气体实验定律的应用[1].
气体实验定律的综合应用
气体实验定律的综合应用哎，说起这个气体实验定律啊，那可是咱们物理课上的一大亮点！记得有一次，我们班上那俩“杠精”——小李和小王，就为这个定律展开了激烈的辩论。
小李：“哎，你听说了吗？老张最近在做气体实验，那实验结果可神奇了！”小王：“是吗？什么神奇之处啊？”小李：“他发现了一个定律，说是在一定温度和压强下，气体体积和气体分子数量的关系是有规律的！”小王：“哦？那不就是我们物理课上学的玻意耳定律嘛？可这有什么神奇的？”小李：“你不懂，这可是气体实验定律的综合应用啊！老张就是用它解决了咱们实验室的一个大难题。
”原来，咱们实验室最近新买了一台精密仪器，需要用到一种特殊的气体。
可这气体在常温常压下不容易液化，这让实验室的老师们头疼不已。
老张就是用这个气体实验定律，找到了解决之道。
老张：“小李，你来看看，我这里有一些液化气体，你猜猜怎么液化它们的？”小李：“这个……肯定得加压吧？可这气体在常压下都不容易液化，加压能行吗？”老张：“对啊，那就试试看把温度降低吧。
不过，我得计算一下最佳温度和压强。
”小李：“哎呀，老张，这气体实验定律怎么这么有用啊！你能不能教教我？我也想学学！”老张：“哈哈，当然可以。
这气体实验定律就是告诉我们，只要掌握了温度、压强和体积之间的关系，就能解决很多实际问题。
”说着，老张就开始给小李讲解玻意耳定律、查理定律等。
小李听得如痴如醉，忍不住感叹：“原来，物理课上的定律这么有用啊！”从那以后，小李和小王都对气体实验定律产生了浓厚的兴趣。
他们不仅学会了如何应用这个定律解决实际问题，还发现原来物理课上的知识离我们生活这么近。
这让他们对物理这门学科产生了更深的喜爱。
所以说，气体实验定律的综合应用真的很神奇，不仅能解决实际问题，还能让我们发现生活中的美好。
嘿，朋友们，你们也来试试看，用这个定律解决一个生活中的难题吧！。
《气体实验定律》课件
本次PPT课件介绍气体实验定律，通过详细讲解气体基本概念、测量方法以及 各个定律的表述、图示和应用范例，帮助您掌握气体的重要性和应用场景。
气体基本概念
气体特征
气体是一种没有定形的物质，具有压强、体积、温度等特征。
气体基本假定
气体的分子间距很大，气体分子间的相互作用力很小，在运动中自由碰撞，其碰撞、弹性和 速率服从一定的统计规律。
利用装置测量气体的体积和摩尔数，验
证摩尔定律。
3
算式推导和应用范例
通过摩尔方程，摩尔分数、分子式、密 度等重要物理量均可计算。
理想气体状态方程
方程表述
最基本的气体定理，表示一定条 件下物质的压强、体积、摩尔数 和温度之间的关系。
实验验证和限制条件
不能过于密集，分子间距离应远 大于分子本身大小，才符合理想 气体状态。
算式推导和应用范例
应用理想气体状态方程，可计算 摩尔质量、分子速率、凝固和沸 点等重要物理量。
总结
1 回顾气体实验定律
玛丽蒙德定律、查理定律、摩尔定律和理想气体状态方程，为研究气体的性质和应用提 供了重要的定律基础。
2 总结应用场景和限制
虽然这些定律和方程都有各自的应用场景，但其在实际应用过程中需要考虑到各种限制 条件，并且需要进行多个参数的测量和计算。
气体标准状态
一个标准大气压下、温度为 0℃ 时，单位体积气体的质量为 1.293g，称为标准状态。
玛丽蒙德定律
定律表述
实验装置图示
相同温度和压强下，不同气体的 体积与它们的摩尔数成直接正比。
摆放实验装置，通过测量容器的 体积变化、压强和物质的摩尔数 的比值，验证定律表述。
算式推导和应用范例
通过玛丽蒙德方程，可计算沸点 和密度等物理量。
第一章 热力学第一定律及其应用(1)
nBRT VB = P
VB nB = = yB V ∑nB
B
VB = yB ⋅ V
1-2 实际气体
• 一、实际气体对理想气体的偏差 真实气体只是在低压和高温下近似地服 从理想气体状态方程。实际气体对理想 气体的偏差，从理想气体假设的方面进 行解释。（分子体积，作用力，碰撞）
二、范德华方程式
例：在273。15K时，1mol 的Ne，O2，CO2进行实验， பைடு நூலகம்出不同压力下PV值，外推至P→0。
PV Ne 理想气体 O2 CO2 0 图1-1 PV-P关系 P
（PV）P→0=22.414 （L·atm ， 升·大气压） R=（PV）P→0 / T =22.414/273.15 = 0.082057 （L·atm·K-1·mol-1，升·大气压·开-1·摩尔-1） 又∵1atm=101325牛顿·米-2=101325帕（Pa） =1.01325×106达因·厘米-2 ∴ R=PV/T= （1.01325×106×22.414×103）/273.15 =8.3143×107尔格·开-1·摩尔-1 =8.3143 （焦耳·开-1·摩尔-1， J·K-1·mol-1） 又 1卡=4.1840焦耳 ∴ R=1.9872 卡·开-1·摩尔-1 =8.3143焦耳 开-1·摩尔-1 焦耳·开 摩尔 焦耳 = 0.082057升·大气压·开-1·摩尔-1
二、理想气体及其状态方程 1、理想气体微观模型 （1）分子本身体积为零。分子体积很小，忽略不计。 以“质点”处理。 （2）分子间无相互作用力。 （3）分子彼此间以及分子与器壁之间的碰撞完全是 弹性的。碰撞时没有能量消耗。 实际气体在低压，高温下，接近于理想气体。
综合低压下总结出来的三个基本实验 定律，可以得出理想气体P、V、T三个 变量之间的关系 PV=nRT n 表示气体的物质量（摩尔） R 为比例常数，通常称气体常数。 对一摩尔的气体，V/n可以表示为摩尔体 积Vm。 PVm=RT 大量的气体实验表明，R与气体的种 类无关。实际气体只有在P→0时才服从 它。
气体实验定律及理想气体状态方程的应用PPT课件
典例：如图，一粗细均匀的U形管竖直放置，A侧
上端封闭，B侧上端与大气相通，下端开口处开
关K关闭，A侧空气柱的长度为ɭ1=10.0cm，B侧水 银面比A侧的高h1=3.0cm。现将开关K打开，从U 形管中放出部分水银，当两侧水银面
的高度差h2=10.0cm时将开关K闭合。 已知大气压强P0=75.0cmHg。 （1）求放出部分水银后A侧空气柱的高度ɭ2； （2）此后再向B侧注入水银，使A、B两侧的水
银面达到同一高度，求注入的水银在管内的高度
△h。
【定向导学，分组讨论，合作探究】
通过分组讨论以下问题来理解题意，从而体 会如何寻找的解题的思路及突破口
1、通过读题等效翻译获得的解题信息有哪些？ 2、本题的研究对象是一部分气体还是多部分气 体？ 3、如何寻找解决第一问的解题思路？即如何找 到解题的难点和突破方法？ 4、解决本题第二问时可确定的气体的初态有几 个？最有助于解题的初态是那一个？ 5、解决本题第二问时的难点是什么？如何突破 ？
根 据 玻 意 耳 定 律 p 1 V 1 p 1 'V 1 1 代 入 数 据 解 得 p 1 '= 9 0 c m H g
解 ： 对 细 管 中 封 闭 气 体
初 态 ： p 2p 07 5 cm H g,
V 2l1S1 2 s, T 2
末 态 ： p 2 ' p 1 ' p h9 6 cm H g, V 2 ' l2
（1）由如图的U形管可以想起确定封闭气体压强
的方法为 连通器等液面法 。
（2）将粗管管口封闭说明粗管的封闭气体可以作
为 研究对象
。
（3）将细管管口用一活塞封闭说明细管内的封闭
气体也可以作为 研究对象
运用气体定律解决变质量问题的几种方法
运⽤⽓体定律解决变质量问题的⼏种⽅法运⽤⽓体定律解决变质量问题的⼏种⽅法解变质量问题是⽓体定律教学中的⼀个难点，⽓体定律的适⽤条件是⽓体质量不变，所以在解决这⼀类问题中就要设法将变质量转化为定质量处理。
常⽤的解题⽅法如下。
⼀、等效的⽅法在充⽓、抽⽓的问题中可以假设把充进或抽出的⽓体包含在⽓体变化的始末状态中，即⽤等效法把变质量问题转化为恒定质量的问题。
1.充⽓中的变质量问题设想将充进容器内的⽓体⽤⼀根⽆形的弹性⼝袋收集起来，那么当我们取容器和⼝袋内的全部⽓体为研究对象时，这些⽓体状态不管怎样变化，其质量总是不变的．这样，我们就将变质量的问题转化成质量⼀定的问题了．例1．⼀个篮球的容积是2.5L ，⽤打⽓筒给篮球打⽓时，每次把510Pa 的空⽓打进去3125cm 。
如果在打⽓前篮球⾥的空⽓压强也是510Pa ，那么打30次以后篮球内的空⽓压强是多少Pa ？（设在打⽓过程中⽓体温度不变）解析：由于每打⼀次⽓，总是把V ?体积，相等质量、压强为0p 的空⽓压到容积为0V 的容器中，所以打n 次⽓后，共打⼊压强为0p 的⽓体的总体积为n V ?，因为打⼊的n V ?体积的⽓体与原先容器⾥空⽓的状态相同，故以这两部分⽓体的整体为研究对象．取打⽓前为初状态：压强为0p 、体积为0V n V +?；打⽓后容器中⽓体的状态为末状态：压强为n p 、体积为0V ．令2V 为篮球的体积,1V 为n 次所充⽓体的体积及篮球的体积之和则1 2.5300.125V L L =+?由于整个过程中⽓体质量不变、温度不变，可⽤玻意⽿定律求解。
1122p V p V ?=?55112210(2.5300.125)Pa 2.510Pa 2.5p V p V ??+?===?2.抽⽓中的变质量问题⽤打⽓筒对容器抽⽓的的过程中，对每⼀次抽⽓⽽⾔，⽓体质量发⽣变化，其解决⽅法同充⽓问题类似：假设把每次抽出的⽓体包含在⽓体变化的始末状态中，即⽤等效法把变质量问题转化为恒定质量的问题。
高中物理选择性必修三《气体实验定律的应用》典型题练习
高中物理选择性必修三典型题练习《气体实验定律的应用》一、单选题1．如图所示是一定质量的某种理想气体状态变化的p V -图像，气体由状态A 变化到状态B 的过程，关于气体的状态变化情况，下列说法正确的是（）A ．此过程中压强逐渐增大，体积逐渐减小B ．A 、B 两状态的温度相等，该过程为等温变化C ．此过程中温度先降低后升高D ．此过程中气体分子平均动能先增大后减小2．如图所示，一定质量的理想气体经历的状态变化为a →b →c →a ，其中纵坐标表示气体压强p 、横坐标表示气体体积V ，a →b 是以p 轴和V 轴为渐近线的双曲线。
则下列结论正确的是（）A ．状态a→b ，理想气体的内能减小B ．状态b→c ，单位时间内对单位面积器壁碰撞的分子数变少C ．状态b→c ，外界对理想气体做正功D ．状态c→a ，理想气体的温度降低二、多选题3．如图的家庭小型喷壶总容积为1.4L ，打气筒每次可将压强为51.010Pa ⨯、体积为0.02L 的空气充入壶内，从而增加壶内气体的压强。
为了保证喷壶的客舍，壶内空气压强不能超过55.010Pa ⨯；为了保证喷水效果，壶内气体压强至少为53.010Pa ⨯，当壶内空气压强降至51.010Pa ⨯时便不能向外喷水。
现装入1.2L 的水并用盖子密封，壶内被封闭空气的初始压强为51.010Pa ⨯。
壶中喷管内水柱产生的压强忽略不计，壶内空气可视为理想气体且温度始终不变，则下列说法正确的是（）A ．为了保证喷水效果，打气筒最少打气20次B ．为了保证喷壶安全，打气筒最多打气50次C ．若充气到喷壶安全上限，然后打开喷嘴向外喷水，可向外喷出水的体积为0.8LD ．若充气到喷壶安全上限，然后打开喷嘴向外喷水，可向外喷出水的体积为1L4．如图甲所示，用活塞将一定质量的理想气体封闭在上端开口的直立圆筒形气缸内，气体从状态A →状态B →状态C →状态A 完成一次循环，其状态变化过程的p V -图像如图乙所示。
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。
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。
气体定律的推导与实验验证
气体定律的推导与实验验证气体是一种物质的形态，它的性质和行为受到一系列定律的约束。
气体定律是描述气体性质的基本规律，它们被广泛应用于化学、物理等领域。
本文将对气体定律的推导和实验验证进行探讨，以加深对气体行为的理解。
一、玻意耳-马略特定律玻意耳-马略特定律又称为玻意耳定律，是最早被发现的气体定律之一。
它的数学表达式为：P ∝ T其中，P表示气体的压强，T表示气体的绝对温度。
也就是说，在一定条件下，气体的压强与其绝对温度成正比。
实验证明，当温度不变时，气体的压强会随着体积的减小而增加，这就是玻意耳-马略特定律的实验验证。
研究人员通过装置将气体限制在一个封闭的容器中，然后改变容器的体积，记录下相应的压强。
实验结果表明，当容器的体积减小时，气体的压强增加；当容器的体积增大时，气体的压强减小。
这一实验结果与玻意耳-马略特定律一致。
二、查理定律查理定律是描述理想气体在恒压下的体积与温度关系的定律。
它的数学表达式为：V ∝ T其中，V表示气体的体积，T表示气体的绝对温度。
在恒压下，气体的体积与其绝对温度成正比。
为验证查理定律，研究人员设计了一种实验装置，其中包括一个可变容量的气体容器和恒压源。
实验时，研究人员固定压强，并改变气体容器的温度，记录下相应的体积。
实验结果表明，当温度升高时，气体的体积增大；当温度降低时，气体的体积减小。
这一实验结果与查理定律一致。
三、阿伏伽德罗定律阿伏伽德罗定律又被称为阿伏伽德罗-波瓦定律，是描述理想气体在恒温下的压强与体积关系的定律。
它的数学表达式为：P ∝ 1/V其中，P表示气体的压强，V表示气体的体积。
在恒温下，气体的压强与其体积的倒数成正比。
为验证阿伏伽德罗定律，研究人员设计了一种实验装置，其中包括一个恒温环境和可变体积的气体容器。
实验时，研究人员固定温度，并改变气体容器的体积，记录下相应的压强。
实验结果表明，当体积增大时，气体的压强减小；当体积减小时，气体的压强增加。
这一实验结果与阿伏伽德罗定律一致。
2024届高考一轮复习物理教案(新教材粤教版)：气体实验定律的综合应用
专题强化二十六气体实验定律的综合应用目标要求 1.理解理想气体状态方程并会应用解题.2.掌握“玻璃管液封模型”和“气缸活塞类模型”的处理方法.3.会处理“变质量气体模型”问题．题型一玻璃管液封模型1．气体实验定律及理想气体状态方程理想气体状态方程：pV T ＝c p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2当T 一定时，p 1V 1＝p 2V 2当p 一定时，V 1T 1＝V 2T 2当V 一定时，p 1T 1＝p 2T 22．玻璃管液封模型求液柱封闭的气体压强时，一般以液柱为研究对象分析受力、列平衡方程求解，要注意：(1)液体因重力产生的压强为p ＝ρgh (其中h 为液体的竖直高度)；(2)不要漏掉大气压强，同时又要平衡掉某些气体产生的压力；(3)有时注意应用连通器原理——连通器内静止的液体，同一液体在同一水平面上各处压强相等；(4)当液体为水银时，可灵活应用压强单位“cmHg ”，使计算过程简捷．考向1单独气体例1如图所示，一粗细均匀、长度为L ＝1.0m 、导热性能良好的细玻璃管竖直放置，下端封闭，上端开口．长度为d ＝0.50m 的水银柱将长度为L 0＝0.50m 的空气柱(可视为理想气体)封闭在玻璃管底部，大气压强p0＝75cmHg ，管内空气的初始温度为t 0＝27℃，热力学温度与摄氏温度之间的关系为T ＝(t ＋273)K.(1)若缓慢升高管内气体的温度，当温度为T 1时，管内水银恰好有一半溢出，求T 1的大小；(2)若保持管内空气温度不变，缓慢倾斜玻璃管，当玻璃管与水平面间的夹角为θ时，管内水银恰好有一半溢出，求sin θ的值．答案(1)360K (2)13解析(1)开始时封闭气体的压强为p 1＝p 0＋p d ＝125cmHg ，温度为T 0＝(t 0＋273)K ＝300K ，当温度为T 1时，管内水银恰好有一半溢出，封闭气体的压强为p 2＝p 0＋12p d ＝100cmHg ，根据理想气体状态方程可得p 1L 0S T 0＝p 2(L －d 2)S T 1，解得T 1＝360K.(2)当玻璃管与水平面间的夹角为θ时，管内水银恰好有一半溢出，此时封闭气体的压强为p 3＝p 0＋12p d sin θ，根据玻意耳定律有p 3(L －d 2)S ＝p 1L 0S ，解得sin θ＝13.考向2关联气体例2(2023·广东深圳市模拟)横截面积处处相同的U 形玻璃管竖直放置，左端封闭，右端开口，初始时，右端管内用h 1＝4cm 的水银柱封闭一段长为L 1＝9cm 的空气柱A ，左端管内用水银封闭一段长为L 2＝14cm 的空气柱B ，这段水银柱左右两液面高度差为h 2＝8cm.如图甲所示，已知大气压强p 0＝76.0cmHg ，环境温度不变．若将玻璃管缓慢旋转180°，使U 形管竖直倒置(水银未混合未溢出)，如图乙所示．当管中水银静止时，左右两水银柱液面高度差h 3为()A ．10cmB ．12cmC ．8cmD ．14cm 答案B 解析初始时，设空气柱A 的压强为p A ，空气柱B 的压强为p B ，则p A ＝p 0＋ρgh 1，p B ＋ρgh 2＝p A ，联立解得p B ＝72cmHg ，U 形管倒置后，空气柱A 的压强设为p A 1，空气柱B 的压强设为p B 1，则p A 1＝p 0－ρgh 1，p B 1＝p A 1＋ρgh 3，空气柱B 的长度L B 1＝L 2－h 3－h 22，由玻意耳定律可得，p B L 2＝p B 1L B 1，解得h 3＝12cm ，故选B.题型二气缸活塞类模型1．解题的一般思路(1)确定研究对象研究对象分两类：①热学研究对象(一定质量的理想气体)；②力学研究对象(气缸、活塞或某系统)．(2)分析物理过程①对热学研究对象分析清楚初、末状态及状态变化过程，依据气体实验定律列出方程．②对力学研究对象要正确地进行受力分析，依据力学规律列出方程．(3)挖掘题目的隐含条件，如几何关系等，列出辅助方程．(4)多个方程联立求解．注意检验求解结果的合理性．2．两个或多个气缸封闭着几部分气体，并且气缸之间相互关联的问题，解答时应分别研究各部分气体，找出它们各自遵循的规律，并写出相应的方程，还要写出各部分气体之间压强或体积的关系式，最后联立求解．考向1单独气体例3如图所示，内壁光滑的薄壁圆柱形导热气缸开口朝下，气缸高度为h ，横截面积为S .气缸开口处有一厚度可忽略不计的活塞．缸内封闭了压强为2p 0的理想气体．已知此时外部环境的热力学温度为T 0，大气压强为p 0，活塞的质量为2p 0S g，g 为重力加速度．(1)若把气缸放置到热力学温度比外部环境低1100的冷库中，稳定时活塞位置不变，求稳定时封闭气体的压强；(2)若把气缸缓缓倒置，使开口朝上，环境温度不变，求稳定时活塞到气缸底部的距离．答案(1)95p 0(2)23h 解析(1)由题意知封闭气体做等容变化，初态时热力学温度为T 0，压强为2p 0，末态时热力学温度为T 1＝910T 0，压强设为p 1.根据查理定律有2p 0T 0＝p 1T 1，解得p 1＝95p 0(2)封闭气体初态压强为2p 0，体积V 0＝Sh ，气缸倒置后，设气体压强为p 2，活塞到气缸底部的距离为H ，则气体体积V 2＝SH ，根据平衡条件可知p 0S ＋mg ＝p 2S ，解得p 2＝3p 0根据玻意耳定律有2p 0V 0＝p 2V 2，解得H ＝23h 所以稳定时活塞到气缸底部的距离为23h .考向2关联气体例4(2023·广东湛江市模拟)如图，气缸左右两侧气体由包有绝热材料的活塞隔开，活塞与气缸光滑接触．初始时两侧气体均处于平衡态，体积分别为V 1＝V 和V 2＝2V ，温度分别为T 1＝2T 和T 2＝5T .先保持右侧气体温度不变，升高左侧气体温度，使两侧气体体积相同；然后取走绝热材料使活塞导热，两侧气体最后达到平衡．求：(1)两侧气体体积相同时，左侧气体的温度T 3的大小；(2)最后达到平衡时两侧气体体积之比．答案(1)4T (2)5∶4解析(1)设初始时压强为p ，左侧气体满足：pV 1T 1＝p ′·1.5V T 3右侧气体满足：pV 2＝p ′·1.5V解得：T 3＝4T ；(2)活塞导热达到平衡，左侧气体满足：p ′·1.5V T 3＝p ″V 1′T 1′右侧气体满足：p ′·1.5V T 2＝p ″V 2′T 2′平衡时，则有：T 1′＝T 2′解得：V 1′V 2′＝T 2T 3＝54.题型三变质量气体模型1．充气问题选择原有气体和即将充入的气体整体作为研究对象，就可把充气过程中气体质量变化问题转化为定质量气体问题．2．抽气问题选择每次抽气过程中抽出的气体和剩余气体整体作为研究对象，抽气过程可以看成质量不变的等温膨胀过程．3．灌气分装把大容器中的剩余气体和多个小容器中的气体整体作为研究对象，可将变质量问题转化为定质量问题．4．漏气问题选容器内剩余气体和漏出气体整体作为研究对象，便可使漏气过程中气体质量变化问题转化为定质量气体问题．考向1充气、抽气问题例5(2021·山东卷·4)血压仪由加压气囊、臂带、压强计等构成，如图所示．加压气囊可将外界空气充入臂带，压强计示数为臂带内气体的压强高于大气压强的数值，充气前臂带内气体压强为大气压强，体积为V；每次挤压气囊都能将60cm3的外界空气充入臂带中，经5次充气后，臂带内气体体积变为5V，压强计示数为150mmHg.已知大气压强等于750mmHg，气体温度不变．忽略细管和压强计内的气体体积．则V等于()A．30cm3B．40cm3C．50cm3D．60cm3答案D解析根据玻意耳定律可知p0V＋5p0V0＝p1×5V已知p0＝750mmHg，V0＝60cm3，p1＝750mmHg＋150mmHg＝900mmHg，代入数据整理得V＝60cm3，故选D.例62021年11月8日，神舟十三号的三名宇航员在相互配合下圆满完成从空间站到太空的出舱任务，宇航员出舱时，要穿出舱航天服，从太空舱进入到气闸舱，示意图如图所示，关闭太空舱舱门，将气闸舱中气体缓慢抽出，压强逐渐减小到真空，再打开气闸舱舱门，从气闸舱进入到舱外活动．已知气闸舱中气体的初始压强为105Pa ，温度300K ，气闸舱体积约为1.4m 3.为了安全起见，第一阶段先将气闸舱的压强降至7×104Pa ，给航天员一个适应过程．在第一阶段降压过程中，求：(1)若气闸舱的温度保持不变，要抽出105Pa 压强下多少m 3的气体；(2)若气闸舱温度变为290K ，气闸舱内存留气体与原来气体在105Pa 压强下的体积比．(结果保留两位有效数字)答案(1)0.42m 3(2)0.72解析(1)设气闸舱内原有气体的体积为V 1，压强为p ，舱内压强降低后气体压强为p ′，原有气体在此压强下体积为V 2，由玻意耳定律可得pV 1＝p ′V 2，设抽掉的气体占原来气体的比率为k ，由数学关系可得k ＝V 2－V 1V 2，设抽掉气闸舱原有的气体体积ΔV ＝kV 1，联立解得ΔV ＝0.42m 3.(2)温度与压强降低后，原有气体在此压强下体积为V 3，由理想气体状态方程可得pV 1T 1＝p ′V 3T 3，设气闸舱内存留气体与原气体的体积比为n ，n ＝V 1V 3，联立解得n ≈0.72.考向2灌气分装例7某市医疗物资紧缺，需要从北方调用大批大钢瓶氧气(如图)，每个钢瓶内体积为40L ，在北方时测得大钢瓶内氧气压强为1.2×107Pa ，温度为7℃，长途运输到医院检测时测得大钢瓶内氧气压强为1.26×107Pa.在实际使用过程中，先用小钢瓶(加抽气机)缓慢分装，然后供病人使用，小钢瓶体积为10L ，分装后每个小钢瓶内氧气压强为4×105Pa ，要求大钢瓶内压强降到2×105Pa 时就停止分装．不计运输过程中和分装过程中氧气的泄漏，求：(1)在该市检测时大钢瓶所处环境温度为多少摄氏度；(2)一个大钢瓶可分装多少小钢瓶供病人使用．答案(1)21℃(2)124解析(1)大钢瓶的容积一定，从北方到该市对大钢瓶内气体，有p1T1＝p2T2解得T2＝294K，故t2＝21℃(2)设大钢瓶内氧气由状态p2、V2等温变化为停止分装时的状态p3、V3，则p2＝1.26×107Pa，V2＝0.04m3，p3＝2×105Pa根据p2V2＝p3V3得V3＝2.52m3可用于分装小钢瓶的氧气p4＝2×105Pa，V4＝(2.52－0.04)m3＝2.48m3分装成小钢瓶的氧气p5＝4×105Pa，V5＝nV其中小钢瓶体积为V＝0.01m3根据p4V4＝p5V5得n＝124即一大钢瓶氧气可分装124小钢瓶．课时精练1．(2020·全国卷Ⅲ·33(2))如图，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为H＝18cm的U形管，左管上端封闭，右管上端开口．右管中有高h0＝4cm的水银柱，水银柱上表面离管口的距离l＝12cm.管底水平段的体积可忽略．环境温度为T1＝283K．大气压强p0＝76cmHg.(1)现从右侧端口缓慢注入水银(与原水银柱之间无气隙)，恰好使水银柱下端到达右管底部．此时水银柱的高度为多少？(2)再将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱上表面恰与右管口平齐，此时密封气体的温度为多少？答案见解析解析(1)设密封气体初始体积为V1，压强为p1，左、右管的横截面积均为S，密封气体先经等温压缩过程体积变为V2，压强变为p2，由玻意耳定律有p1V1＝p2V2①设注入水银后水银柱高度为h，水银的密度为ρ，根据题设条件有p1＝p0＋ρgh0②p2＝p0＋ρgh③V1＝(2H－l－h0)S④V2＝HS⑤联立①②③④⑤式并代入题给数据得h ≈12.9cm ⑥(2)密封气体再经等压膨胀过程体积变为V 3，温度变为T 2，由盖—吕萨克定律有V 2T 1＝V 3T 2⑦根据题设条件有V 3＝(2H －h )S ⑧联立⑤⑥⑦⑧式并代入题给数据得T 2≈363K.2.(2023·广东深圳市调研)如图，在趣味小实验中，将一定质量的乒乓球放在一个粗细均匀的竖直薄圆管下端，通过乒乓球和活塞在管内封闭一定高度的某种液体和气体，当封闭气体压强为p 时，乒乓球恰好不掉落．已知液柱高度远大于乒乓球直径，圆管横截面积为S ，为了防止乒乓球掉落，将活塞缓慢上移使气柱长度增加一半．求此时(1)封闭气体的压强；(2)管口对乒乓球的作用力大小．答案(1)2p 3(2)pS 3解析(1)由题意可知封闭气体发生等温变化，由玻意耳定律得p 1V 1＝p 2V 2其中V 1＝SLV 2＝S ×1.5Lp 1＝p解得p 2＝2p 3；(2)由于封闭气体压强较小，故而管口对乒乓球产生竖直向下的弹力F N ，根据乒乓球所受合力为零，可得p 2S ＋ρgh ·S ＋mg ＋F N ＝p 0S乒乓球恰好不掉落时，有pS ＋ρgh ·S ＋mg ＝p 0S解得F N ＝pS 3.3.(2022·全国甲卷·33(2))如图，容积均为V 0、缸壁可导热的A 、B 两汽缸放置在压强为p 0、温度为T 0的环境中；两汽缸的底部通过细管连通，A 汽缸的顶部通过开口C 与外界相通；汽缸内的两活塞将缸内气体分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四部分，其中第Ⅱ、Ⅲ部分的体积分别为18V 0和14V 0.环境压强保持不变，不计活塞的质量和体积，忽略摩擦．(1)将环境温度缓慢升高，求B 汽缸中的活塞刚到达汽缸底部时的温度；(2)将环境温度缓慢改变至2T 0，然后用气泵从开口C 向汽缸内缓慢注入气体，求A 汽缸中的活塞到达汽缸底部后，B 汽缸内第Ⅳ部分气体的压强．答案(1)43T 0(2)94p 0解析(1)因两活塞的质量不计，则当环境温度升高时，Ⅳ内的气体压强总等于大气压强，则该气体进行等压变化，则当B 中的活塞刚到达汽缸底部时，对Ⅳ中气体由盖—吕萨克定律可得34V 0T 0＝V 0T，解得T ＝43T 0(2)设当A 中的活塞到达汽缸底部时Ⅲ中气体的压强为p ，则此时Ⅳ内的气体压强也等于p ，设此时Ⅳ内的气体的体积为V ，则Ⅱ、Ⅲ两部分气体的体积为(V 0－V )，则对Ⅳ中气体有p 0·3V 04T 0＝pV 2T 0，对Ⅱ、Ⅲ两部分气体有p 0(V 08＋V 04)T 0＝p (V 0－V )2T 0联立解得p ＝94p 0.4.(2023·广东珠海市模拟)如图，氧气瓶通过细管和上端封闭的玻璃管相连，玻璃管内用一很薄的水银片(质量和厚度不计)在玻璃管上方封闭了一段气柱，开始时瓶内氧气压强为10个标准大气压强，上方封闭气柱长度为8cm ，随着氧气的使用，使用一段时间后，发现水银片下降了12cm ，使用过程中环境温度变为原来的四分之三，已知一个标准大气压强为1atm.求：(1)此时氧气瓶内的压强；(2)此时瓶内氧气质量与原来氧气质量的比值．答案(1)3atm (2)25解析(1)对被封闭的气柱，初始时p 1＝10atmL 1＝8cm温度为T 1，末态时L 2＝L 1＋12cm ＝20cmT 2＝34T 1根据理想气体状态方程p 1L 1S T 1＝p 2L 2S T 2解得p 2＝3atm氧气瓶内的压强为3atm ；(2)设氧气瓶的体积为V ，设剩下的氧气被压缩到压强为p 1＝10atm ，温度为T 1状态下的体积为V 2，根据理想气体状态方程则有p 2V 34T 1＝p 1V 2T 1解得V 2＝0.4V因此瓶内氧气质量M ′与原来氧气质量M 的比值有M ′M ＝V 2V ＝25.5.(2023·广东茂名市质检)压力锅(也称高压锅)是一种常见的厨房锅具，其工作原理是通过增大气压来提升液体沸点，以达到加快烹煮食物效率的目的．如图为某燃气压力锅的结构简图，某厨师将食材放进锅内后合上密封锅盖，并将压力阀套于出气孔后开始加热烹煮．已知锅内的总容积为V 0，食材占锅内总容积的23，加热前锅内温度为T 0，大气压强为p 0.忽略加热过程水蒸气和食材(包括水)导致的气体体积变化，气体可视为理想气体．(1)当加热至锅内温度为2T 0时，压力阀刚要被顶起而发出嘶响声，求此时锅内气压的大小；(2)为控制火候，该厨师在听到压力阀嘶响声时立即熄火并把压力阀提起放气，求最终放气结束随即打开锅盖时，锅内剩下的气体和原来气体的质量之比．(假设排气过程气体温度不变)答案(1)2p 0(2)12解析(1)对于封闭气体，根据查理定律得p 0T 0＝p 2T 0解得p ＝2p 0(2)根据玻意耳定律p ·13V 0＝p 0V 解得V ＝23V 0放气之后剩余气体与原来气体质量之比为m m 0＝13V 0V解得m m 0＝12.6.中医拔火罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上，治疗某些疾病，如图所示．使用火罐时，先加热罐中气体，然后将罐的开口迅速按到皮肤上，自然降温后，火罐紧紧吸附在皮肤上，已知火罐压在皮肤上之前的气体温度为227℃，自然降温后的气体达到室内温度27℃，因皮肤凸起，内部气体体积变为罐容积的2425，罐内气体认为是理想气体．求：(1)加热后与加热前，罐内气体的质量之比；(2)自然降温后，罐内气体的压强．答案(1)53(2)6.25×104Pa 解析(1)罐内气体加热前，压强、体积和温度分别为p 0、V 0和T 0＝300K ，加热到T ＝500K 后，等效气体等压膨胀到V ，则V 0T 0＝V T解得V ＝53V 0加热后与加热前，罐内气体的质量之比为m m 0＝V V 0＝53(2)自然降温后，气体的最后压强设为p ，则p 0V 0T ＝p ×2425V 0T 0解得p ＝58p 0＝58×1.0×105pa ＝6.25×104pa。
理想气体定律理想气体状态方程实验验证
理想气体定律理想气体状态方程实验验证理想气体定律在研究气体行为和特性时起着至关重要的作用。
该定律通过描述压力、温度、体积和摩尔数之间的关系，提供了研究气体的基本原理。
在本实验中，我们将通过实验验证理想气体状态方程，即理想气体定律。
实验目的：验证理想气体定律，即理想气体状态方程。
实验材料：1. 气缸：用于装入气体的容器。
2. 活塞：用于改变气缸内气体的体积。
3. 温度计：用于测量气体的温度。
4. 压力计：用于测量气体的压力。
实验步骤：1. 将气缸清洗干净，并确保密封性良好。
2. 将一定量的气体注入气缸中。
3. 调节活塞的位置，改变气体的体积。
4. 使用温度计测量气体的温度，并记录数据。
5. 使用压力计测量气体的压力，并记录数据。
6. 重复步骤3-5，改变气体的体积并记录温度和压力数据。
实验数据记录与处理：通过实验记录的数据，我们可以计算气体的摩尔数、体积、温度和压力，并将它们代入理想气体状态方程P·V = n·R·T中：P：气体的压力；V：气体的体积；n：气体的摩尔数；R：理想气体常数；T：气体的温度。
根据理想气体状态方程计算得到的数值与实验获得的数据进行比较。
如果两者之间存在较小的误差，我们可以得出结论：实验验证了理想气体状态方程。
实验结果与讨论：在实验过程中，我们记录了多组数据，通过计算和比较，得出了以下结论：1. 当摩尔数、温度和理想气体常数保持不变时，压力和体积呈反比关系；2. 当摩尔数、压力和理想气体常数保持不变时，温度和体积成正比关系。
结论：通过本实验的数据收集和分析，我们验证了理想气体状态方程的有效性。
实验结果表明，在一定条件下，理想气体定律成立。
这对于理解和研究气体行为以及在实际应用中具有重要意义。
总结：本实验通过验证理想气体状态方程，加深了对理想气体性质的理解。
理想气体定律以及状态方程在热力学和工程领域有广泛应用，为我们提供了一种简单而有效的描述气体行为的数学模型。
应用气体实验定律解决两类模型问题
(2)设理想气体温度为451 K时的体积为V3，根据盖－吕萨克定律有 (l＋Th22)S2＝VT33 设此时水银柱下端距粗管上端的距离为y，则 V3＝(l＋h2)S2＋yS1 解得y＝1.6 cm。
角度 关联气体
例2 如图3，两侧粗细均匀、横截面积相等的U形 管竖直放置，左管上端开口且足够长，右管上端 封闭。左管和右管中水银柱高h1＝h2＝5 cm，两 管中水银柱下表面距管底高均为H＝21 cm，右管 水银柱上表面离管顶的距离h3＝20 cm。管底水 平段的体积可忽略，气体温度保持不变，大气压 强p0＝75 cmHg，重力加速度为g。 图3
警，求此时缸内气体温度T3。
答案 (1)500 K (2)600 K 解析 (1)从开始到活塞刚接触重物，气体为等压变化过程，则 HTS1 ＝(H＋T2h)S 解得T2＝500 K。 (2)从刚接触重物到绳子拉力刚好为零，有 p1S＝p0S＋mg 对缸内气体，有Tp02＝Tp13 解得 T3＝600 K。
图2
(1)开始A、B两部分气体的压强pA1和pB1；
(2)升高后的温度T2和升温后A部分气体气柱的长度LA。
答案 (1)90 cmHg 80 cmHg (2)450 K 15 cm 解析 (1)如题图所示，A、B两部分气体的压强为 pA1＝p0＋ph1＝76 cmHg＋14 cmHg＝90 cmHg pB1＝pA1－ph2＝90 cmHg－10 cmHg＝80 cmHg。 (2)开始气体温度为T1＝300 K，B气柱长度为LB1＝h3＝ 15 cm，升温后气体温度为T2，A、B两部分管内最低 水银面相平，可求
(1)最终汽缸内气体的压强；
解析 对左、右汽缸内封闭的气体，初态压强p1＝p0，
体积V1＝SH＋2SH＝3SH
气体实验定律的应用物理
气体实验定律的应用物理气体实验定律是物理学中的基础理论之一，经过几百年的发展，它已经成为物理研究的基础知识。
气体实验定律首先是由十七世纪伦敦医学院物理学家和化学家蒙哥马利提出的，并由他继续发展，是物理学中最重要的基础理论之一。
气体实验定律描述了一定条件下的气体的特性，包括它们的压力、密度、温度及混合特性，它的基本原理是压力x体积（PV）=常数。
气体实验定律有三个版本，分别是蒙哥马利定律、弗里德曼定律和贝尔利定律。
它们的共同特点是压力与体积的乘积等于常数，而温度则是该常数的函数。
此外，气体实验定律还用于研究其他气体系统，包括涡轮发动机、微型船只和航空器。
这些系统的特点是，它们受压力差和温度变化的影响，因而涉及到气体实验定律的相关理论。
涡轮发动机的工作原理可以用气体实验定律来描述，它们通过压缩气体来产生动力，而微型船只和航空器则是通过把气体压缩和放出来来提供推力达到行驶。
此外，气体实验定律也广泛应用于飞行控制和飞行仿真技术中，这些技术可以采用计算机模拟机场空气流动，从而对飞机进行控制。
从计算机模拟中可以获得气体实验定律的参数，这些参数包括压力、温度、速度及其变化的比率，并可以将这些参数应用到实际的飞行控制中，从而提升飞机的精度和安全性。
气体实验定律也可用于气体动力系统的设计，比如火箭引擎系统。
它可以用来进行火箭发射系统的性能测试，以及火箭发射轨道的估算和计算。
火箭系统的设计和运行过程中，各种气体的变化都受到气体实验定律的影响，包括火箭发动机的气体吸气和排气制动、火箭飞行控制和火箭结构的分析等。
在未来的物理研究中，气体实验定律将会得到更多的应用。
它可以用来研究物质的混合特性，以及物质如何受到压力、温度和其他因素的影响，从而更好地了解物质的本质特性。
此外，气体实验定律也会在今后的飞行器、发动机及其他动力系统的设计和研究中发挥重要作用。
综上所述，气体实验定律是一项重要的物理研究基础理论，它以PV=常数的形式描述了一定条件下气体的特性，并有三个版本，分别是蒙哥马利定律、弗里德曼定律和贝尔利定律。
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。
三大气体实验定律适用范围
三大气体实验定律适用范围1. 引言嘿，朋友们，今天咱们来聊聊气体的那些事儿，尤其是三大气体定律。
你可能会问，什么三大气体定律？这不就是气体的那些行为准则吗？别急，我慢慢给你道来。
说到这三大定律，就得提到博伊尔定律、查尔斯定律和阿伏伽德罗定律。
它们可都是气体界的“明星”，但是它们也不是万能的哦！今天咱们就看看这三位的适用范围，以及什么时候它们可能会“掉链子”。
准备好了吗？那咱们就开始吧！2. 博伊尔定律（Boyle's Law）。
2.1 定义与基本概念博伊尔定律说的就是，在温度不变的情况下，气体的压强和体积是成反比的。
也就是说，体积小了，压强就大；体积大了，压强就小。
简单来说，就像挤气球，你越挤，里面的气体越是“抗拒”，压强就越高。
听起来是不是有点意思？不过啊，这个定律适用的前提是气体得是理想气体，也就是在特定条件下，气体分子间的相互作用可以忽略不计。
2.2 适用范围但是，现实生活中，咱们常见的气体，比如空气、氮气等，通常在高压或低温的情况下，就不那么“听话”了。
比如说，咱们喝汽水的时候，瓶子里的气体压强很大，一打开瓶盖，哗的一声，气泡就“跑”出来了。
这时候，你就发现博伊尔定律可能就有点不太适用了。
气体分子之间的相互作用，以及温度的变化，都会影响到它的表现。
3. 查尔斯定律（Charles's Law）。
3.1 定义与基本概念接下来咱们聊聊查尔斯定律。
这位大神告诉我们，在压强不变的情况下，气体的体积和温度是成正比的。
换句话说，你加热气体，气体就会膨胀；你冷却气体，它就会缩小。
就像夏天开空调，温度下降，气体就“乖乖”缩小；而冬天，气体被加热时，就像是膨胀的小气球，嘭嘭嘭的。
3.2 适用范围不过，查尔斯定律也有它的“短板”。
它主要适用于低压气体，也就是那些“安分守己”的家伙。
像在高压情况下，气体的行为就可能会变得复杂。
这就好比在一堆人群中，有的人总是爱闹腾，而有的人则偏爱安静。
一旦气体的压力过大，分子之间的相互作用就开始影响体积了，查尔斯定律就没那么靠谱了。
气体实验定律的应用物理
气体实验定律的应用物理气体实验定律是物理学中一部分重要的原理和定律，对于深入研究物理学乃至更广泛的科学有重要意义。
本文主要讨论气体实验定律的应用物理，包括其原理和应用。
气体实验定律的原理气体实验定律是由劳伦斯开普勒在1787年首先提出的，它是根据实验测定的结果而推断出来的，指出在室温条件下，1升的气体的体积与温度和压力存在一定的关系。
它表明，密度恒定时，压力和体积成正比，压力恒定时，体积和温度呈反比。
开普勒还提出了气体实验定律的终极性质，即宏观上气体压力受温度和体积的双重影响，可以用PV＝RT表示。
气体实验定律的应用由于气体实验定律的准确性和卓越的效率，在物理学中受到了广泛的应用。
首先，气体实验定律可以提供重要的理论依据，以研究介质的作用机理和行为。
在气体模型中，可以利用气体实验定律，说明当体积变化时，压力和温度的关系，以及当气体流动时，气体体积和压强的变化。
其次，气体实验定律可以用来计算气体压强等物理量，并应用于工程技术。
在制冷机原理中，运用气体实验定律计算制冷机中压缩机的压强，计算制冷剂的温度和压力变化，有助于设计出结构合理、性能可靠的制冷机。
此外，在气体动力学方面，气体实验定律可以用于计算热机等其他机械设备，用来提高工作效率。
在燃烧机中，可以运用气体实验定律，计算燃烧机内部的热机，根据压强变化使其工作更高效。
最后，气体实验定律是热学的理论基础和工程设计的重要参考。
例如，可以利用气体实验定律，计算气体受热时的压强和温度变化，用以研究热学现象的发展趋势，也可以作为估算容器体积和压强的参考。
结论从上述内容可以看出，气体实验定律具有多方面的应用价值，其原理也可以被广泛应用于工程技术、热学和动力学等领域，是物理学中重要的理论和工程技术标准。
2023高考物理热学专题冲刺训练--气体实验定律的综合应用(一)--液柱模型
气体实验定律的综合应用（一）一、液柱模型：液柱移动问题1．气体实验定律及理想气体状态方程理想气体状态方程：pV T ＝C p 1V 1T 1＝p 2V2T 2⎩⎪⎨⎪⎧当T 一定时，p 1V 1＝p 2V 2当p 一定时，V 1T 1＝V2T 2当V 一定时，p 1T 1＝p 2T22．玻璃管液封模型求液柱封闭的气体压强时，一般以液柱为研究对象分析受力、列平衡方程求解，要注意： (1) 液体因重力产生的压强为p ＝ρgh (其中h 为液体的竖直高度)； (2) 不要漏掉大气压强，同时又要尽可能平衡掉某些大气的压力；(3) 有时可直接应用连通器原理——连通器内静止的液体，同一液体在同一水平面上各处压强相等；(4) 当液体为水银时，可灵活应用压强单位“cmHg”，使计算过程简捷．二、针对练习1、如图所示，竖直放置且粗细均匀的U 形玻璃管与容积为30cm 90=V 的金属球形空容器连通，用U 形玻璃管中的水银柱封闭一定质量的理想气体，当环境温度为C o 27时，U 形玻璃管右侧水银面比左侧水银面高出cm 16h 1=,水银柱上方空气长cm 20h 0=，现在对金属球形容器缓慢加热，当U 形玻璃管左侧水银面比右侧水银面高出cm 24h 2=时停止加热. 已知大气压cmHg 760=p ，U 形玻璃管的横截面积为20.5cm S =，求此时金属球形容器内气体的温度为多少摄氏度?2、[2020·全国Ⅲ卷]如图，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为H ＝18 cm 的U 型管，左管上端封闭，右管上端开口。
右管中有高h 0＝4 cm 的水银柱，水银柱上表面离管口的距离l ＝12 cm 。
管底水平段的体积可忽略。
环境温度为T 1＝283 K ，大气压强p 0＝76 cmHg 。
(1) 现从右侧端口缓慢注入水银(与原水银柱之间无气隙)，恰好使水银柱下端到达右管底部。
此时水银柱的高度为多少？(2) 再将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱上表面恰与右管口平齐，此时密封气体的温度为多少？3、如图所示，长cm 55L =的薄壁玻璃管与水平面成30°角倾斜放置，玻璃管粗细均匀，底端封闭、另一端开口. 现用长cm 10=l 的水银柱封闭一定质量的理想气体，气体温度为K 306，且水银面恰与管口齐平. 现将管口缓慢转到竖直向上位置，并将水银缓慢注入管中，直到水银面再次与管口齐平，已知大气压强cmHg 750=p . 求：(1)水银面再次与管口齐平时，管中气体的压强；(2)对竖直玻璃管缓慢加热，若管中刚好剩下cm 5高的水银柱，气体温度升高了多少.4、如图所示，内径粗细均匀的U 形管竖直放置在温度为7 Ⅲ的环境中，左侧管上端开口，并用h 1＝4 cm 的水银柱封闭有长l 1＝14 cm 的理想气体，右侧管上端封闭，管上部有长l 2＝24 cm 的理想气体，左右两管内水银面高度差h 2＝10 cm ，若把该装置移至温度恒为27 Ⅲ的房间中(依然竖直放置)，在左侧管中再注入一定量的水银，使右管中气体仍然恢复到原来的长度l 2，大气压强恒为p 0＝76 cmHg ，不计一切摩擦，求： (1)注入的水银柱的长度； (2)注入水银后左侧气柱的长度。
气体实验定律的综合应用(解析版)--2024届高考物理复习热点题型归类
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。
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点评： 4．处理开口容器气体逸出问题： 可采用假想空间解决。
例题1：一个容积是10L的球，原来盛 有1atm的空气，现在想使球内气体压 强变为5atm ,应向球内打入多少一个 标准大气压的空气。（设温度不变）
例题2：一个容积是10L的球，原来盛 有1.5atm的空气，现在想使球内气体 压强变为5atm ,应向球内打入多少一 个标准大气压的空气。（设温度不变）
3、如图所示，粗细均匀的U形玻璃管，右端 开口，左端封闭，管内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，两边水银面高度差为15cm， 若大气压为75cmHg，问再向开口端倒入长为 46cm的水银柱时，封闭端长度将是多少？
x 15cm 15cm
x
1（P1，V1,t1)
末状态： p1=1×10 Pa，VA2= ∵T不变 ∴pA1VA1=p1VA2
p V VA2= A 1 A 1 p1
=
2 105 5 =10L 1 105
然后以篮球内假想变化后的空气和n个打气筒内的空气加起来的 总和作研究对象 初状态： p1=1×105Pa， V1=VA2+nVB 末状态：p2=4×105Pa， V2=VA1=5L ∵T不变 ∴p1V1=p2V2 即 p1(VA2+nVB)= p2 V2
1 1 1 6 1 A 2 2 2 5 2 A
B
Байду номын сангаас……
末状态
∵p1V1=p2V2 ∴3×106×20=2×105 ×(20+5n) n=56个
点评：6．大瓶分装小瓶：
大瓶内气体不可能全部出来，与打气筒不同。
小结:
气体变质量问题的处理
巧妙选择研究对象气体
1．处理气体变质量问题的关键： 变质量 定质量
2．解决多次充气的技巧：可将多次充入的气体改为一次充入。 3．解决初压强不同的充气问题：可用假想变化过程过渡求解。 4．解决抽气问题： 只能一次次地改变研究对象，而不能将多次 抽出的气体改为一次抽出。
例3、一个开口的玻璃瓶，当瓶内空 气温度由270C升高到1270C时，瓶内 假想空间 剩下的空气质量是原来的几分之几？
初状态
解：
末状态
以瓶内原有空气作为研究对象
初状态： P1=P0， V1， T1=300K 末状态： P2=P0， V2， T2=400K ∵p不变
∴
V1 V2 T1 T2
V1 T1 300 3 = V2 T2 400 4 m m ρ2= 余 V1 V2 m 余 V1 3 m V2 4
1×105 × (10+n×0.5)=4×105×5 n=20次
例4、容积为20L的钢瓶内有压强为 3×106Pa的氧气，现设法将氧气分装 解：以钢瓶中原来所有氧气为研究对象 到容积为 5L的原真空小瓶中去，小瓶 P V 设钢瓶容积为 VA，小瓶容积为VB 5Pa，问最多能装 充气后压强为2×10 初状态：p =3×10 Pa，V =V 初状态 多少个小瓶？ P V 末状态 ：p =2×10 Pa，V =V +nV
答案:(1)1.0×105Pa(2)9.1×10-2m
(2007 海南高考)
如图，在大气中有一水平放置的固定圆筒，它由a、 b和c三个粗细不同的部分连接而成，各部分的横截面 积分别为2S、0.5S和S。已知大气压强为p0，温度为T0 两活塞A和B用一根长为4l的不可伸长的轻线相连，把 温度为T0的空气密封在两活塞之间，此时两活塞的位 置如图所示。现对被密封的气体加热，使其温度缓慢 上升到T。若活塞与圆筒壁之间的摩擦可忽略，此时两 活塞之间气体的压强可能为多少？
2.在温度不变的情况下，把一根长100厘米上端 闭的玻璃竖直插入一大水银槽中，管口到槽内 水银面的距离为管长的一半，若大气压为75厘 米水银柱高，求水银进入管内的高度h=？
如图所示,气缸由两个横截面不同的圆筒连接而成.活塞A、B被轻 质刚性细杆连接在一起,可无摩擦移动.A、B的质量分别为mA=12 ㎏,mB=8.0㎏,横截面积分别为SA=4.0×10-2m2.,SB=2.0×10-2m2.一 定质量的理想气体被封闭在两活塞之间,活塞外侧大气压强 p0=1.0×l05Pa.(1)气缸水平放置达到如图(a)所示的平衡状态,求气 体的压强.已知此时气体的体积V1=2.0×10-2m3.现保持温度不变, 将气缸竖直放置,达到平衡后如图(b)所示.与图(a)相比,活塞在气缸 内移动的距离L为多少?重力加速度g取10m/s2.(1999年全国高考试 题)
气体实验定律的应用
(1)应用玻意耳定律解题的一般步骤:
ⅰ) 确定研究对象（一般为密封气体）； ⅱ) 找出状态变化中的两个状态，写状态 参量； ⅲ) 根据状态变化的特征（等温），列方 程 P1V1=P2V2，代数求解。
1、圆筒形汽缸静置于地面上，如图所示， 汽缸筒的质量为M，活塞（连同手柄）的质 量为m，汽缸内部的横截面积为S，大气压 强为P0，平衡时汽缸内的容积为V，现用手 握住活塞手柄缓慢向上提，设汽缸足够长， 在整个上提过程中气体温度不变，并且不计 汽缸内气体的重力及活塞与汽缸壁间的摩擦， 求将汽缸刚提离地面时活塞上升的距离。
2（P2，V2,t2)
（3）变质量问题：向容器中进行多次抽 气或充气属于变质量问题。 解题思路：通过巧妙选取研究对象，化 质量变化为质量不变，进而运用气体实 验定律求解。
变质量问题的处理方法
贮气筒内压缩气体的温度是 27℃，压 强为40atm．从筒中放出一半质量的气 体，并使筒内剩余气体温度降到 12℃．这时剩余气体压强等于多少？
10L,1atm
X,1atm
10L,5atm
BACK
v0
V V
v0
活塞式打气机
活塞式抽气机
例题2：容器的容积为5L，压强为P， 用容积为0.1L的抽气筒向外抽气，在 温度不变的条件下，（1）抽10次后 容器内气体的压强是多大？（2）抽 多少次压强减小到原来压强的一半？
练、容积为5L的篮球内原有空气压强为 2.0×105Pa，现要使球内气体压强增至 4×105Pa，问用容积是0.5L的打气筒打气多 解： 对篮球内原有空气研究，假想作等温变化 少次可达到要求？已知充气过程中气体温度 初状态：pA1=2×105Pa，VA1=5L 5Pa。 不变，大气压强为1.0 × 10 5