的水槽中,记录下气体收集瓶中的水位。

4. 根据实验数据计算气体压强与温度的比值。

实验结果与分析:通过实验观察和数据计算,我们可以得出气体压强与温度成正比的结论。

当温度升高时,气体分子的平均动能增加,撞击容器壁的频率增加,从而导致压强的增加。

这符合查理定律的预期结果。

实验三:气体体积与温度的关系实验目的:通过改变气体的温度,观察气体体积的变化,验证气体定律中的盖-吕萨克定律。

实验步骤:1. 将气体收集瓶置于恒温水槽中,保持温度恒定。

2. 使用滴管向气体收集瓶中注入适量的气体,同时记录下气体收集瓶中的水位。

3. 将气体收集瓶放入不同温度的水槽中,记录下气体收集瓶中的水位。

2020年高考热学计算专题:气体实验定律应用:充气、放气问题 (1)

2020年高考热学计算专题:气体实验定律应用:充气、放气问题 (1)

充气、放气类型题理想气体实验定律的研究对象必须是一定量的封闭气体,即质量不变的气体。

但充气、放气这类题出现一个迷惑点,就是变化前后,容器内的气体质量发生改变。

这类题的一个难点是正确找出质量不变的研究对象这类题的正确处理方法是,目光不能局限于容器,不能把变化前容器内的气体和变化后容器内的气体看作同一团气体,不能就这样用气体实验定律。

正确解题思路:这类题要把研究对象划分为起码两团气体,划分标准是每团气体变化前后都质量不变,它们的体积不一定等于容器容积。

例如:(1)放气题:既要考虑留在容器内的气体A,也要考虑跑到容器外的气体B;A和B是两团气体,两个研究对象,要分别使用气体实验定律;(2)充气题:既要考虑一开始就在容器内的气体A,也要考虑后来充入容器的气体B。

A和B同样划分为两个研究对象,分别使用气体实验定律。

例题、贮气筒容积为100L, 贮有温度为27℃, 压强为3×106Pa的氢气, 使用后, 温度降为20℃, 压强降为2×106Pa. 求用掉的氢气的质量. (氢气在标准状态下的密度是 0.09g/L)解析:本题一定要分清研究对象,筒内气体气体会有一部分被用掉,留在筒内的气体变少了。

正确做法是一开始就要把筒内的气体分为两部分:将会留在筒内的气体A和用掉的气体B。

实际上,题目存在有两团一定量的气体,有两个研究对象。

明确研究对象后,我们分别对气体A和B用气体实验定律。

对留在筒内的气体A :设初始体积为V 1,初始压强为p1=3×106Pa ,后来体积为V 2=100L ,后来压强为p2=2×106Pa 。

等温变化,有:p1V1=p2V2,可求出V 1。

所以,用掉的气体初始体积是100L-V 1,初始压强为p1=3×106Pa ,后来体积为V 3,后来压强为p0,同样是等温变化,可求出V 3; 再根据m=ρV 3就可求出用掉氢气的质量了。

【模拟题、真题练习】1、(2019年新课标I 卷)热等静压设备广泛用于材料加工中。

专题43 气体实验定律

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。

气体实验定律及应用答案

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=错误!.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/m2.②常用单位:标准大气压atm;厘米汞柱cmHg.③换算关系:1 atm=76 cmHg=1.013×105Pa≈1.0×105 Pa.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:错误!=错误!或错误!=C常量.③推论式:Δp=错误!·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:错误!=错误!或错误!=C常量.③推论式:ΔV=错误!·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:错误!=错误!或错误!=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+错误!题图乙中选M为研究对象得p B=p0-错误!.答案:p0+错误!p0-错误!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 sin 60°=p B=p0所以p气=p A=p0-错误!ρgh在图丁中;以液面A为研究对象;由二力平衡得p气S=p0+ρgh1S;所以p气=p0+ρgh1答案:甲:p0-ρgh乙:p0-ρgh丙:p0-错误!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+ma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+错误!.答案:p0+错误!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错误!=错误!错误!2.几个重要的推论1查理定律的推论:Δp=错误!ΔT2盖—吕萨克定律的推论:ΔV=错误!ΔT3理想气体状态方程的推论:错误!=错误!+错误!+……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=1.00×105 Pa;温度为T=303 K.初始时大活塞与大圆筒底部相距错误!;两活塞间封闭气体的温度为T1=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错误!+S2错误!①V2=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S1p1-p=m1g+m2g+S2p1-p③故缸内气体的压强不变.由盖-吕萨克定律有错误!=错误!④联立①②④式并代入题给数据得T2=330 K⑤2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;有错误!=错误!⑥联立③⑤⑥式并代入题给数据得p′=1.01×105 Pa⑦答案1330 K 21.01×105 Pa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p22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p01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与错误!成正比;所以p-错误!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错误!;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=错误!·cos θ;即p=p0+错误!.答案:p0+错误!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水=1.0×103 kg/m3A.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10 m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;错误!=错误!;而T1=4+273K=277 K;T2=17+273K=290 K;温度基本不变;压强减小为原来的错误!;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p0p0=1.0×105 Pa为大气压强;温度为300 K.现缓慢加热汽缸内气体;当温度为330 K时;活塞恰好离开a、b;当温度为360 K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=300 K;p1=1.0×105Pa;V1=60×40 cm3-ΔV;T2=330 K;p2=错误!Pa;V2=V1;T3=360 K;p3=p2;V3=64×40 cm3-ΔV.由状态1到状态2为等容过程;则错误!=错误!;代入数据得m=4 kg.由状态2到状态3为等压过程;则错误!=错误!;代入数据得ΔV=640 cm3.答案:4 kg 640 cm3。

高中物理—气体实验定律

高中物理—气体实验定律

一、玻意耳定律(等温变化)一定质量的气体,在温度不变的情况下,它的压强跟体积成______;其数学表达式为_______________ 【答案】反比;p 1V 1=p 2V 2二、查理定律(等容变化)1、采用热力学温标时,表述为:一定质量的气体,在体积不变的情况下,它的压强与热力学温度成______.其数学表达式为____________.2、采用摄氏温标时,表述为:一定质量的气体,在体积不变的情况下,温度每升高(或降低)1℃,增加(或减少)的压强等于它在___________. 【答案】正比;1212p p T T =;0℃时压强的1/273;三、盖·吕萨克定律(等压变化)1、采用热力学温标时,可表述为:一定质量的气体,在压强不变的情况下,它的体积与热力学温度成______.其数学表达式为____________. 【答案】正比;1212V V T T =;四、理想气体能够严格遵守________________________的气体叫做理想气体.在___________、__________时,实际气体可看作理想气体.【答案】气体实验定律;压强不太大、温度不太低知识点回顾气体实验定律一、一定质量的理想气体的等温变化——玻意耳定律1、气体实验定律使用条件:压强不太大,温度不太低的气体。

2、一定质量的某种气体,在温度不变的情况下,压强与体积成反比(压强跟体积的乘积不变)。

公式为:2211VpVp=或者CpV=(C为一与温度有关的定值)微观解释:一定质量的气体,温度一定时,分子的平均动能不变,若体积减小,单位体积内的分子数增加,气体的压强就增大了。

3、气体等温变化的图像说明:①等温线在Vp-图像中是反比例函数的一支;在Vp1-图像中是正比例函数图像。

②一定质量的理想气体:不同的等温线表示的温度不同,在Vp-图像中,12TT>,在Vp1-图像中12TT>③在Vp-图像中等温线上每点与两坐标轴围成的矩形的面积相等。

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(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。

气体试验定律

气体试验定律

气体试验定律一、气体实验定律概述1. 玻意耳定律- 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。

- 表达式:pV = C(C是常量,与气体的种类、质量、温度有关)。

- 适用条件:气体质量一定且温度不变。

例如,用注射器封闭一定质量的空气,缓慢推动或拉动活塞改变体积,同时测量压强,会发现压强与体积的乘积近似为定值。

2. 查理定律- 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。

- 表达式:(p)/(T)=C(C是常量,与气体的种类、质量、体积有关)。

- 适用条件:气体质量一定且体积不变。

将一定质量的气体密封在一个刚性容器(如烧瓶)中,对容器加热或冷却,测量不同温度下的压强,会发现压强与温度的比值近似为定值。

这里的温度必须是热力学温度(T = t+273.15K,t为摄氏温度)。

3. 盖 - 吕萨克定律- 内容:一定质量的某种气体,在压强不变的情况下,体积V与热力学温度T 成正比。

- 表达式:(V)/(T)=C(C是常量,与气体的种类、质量、压强有关)。

- 适用条件:气体质量一定且压强不变。

例如,将一个带有活塞且活塞可自由移动的容器中的气体加热,保持压强不变(活塞可自由移动以平衡外界压强),测量不同温度下的体积,会发现体积与温度的比值近似为定值。

二、图像表示1. 玻意耳定律图像- 在p - V图像中,一定质量温度不变的气体的图像是双曲线的一支。

因为pV = C,p=(C)/(V),这是反比例函数的形式。

- 在p-(1)/(V)图像中,是过原点的直线,因为p = C×(1)/(V),斜率k = C。

2. 查理定律图像- 在p - T图像中,一定质量体积不变的气体图像是过原点的直线,因为(p)/(T)=C,p = C× T,斜率k = C。

3. 盖 - 吕萨克定律图像- 在V - T图像中,一定质量压强不变的气体图像是过原点的直线,因为(V)/(T)=C,V = C× T,斜率k = C。

气体实验定律

气体实验定律

气体实验定律一、气体实验定律1、玻意耳定律(1)内容:一定质量的气体,在温度不变的情况下,它的压强跟体积成反比;或者说压强跟体积的乘积是不变的。

玻意耳定律是实验定律,不论什么气体,只要符合压强不太大(和大气压比较)、温度不太低(和室温比较)的条件,都近似地符合这个定律。

(2)数学表达式: p 1V 1=p 2V 2或pV=恒量(3)等温线(P-V 图像如图):2、查理定律(1)内容:体积不变时,一定质量气体的压强与热力学温度成正比。

查理定律是个实验定律。

不论什么气体,只要符合压强不太大(和大气压比较)、温度不太低(和室温比较)的条件,都近似地符合这个定律。

(2)数学表达式:2121T T P P = (3)等容线(P-T 图像):2、盖·吕萨克定律(1)内容:压强不变时,一定质量气体的体积与热力学温度成正比。

盖·吕萨克定律是个实验定律。

不论什么气体,只要符合压强不太大(和大气压比较)、温度不太低(和室温比较)的条件,都近似地符合这个定律。

(2)数学表达式:2121T T V V = (3)等压线(V-T 图像):【典型例题】例1、一个气泡从水底升到水面时,它的体积增大为原来的3倍,设水的密度为ρ=1×103kg/m 3,大气压强p 0=1.01×105Pa ,水底与水面的温度差不计,求水的深度.取g=10m/s 2.例2、要求瓶内氢气在500℃时的压强不超过1atm,则在20℃下对瓶子充气时,瓶内压强最多为多少?瓶子的热膨胀不计.例3、内壁光滑的导热气缸竖直浸放在盛有冰水混合物的水槽中,用不计质量的活塞封闭压强为1.0×l05Pa、体积为2.0×l0-3m3的理想气体.现在活塞上方缓缓倒上沙子,使封闭气体的体积变为原来的一半,然后将气缸移出水槽,缓慢加热,使气体温度变为127℃.(1)求气缸内气体的最终体积;(2)在p-V图上画出整个过程中气缸内气体的状态变化.(大气压强为1.0×l05Pa)【反馈练习】1、两个半球壳拼成的球形容器内部已抽成真空,球形容器的半径为R,大气压强为p,使两个半球壳沿图中箭头方向互相分离,应施加的力F至少为[]A、4πR2pB、2πR2pC、πR2pD、πR2p2、一个气泡从水面下40m深处升到水面上,假定水的温度一定,大气压强为76cmHg,则气泡升到水面时的体积约为原来的[]A、3倍B、4倍C、5倍D、5.5倍3、密闭容器中装有某种理想气体,当温度从t1=50℃升到t2=100℃时,气体的压强从p1变化到p2,则[]A、p2/p1=2B、p2/p1=1/2C、p2/p1=1D、1<p2/p1<24、一定质量的气体,处于平衡状态I,现设法使其温度降低而压强增大,达到平衡状态II,则[ ]A、状态I时气体的密度比状态II时的大B、状态I时分子的平均动能比状态lI时的入C、状态I时分子间的平均距离比状态II时的大D、状态I时每个分子的动能都比状态II时的分子的平均动能大5、竖直的玻璃管,封闭端在上,开口端在下,中间有一段水银,若把玻璃管稍倾斜一些,但保持温度不变,则:[ ]A、封闭在管内的气体压强增大B、封闭在管内的气体体积增大C、封闭在管内的气体体积减小D、封闭在管内的气体体积不变6、如图所示,两端开口的U形玻璃管中,左右两侧各有一段水银柱,水银部分封闭着一段空气,己知右侧水银还有一段水平部分,则:(1)若向右侧管中再滴入少许水银,封闭气体的压强将.(2)若向左侧管中再滴入少许水银,封闭气体的压强将,右侧水银的水平部分长度变7、(1)下图中甲、乙均匀玻璃管中被水银封闭的气体压强分别为P1、P2、P3,己知大气压为76cmHg,h l=2cm,h2=3cm,求P1、P2、P3各为多少?(2)如图设气缸的质量为M,横截面为S,活塞的质量为m,当气缸搁于地上时,里面气体的压强为____.当通过活塞手柄提起气缸时,被封闭的气体的压强为____.(已知大气压强为p0)8、盛有氧气的钢瓶,在室内(17℃)测得瓶内氧气的压强是9.31×106Pa当把钢瓶搬到温度是-13℃的室外时,测得瓶内氧气的压强变为8.15×106Pa.试问钢瓶是否漏气?为什么?9、如图所示,截面积S=0.01m2的气缸内有一定质量的气体被光滑活塞封闭.已知外界大气压p0=105Pa,活塞重G=100N.现将气缸倒过来竖直放置,设温度保持不变,气缸足够长.求气缸倒转后气体的体积是倒转前的几倍?10、如图所示,一端封闭横截面积均为S、长为b的细管弯成L形,放在大气中,管的竖直部分长度为a,大气压强为P0,现在开口端轻轻塞上质量为m,横截面积也为S的小活塞。

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

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。

理想气体实验定律

理想气体实验定律
▪ 小结:在V-T图中,V、T的大小可从坐标轴上直 接比较得出,而p值则根据对应的等压图线的斜 率来判断,斜率大的,p值小。
A.T1>T2 B.T1=T2 C.T1<T2 D.无法判断 小结:在p-V图中,p与V的大小可直接由坐标轴上比较得出,而T的大小由 p、V的乘积决定,p、V乘积值大的,T大。
例2 图5是一定质量理想气体在p-T图中体积分别为V1、V2、V3的三条等容图线, 由此图象可知V1、V2、V3之间的关系是________。
三)、压强
气体作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强. 在国际单位制中,压强的单位是帕斯卡,符号是Pa.其他如:
标准大气压 毫米汞柱等
问题:怎么样研究P.T.V三者关系?
控制变量法
二、气体的三大实验定律: 1.玻马定律:
⑴质量一定气体,保持温度不变,研究压强和体积的
关系(等温过程)
实验:用活塞封闭一定质量的气体
持温度不变,让体积膨胀③先保持温度不变,使 体积膨胀,再保持体积不变,使气体升温 ④先
保持温度不变,压缩气体,再保持体积不变,使 气体降温。可以断定( )
▪ A.①、②不可能
B.③、④不可能
▪ C.①、③不可能 可能
D.①、②、③、④都
▪ 例4. 如图6所示,在V-T图中A、B两点表示一定 质量的理想气体的两个状态(pA,VA,TA)和 (pB,VB,TB),则可从图中得出: PA______PB;VA______VB;TA______TB。 (填“>”、“=”或“<”)
体积______;温度______;在BC过程中:压强______;体积______;温度
______;在CA过程中:压强______;体积______;温度______;(以上空填

气体实验三大定律

气体实验三大定律

气体实验三大定律
气体实验三大定律是研究气体热力学规律的基础,它们分别是波义耳-马略特定律、
查理定律、盖-吕萨克定律。

本文将对这三大定律逐一进行介绍。

1. 波义耳-马略特定律
波义耳-马略特定律也称为温度定律,它指出:在等压下,气体的体积与温度成正比,即V/T为常数。

该定律的提出者是达尔文的老师波义耳和他的学生马略特,在1824年的一次会议上首次发表了这一规律。

波义耳-马略特定律实验的具体方法是:通过测量同一气体在不同温度下的体积变化,得到V/T的比值始终保持不变。

这个定律的意义在于,它为温度和气体体积之间的关系提
供了一个简单的数学表达式,为热力学的发展打下了坚实的基础。

2. 查理定律
查理定律也称为等压定律,它指出:在恒定压力下,气体的体积与温度成正比,即
V/T为常数。

该定律由法国科学家约瑟夫·路易·盖-吕萨克研究气体的性质时,通过实验发现的。

3. 盖-吕萨克定律
盖-吕萨克定律实验的原理是:将气体密封在一个可变大小的容器中,通过改变容器
的体积,测量不同体积下气体的压力,得出P*V的比值始终保持不变。

盖-吕萨克定律在现代化学中有着广泛的应用,可以应用于酸碱反应、氧化还原反应等方面的化学计算。

以上就是气体实验三大定律的详细介绍。

这三大定律不仅为气体热力学的发展奠定了
基础,也为各种领域的科学研究提供了重要的理论支持。

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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 =FS.(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/m 2.②常用单位:标准大气压(atm);厘米汞柱(cmHg).③换算关系:1 atm =76 cmHg =1.013×105 Pa ≈1.0×105 Pa. 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:p 1V 1=p 2V 2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:p 1p 2=T 1T 2或pT=C (常量).③推论式:Δp =p 1T 1·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:V 1V 2=T 1T 2或VT=C (常量).③推论式:ΔV =V 1T 1·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: p 1V 1T 1=p 2V 2T 2或pVT =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p 0,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 =p 0S +mg得p A =p 0+mgS题图乙中选M 为研究对象得p B =p 0-MgS.答案:p 0+mg S p 0-MgS例2.若已知大气压强为p 0,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 +p 0S所以p 气=p 0-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 =p 0S p 气=p A =p 0-ρgh在图丙中,仍以B 液面为研究对象,有 p A +ρgh sin 60°=p B =p 0所以p 气=p A =p 0-32ρgh在图丁中,以液面A 为研究对象,由二力平衡得 p 气S =(p 0+ρgh 1)S ,所以p 气=p 0+ρgh 1 答案:甲:p 0-ρgh 乙:p 0-ρgh丙:p 0-32ρgh丁:p 0+ρgh 1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 0)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 -p 0S =ma解得:p =p 0+mFS (M +m ).答案:p 0+mFS (M +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 2T2(盖—吕萨克定律)2.几个重要的推论(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)理想气体状态方程的推论:p 0V 0T 0=p 1V 1T 1+p 2V 2T 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 1=2.50 kg ,横截面积为S 1=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l =40.0 cm ;汽缸外大气的压强为p =1.00×105 Pa ,温度为T =303 K .初始时大活塞与大圆筒底部相距l2,两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g 取10 m/s 2.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V 2,温度为T 2.由题给条件得V 1=S 1⎝⎛⎭⎫l 2+S 2⎝⎛⎭⎫l -l 2① V 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V 1T 1=V 2T 2④ 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 p ′T =p 1T 2⑥ 联立③⑤⑥式并代入题给数据得 p ′=1.01×105 Pa ⑦答案 (1)330 K (2)1.01×105 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1个大气压的氧气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 2①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 1②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 0③ 设实验室每天用去的氧气在p 0下的体积为ΔV ,则氧气可用的天数为 N =V 0/ΔV ④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1V 成正比,所以p -1V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p 0,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p 0S ,封闭气体对它的作用力pScos θ,容器侧壁的作用力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 =pS cos θ·cos θ,即p =p 0+MgS.答案:p 0+MgS2.某压缩式喷雾器储液桶的容量是5.7×10-3 m 3.往桶内倒入4.2×10-3 m 3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2.5×10-4m 3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,npV 0+p ΔV =pV ,V 0=2.5×10-4m 3,ΔV =5.7×10-3m 3-4.2×10-3 m 3=1.5×10-3m 3,V =5.7×10-3m 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 、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1.0×105 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,ρ水=1.0×103 kg/m 3)( )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10 m 高的水柱产生的压强,所以气泡在湖底的压强p 1约为3.0×105Pa ,由理想气体状态方程得,p 1V 1T 1=p 2V 2T 2,而T 1=(4+273)K =277 K ,T 2=(17+273)K =290 K ,温度基本不变,压强减小为原来的13,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 cm 2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p 0(p 0=1.0×105 Pa 为大气压强),温度为300 K .现缓慢加热汽缸内气体,当温度为330 K 时,活塞恰好离开a 、b ;当温度为360 K 时,活塞上移了4 cm.g 取10 m/s 2.求活塞的质量和物体A 的体积.解析:设物体A 的体积为ΔV ,T 1=300 K ,p 1=1.0×105 Pa ,V1=60×40 cm 3-ΔV ,T 2=330 K ,p 2=⎝⎛⎭⎫1.0×105+mg40×10-4Pa ,V 2=V 1,T 3=360 K ,p 3=p 2,V 3=64×40 cm 3-ΔV . 由状态1到状态2为等容过程,则p 1T 1=p 2T 2,代入数据得m =4 kg.由状态2到状态3为等压过程,则V 2T 2=V 3T 3,代入数据得ΔV =640 cm 3. 答案:4 kg 640 cm 3。

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