3-第3节-气体的等压变化和等容变化-

第3节气体的等压变化和等容变化学习目标核心素养形成脉络1.知道什么是等压变化，理解盖­吕萨克定律的内容和公式。(重点)2．掌握等压变化的V－T图线、物理意义并会应用。(重点、难点)3．知道什么是等容变化，理解查理定律的内容和公式。(重点)4．掌握等容变化的p－T图线、物理意义并会应用。(重点、难点)5．知道理想气体的含义，了解理想气体状态方程。6．知道气体实验定律的微观解释。一、气体的等压变化1．等压变化一定质量的某种气体，在压强不变的条件下，体积随温度变化的过程。2．盖­吕萨克定律(1)文字表述：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)公式表达：V＝CT(C是常量)或eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)或eq\f(V1,V2)＝eq\f(T1,T2)(V1、T1和V2、T2分别表示气体在不同状态下的体积和热力学温度)。(3)适用条件：气体质量一定，气体压强不变。(4)等压变化的图像：等压线是一条通过坐标原点的倾斜的直线。二、气体的等容变化1．等容变化一定质量的某种气体，在体积不变时，压强随温度变化的过程。2．查理定律(1)文字表述：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)公式表达：p＝CT(C是常量)或eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)或eq\f(p1,p2)＝eq\f(T1,T2)(p1、T1和p2、T2分别表示气体在不同状态下的压强和热力学温度)。(3)图像：从图甲可以看出，在等容变化过程中，压强p与摄氏温度t是一次函数关系，不是简单的正比例关系。但是，如果把图甲中的直线AB延长至与横轴相交，把交点当作坐标原点，建立新的坐标系(如图乙所示)，那么这时的压强与温度的关系就是正比例关系了。图乙坐标原点的意义为气体压强为0时，其温度为0K。可以证明，新坐标原点对应的温度就是0K。(4)适用条件：气体的质量一定，气体的体积不变。三、理想气体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。2．把实际气体看作理想气体的条件理想气体状态方程(1)内容：一定质量的某种理想气体，在从状态1变化到状态2时，尽管p、V、T都可能改变，但是压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。(2)表达式：eq\f(pV,T)＝C(C为常量)或eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)。(3)成立条件：一定质量的理想气体。(4)理想气体状态方程与实验定律的关系eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)⇒eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(T1＝T2时，p1V1＝p2V2（玻意耳定律）,V1＝V2时，\f(p1,T1)＝\f(p2,T2)（查理定律）,p1＝p2时，\f(V1,T1)＝\f(V2,T2)（盖—吕萨克定律）))由此可见，三个气体实验定律是理想气体状态方程的特例。四、气体实验定律的微观解释1．玻意耳定律的微观解释一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能是一定的。在这种情况下，体积减小时，分子的数密度增大，单位时间内、单位面积上碰撞器壁的分子数就多，气体的压强就增大。2．盖­吕萨克定律的微观解释一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的平均动能增大；只有气体的体积同时增大，使分子的数密度减小，才能保持压强不变。3．查理定律的微观解释一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的数密度保持不变。在这种情况下，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强就增大。思维辨析(1)一定质量的气体，等容变化时，气体的压强和温度不一定成正比。()(2)气体的温度升高，气体的体积一定增大。()(3)一定质量的气体，等压变化时，体积与温度成正比。()(4)一定质量的某种气体，在压强不变时，其V－T图像是过原点的直线。()(5)查理定律的数学表达式eq\f(p,T)＝C，其中C是一常量，C是一个与气体的质量、压强、温度、体积均无关的恒量。()(6)实际气体在温度不太高，压强不太大的情况下，可看成理想气体。()提示：(1)√(2)×(3)×(4)√(5)×(6)×深度思考我国民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病，即用一个小罐，将纸燃烧后放入罐内，然后迅速将火罐开口端紧压在人体的皮肤上，待火罐冷却后，火罐就被紧紧地“吸”在皮肤上。你知道其中的原理吗？提示：火罐内的气体体积一定，冷却后气体的温度降低，压强减小，故在大气压力作用下被“吸”在皮肤上。查理定律和盖­吕萨克定律问题导引1．炎热的夏天，给汽车轮胎充气时，一般都不充得太足；给自行车轮胎打气时，也不能打得太足。这是什么原因呢？2．相传三国时期著名的军事家、政治家诸葛亮被司马懿困于平阳，无法派兵出城求救。就在此关键时刻，诸葛亮发明了一种可以升空的信号灯——孔明灯，并成功进行了信号联络，其后终于顺利脱险，试论述孔明灯能够升空的原理。[要点提示]1.轮胎体积一定，由查理定律知，气体压强与热力学温度成正比，当轮胎打足气后，温度升高车胎内压强增大，车胎易胀破。2．孔明灯是利用火焰的热量使容器内的气体等压膨胀，使部分气体从孔明灯内溢出，进而使孔明灯内气体的质量减小，当大气对孔明灯的浮力恰好等于孔明灯的重力时，即达到孔明灯升空的临界条件，若继续升温，孔明灯就能升空了。【核心深化】1．查理定律和盖­吕萨克定律的比较定律查理定律盖­吕萨克定律表达式eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)＝恒量eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)＝恒量成立条件气体的质量一定，体积不变气体的质量一定，压强不变2.查理定律和盖­吕萨克定律的两个重要推论(1)查理定律表示一定质量的某种气体从初状态(p、T)开始发生等容变化，其压强的变化量Δp与温度的变化量ΔT成正比。(2)盖­吕萨克定律表示一定质量的某种气体从初状态(V、T)开始发生等压变化，其体积的变化量ΔV与温度的变化量ΔT成正比。3．利用查理定律和盖­吕萨克定律解题的一般步骤(1)确定研究对象，即被封闭气体。(2)分析被研究气体在状态变化时是否符合定律成立条件。(3)分别找出初、末两状态的参量。(4)根据相应定律列方程求解，并对结果进行讨论。【典题例析】如图所示，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＝2.50kg，横截面积为S1＝80.0cm2，小活塞的质量为m2＝1.50kg，横截面积为S2＝40.0cm2；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为l＝40.0cm，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eq\f(l,2)，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10m/s2。求：(1)在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，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。[思路点拨](1)大活塞与大圆筒底部接触前气体发生等压变化；(2)大活塞与大圆筒底部接触后到汽缸内气体与汽缸外气体温度相等过程中气体发生等容变化。[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＝S2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(l－\f(l,2)))＋S1eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(l,2)))①V2＝S2l②因缸内气体的压强不变。由盖­吕萨克定律有eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)③联立①②④式并代入题给数据得T2＝330K；④(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，由力的平衡条件得(p1－p)S1＝m1g＋m2g＋(p1－p)S2⑤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eq\f(p′,T)＝eq\f(p1,T2)⑥联立③⑤⑥式并代入题给数据得p′＝1.01×105Pa。[答案](1)330K(2)1.01×105Pa【针对训练】1．气体温度计结构如图所示。玻璃测温泡A内充有气体，通过细玻璃管B和水银压强计相连。开始时A处于冰水混合物中，左管C中水银面在O点处，右管D中水银面高出O点h1＝14cm，后将A放入待测恒温槽中，上下移动D，使C中水银面仍在O点处，测得D中水银面高出O点h2＝44cm。求恒温槽的温度(已知外界大气压为1个标准大气压，1标准大气压相当于76cmHg)。解析：设恒温槽的温度为T2，由题意知T1＝273KA内气体发生等容变化，根据查理定律得eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)①p1＝p0＋ph1②p2＝p0＋ph2③联立①②③式，代入数据得T2＝364K(或91℃)。答案：364K(或91℃)2．我国新疆吐鲁番市盛产葡萄干，且葡萄干品质优良，其中一个重要原因，缘于当地昼夜温差大的自然现象。现有一葡萄晾房四壁开孔，如图，房间内晚上温度7℃，中午温度升为37℃，假设大气压强不变。求中午房间内空气质量与晚上房间内空气质量之比。解析：设房间体积为V0，选晚上房间内的空气为研究对象，在37℃时体积变为V1，根据盖­吕萨克定律得eq\f(V1,T1)＝eq\f(V0,T2)，eq\f(V1,273＋37)＝eq\f(V0,273＋7)，V1＝eq\f(31,28)V0，故中午房间内空气质量m与晚上房间内空气质量m0之比：eq\f(m,m0)＝eq\f(ρV0,ρV1)＝eq\f(28,31)。答案：eq\f(28,31)p－T图像与V－T图像问题导引1．对于一定质量的气体，不同等压线的斜率不同。压强关系是怎样的？2．对于一定质量的气体，不同等容线的斜率不同。体积关系是怎样的？[要点提示]1.斜率越大，压强越小。2．斜率越大，体积越小。【核心深化】1．p－T图像与V－T图像的比较p－T图像V－T图像不同点图像纵坐标压强p体积V斜率意义气体质量一定时，斜率越大，体积越小，有V4<V3<V2<V1气体质量一定时，斜率越大，体积越小，有p4<p3<p2<p1相同点(1)都是一条通过原点的倾斜直线(2)横坐标都是热力学温度T(3)都是斜率越大，气体的另外一个状态参量越小2.气体图像相互转换的五条“黄金律”(1)准确理解p－V图像、p－T图像和V－T图像的物理意义和各图像的函数关系，各图像的特点。(2)知道图线上的一个点表示的是一定质量气体的一个平衡状态，知道其状态参量：p、V、T。(3)知道图线上的某一线段表示的是一定质量的气体由一个平衡状态(p、V、T)转化到另一个平衡状态(p′、V′、T′)的过程；并能判断出该过程是等温过程、等容过程还是等压过程。(4)从图像中的某一点(平衡状态)的状态参量开始，根据不同的变化过程，先用相对应的规律计算出下一点(平衡状态)的状态参量，逐一分析计算出各点的p、V、T。(5)根据计算结果在图像中描点，连线作出一个新的图线，并根据相应的规律逐一检查是否有误。【典题例析】如图甲所示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图像。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，并根据图像提供的信息，计算图中TA的温度值。(2)请在图乙坐标系中，画出由状态A经过状态B变为状态C的p－T的图像，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有关坐标值，请写出计算过程。[思路点拨]由图示图像求出气体各状态的状态参量、判断出气体状态变化过程，然后应用气体实验定律求出气体状态参量，再作出图像。[解析](1)由题图甲可以看出，A与B的连线的延长线经过原点O，所以A→B是一个等压变化，即pA＝pB。根据盖­吕萨克定律可知：eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)，即TA＝eq\f(VA,VB)TB＝eq\f(0.4,0.6)×300K＝200K。(2)由题图甲可知，B→C是等容变化，根据查理定律得：eq\f(pB,TB)＝eq\f(pC,TC)，即pC＝eq\f(TC,TB)pB＝eq\f(400,300)·pB＝eq\f(4,3)pB＝eq\f(4,3)pA＝eq\f(4,3)×1.5×105Pa＝2.0×105Pa。可画出由状态A→B→C的p－T图像如图所示。[答案](1)200K(2)见解析【针对训练】3．如图所示，一定质量的气体的状态沿1→2→3→1的顺序循环变化，若用p－V或V－T图像表示这一循环，在下图中表示正确的是()解析：选B。在题图p－T图像中，气体在1→2过程发生的是等容变化，且压强、温度均增大，2→3过程发生的是等温变化，且压强减小、体积增大，3→1过程发生的是等压变化，且温度减小、体积减小，结合各过程状态参量变化特点，可知B正确。理想气体与理想气体状态方程【核心深化】一、理想气体1．理想气体(1)在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体；(2)理想气体是对实际气体的一种科学抽象，就像质点模型一样，是一种理想模型，实际并不存在。2．实际气体可视为理想气体的条件：在温度不低于零下几十摄氏度、压强不超过大气压的几倍的条件下，把实际气体当成理想气体来处理。二、理想气体状态方程的应用要点1．选对象：根据题意，选出所研究的某一部分气体，这部分气体在状态变化过程中，其质量必须保持一定。2．找参量：找出作为研究对象的这部分气体发生状态变化前后的一组p、V、T数值或表达式，压强的确定往往是个关键，常需结合力学知识(如力的平衡条件或牛顿运动定律)才能写出表达式。3．认过程：过程表示两个状态之间的一种变化方式，除题中条件已直接指明外，在许多情况下，往往需要通过对研究对象跟周围环境的相互关系的分析才能确定，认清变化过程是正确选用物理规律的前提。4．列方程：根据研究对象状态变化的具体方式，选用气态方程或某一实验定律，代入具体数值，T必须用热力学温度，p、V的单位需统一，但没有必要统一到国际单位，两边一致即可，最后分析讨论所得结果的合理性及其物理意义。【典题例析】(多选)关于理想气体的性质，下列说法正确的是()A．理想气体是一种假想的物理模型，实际并不存在B．理想气体的存在是一种人为规定，即它是一种严格遵守气体实验定律的气体C．一定质量的理想气体，内能增大，其温度一定升高了D．氦是液化温度最低的气体，任何情况下均可当成理想气体[解析]理想气体是在研究气体的性质过程中建立的一种理想化模型，现实中并不存在，其具备的特性均是人为的规定，A、B正确；对于理想气体，分子间不存在相互作用力，也就没有分子势能，其内能的变化即为分子动能的变化，宏观上表现为温度的变化，C正确；实际中的不易液化的气体，包括液化温度最低的氦气，只有温度不太低、压强不太大的条件下才可当成理想气体，在压强很大和温度很低的情形下，分子的大小和分子间的相互作用力就不能忽略，D错误。[答案]ABC(多选)对于一定质量的气体，当它们的压强和体积发生变化时，以下说法正确的是()A．压强和体积都增大时，其分子平均动能不可能不变B．压强和体积都增大时，其分子平均动能有可能减小C．压强增大，体积减小时，其分子平均动能一定不变D．压强减小，体积增大时，其分子平均动能可能增大[解析]质量一定的气体，压强和体积增大，由eq\f(pV,T)＝C知T将增大，则分子平均动能增大；压强增大体积减小时，由eq\f(pV,T)＝C，知，温度可能变化；压强减小，体积增大时，由eq\f(pV,T)＝C知温度可能增大，A、D正确，B、C错误。[答案]AD【针对训练】4．关于理想气体的状态变化，下列说法中正确的是()A．一定质量的理想气体，当压强不变而温度由100℃上升到200℃时，其体积增大为原来的2倍B．气体由状态1变化到状态2时，一定满足eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)C．一定质量的理想气体体积增大到原来的4倍，可能是压强减半，热力学温度加倍D．一定质量的理想气体压强增大到原来的4倍，可能是体积加倍，热力学温度减半解析：选C。一定质量的理想气体压强不变，体积与热力学温度成正比，温度由100℃上升到200℃时，体积约增大为原来的1.27倍，A错误；理想气体状态方程成立的条件为质量不变，B项缺条件，B错误；由理想气体状态方程eq\f(pV,T)＝恒量可知，C正确，D错误。判断液柱(或活塞)的移动问题问题导引如图所示，容器A和B分别盛有氢气和氧气，用一段竖直细玻璃管连通，管内有一段水银柱将两种温度相同的气体隔开。如果将两气体均降低10℃时，水银柱将怎样移动？[要点提示]向下移动【核心深化】液柱(或活塞)移动问题的分析方法1．假设法用液柱或活塞隔开两部分气体，当气体温度变化时，液体或活塞是否移动？如何移动？此类问题的特点是气体的状态参量p、V、T都发生了变化，直接判断液柱或活塞的移动方向比较困难，通常先进行气体状态的假设，然后应用查理定律可以简单地求解。2．极限法所谓极限法就是将问题推向极端。如在讨论压强大小变化时，将变化较大的压强推向无穷大，而将变化较小的压强推向零。这样使复杂的问题变得简单明了。3．图像法利用p－T图像：先在p－T图线上画出两气体的等容图线，找到它们因温度发生变化而引起的压强变化量Δp，比较两者的Δp或结合受力分析比较ΔpS从而得出结论。【典题例析】如图所示，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，管内水银柱将如何运动？(设原来温度相同)[思路点拨]因为水银柱的移动是由于受力不平衡而引起的，而它的受力改变又是两段空气柱压强增量的不同造成的。所以必须从压强变化入手；先假设水银柱不动，当作等容过程列式判断压强的变化来判断即可。[解析]水银柱原来处于平衡状态，所受合外力为零，即此时两部分气体的压强差Δp＝p1－p2＝h。温度升高后，两部分气体的压强都增大，若Δp1>Δp2，水银柱所受合外力方向向上，应向上移动；若Δp1<Δp2，水银柱向下移动；若Δp1＝Δp2，水银柱不动。所以判断水银柱怎样移动，就是分析其合力方向，即判断两部分气体的压强哪一个增大得多。(1)假设法：假设水银柱不动，两部分气体都做等容变化，分别对两部分气体应用查理定律：上段：eq\f(p2,T2)＝eq\f(p2′,T2′)，所以p2′＝eq\f(T2′,T2)p2，Δp2＝p2′－p2＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(T2′,T2)－1))p2＝eq\f(ΔT2,T2)p2；下段：Δp1＝eq\f(ΔT1,T1)p1.又因为ΔT2＝ΔT1，T1＝T2，p1＝p2＋ph>p2，所以Δp1>Δp2，即水银柱上移。(2)图像法：在同一p－T图上画出两段气柱的等容线，如图所示，因为在温度相同时，p1>p2，得气柱l1等容线的斜率较大，当两气柱升高相同的温度ΔT时，其压强的增量Δp1>Δp2.所以水银柱上移。(3)极限法：由于p2较小，设想p2＝0，即上部为真空，升温则p1增大，水银柱上移，降温则水银柱下降。[答案]水银柱上移【针对训练】5．(多选)如图，竖直放置的均匀等臂U形导热玻璃管两端封闭，管内水银封有A、B两段气柱，左管水银面高于右管水银面，高度差为h，稳定时A、B气柱的压强分别为pA和pB，则()A．若环境温度升高，pA增大，pB减小B．若环境温度降低，稳定后A、B气柱的压强比值增大C．若环境温度升高，稳定后A、B气柱压强变化ΔpA一定小于ΔpBD．若环境温度降低，稳定后A处液面高度变化Δh可能大于eq\f(h,2)解析：选BC。假设若环境温度升高后，h不变化，则气体做等容变化，由查理定律得：eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)，即Δp＝eq\f(p1,T1)ΔT，对两部分气体，由于T1、ΔT相同，pB>pA，则ΔpB>ΔpA，则水银柱向左移动，h增大，A的体积减小，温度升高，由理想气体状态方程可知，A的压强pA增大，由于pB＝pA＋ph，则B的压强也增大，故A错误，C正确；假设若环境温度降低后，Δh不变化，同理可知ΔpB>ΔpA，若温度降低，压强都减小，右边气体压强降得多，则水银柱会向下移动，h将减小，由于pB＝pA＋ph，h减小，B压强减小得多，A压强减小得少，稳定后A、B气柱的压强比值增大，故B正确；假设若环境温度降低，水银柱向下运动，但pAVA>pBVB，所以左侧气体的压强仍然大于右侧的压强，所以稳定后左侧的液面仍然高于右侧的液面，所以Δh小于eq\f(h,2)，故D错误。6．(2020·安徽省滁州市明光中学高二下学期期中)如图所示，A、B两容器容积相等，用粗细均匀的细玻璃管相连，两容器内装有不同气体，细管中央有一段水银柱，在两边气体作用下保持平衡时，A中气体的温度为0℃，B中气体温度为20℃，如果将它们的温度都降低10℃，那么水银柱()A．向A移动 B．向B移动C．不动 D．不能确定解析：选A。假定两个容器的体积不变，即V1、V2不变，所装气体温度分别为273K和293K，当温度降低ΔT时，左边的压强由p1降至p1′，Δp1＝p1－p1′，右边的压强由p2降至p2′，Δp2＝p2－p2′。由查理定律推论得：Δp1＝eq\f(p1,273)ΔT，Δp2＝eq\f(p2,293)ΔT，因为p2＝p1，所以Δp1>Δp2，即水银柱应向A移动。eq\a\vs4\al()如果达到绝对零度，光都会被冻住！我们经常会听到绝对零度的概念，在大多数人的印象里绝对零度难道不是零摄氏度吗？其实绝对零度指的是零下273.15摄氏度，是理论上能够达到的最低温度，所以在物理学中，把零下273.15摄氏度叫作绝对零度。当然绝对零度的概念在我们的现实生活中是不存在的，一直是处在一个理论的阶段，这是一种永远无法达到的极限值。在标准的大气压之下，水的冰点是零摄氏度，当然每种物质的结冰点都是不同的，在同样的标准大气压之下，液氮的结冰点就可以达到零下196摄氏度。那么在宇宙中是否有物质可以达到传说中的绝对零度呢？其实在整个宇宙的空间里面，只要有物质存在就会有运动，而运动就会产生一定的温度，也就是说只要物质越密集，运动得越快，温度也就会越高。宇宙当中看似空无一物，其实也存在着一些我们没有办法观测到的粒子，他们给宇宙带来了一些温度，但是宇宙中没有任何的东西是绝对静止的，所以任何事物都有一定的温度，像我们平时看到一个物体放在那里静止不动，虽然外表看起来好像是静止的，但是它的内部一直是处于运动之中的，只不过这种运动非常缓慢，可以忽略不计，所以这些物体的温度相对来说都比较低。我们遵循爱因斯坦曾经提出过的能量守恒定律，任何物质和能量只能够进行转化，而不会在宇宙当中消失，整个宇宙的空间是永远都不会失去温度的，所以对于我们来说，绝对零度是一个无法达到的极限值。如果绝对零度代表静止，那么光可以达到每秒30万公里的速度，在这个过程中，失去了速度的光达到绝对静止会变成什么样子呢？光在绝对零度被冻住之后，看起来像气体一样，就像是我们用眼睛看不到的气体被蒙上了一层灰尘让它展露在我们面前一样。如果真的实现了绝对零度，对于人类来说可能不是一件好事，因为绝对零度就代表着运动不会发生，温度将会达到最低，所有物质的温度在没有密度、没有运动、没有温度的空间情况下，一切的物理规律将成为摆设。我们的生活也将会发生翻天覆地的变化。绝对零度带来的不仅仅是低温，更重要的是物质的性质会彻底地改变。你觉得如果我们达到绝对零度之后会发生什么呢？1．(等压变化)(多选)如图，竖直放置、开口向上的长试管内用水银密闭一段气体，若大气压强不变，管内气体()A．温度降低，则压强可能增大B．温度升高，则压强可能减小C．温度降低，则压强不变D．温度升高，则体积增大解析：选CD。大气压强不变，水银柱的长度不变，所以封闭的气体的压强不变，A、B错误，C正确；气体做等压变化，温度升高，则体积增大，D正确。2．(等容变化)在冬季，剩有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚后，第二天拔瓶口的软木塞时觉得很紧，不易拔出来，这种现象的主要原因是()A．软木塞受潮膨胀B．瓶口因温度降低而收缩变小C．白天气温升高，大气压强变大D．瓶内气体因温度降低而压强减小解析：选D。冬季气温较低，瓶中的气体在V不变时，因温度T减小而使压强p减小，这样瓶外的大气压力将瓶塞位置下推，使瓶塞盖得紧紧的，所以拔起来就感到很吃力，故D正确。3．(气体实验定律的微观解释的应用)(多选)一定质量的理想气体，经等温压缩，气体的压强增大，用分子动理论的观点分析，这是因为()A．气体分子每次碰撞器壁的平均冲力增大B．单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多C．气体分子的总数增加D．气体分子的密度增大解析：选BD。气体经等温压缩，温度是分子平均动能的标志，温度不变，分子平均动能不变，故气体分子每次碰撞器壁的冲力不变，A错误；由玻意耳定律知气体体积减小、分子密度增加，故单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多，B正确；气体体积减小、密度增大，但分子总数不变，C错误，D正确。4．(p－T图像与V－T图像)如图所示，这是0.3mol的某种气体的压强和温度关系的p－t图线。p0表示1个标准大气压，则在状态B时气体的体积为()A．5.6L B．3.2LC．1.2L D．8.4L解析：选D。此气体在0℃时，压强为标准大气压，所以它的体积应为22.4×0.3L＝6.72L，根据图线所示，从p0到A状态，气体是等容变化，A状态的体积为6.72L，温度为127K＋273K＝400K，从A状态到B状态为等压变化，B状态的温度为227K＋273K＝500K，根据盖­吕萨克定律eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)得，VB＝eq\f(VATB,TA)＝eq\f(6.72×500,400)L＝8.4L。5．(液柱移动问题)如图所示，相同的两支两端开口的直玻璃管A和B，竖直插入同一水银槽中，各用一段水银柱封闭着一定质量、同温度的空气，空气柱长度H1>H2，水银柱长度h1>h2，今使封闭气柱降低相同的温度(大气压保持不变)，则两管中气柱上方水银柱的移动情况是()A．均向下移动，A管移动较多B．均向上移动，A管移动较多C．A管向上移动，B管向下移动D．无法判断解析：选A。封闭气柱均做等压变化，故封闭气柱下端的水银面高度不变，根据盖­吕萨克定律的分比形式ΔV＝eq\f(ΔT,T)V，因A、B管中的封闭气柱初温相同，温度的变化也相同，且ΔT<0，所以ΔV<0，即A、B管中气柱的体积都减小；又因为H1>H2，A管中气柱的体积较大，|ΔV1|>|ΔV2|，A管中气柱体积减小得较多，故A、B两管气柱上方的水银柱均向下移动，且A管中的水银柱下移得较多，故A正确。(建议用时：45分钟)【基础巩固】1．在密封容器中装有某种气体，当温度从50℃升高到100℃时，气体的压强从p1变到p2，则()A．eq\f(p1,p2)＝eq\f(1,2) B．eq\f(p1,p2)＝eq\f(2,1)C．eq\f(p1,p2)＝eq\f(323,373) D．1＜eq\f(p1,p2)＜2解析：选C。由于气体做等容变化，所以eq\f(p1,p2)＝eq\f(T1,T2)＝eq\f(t1＋273K,t2＋273K)＝eq\f(323,373)，故C正确。2．对于一定质量的气体，在压强不变时，体积增大到原来的两倍，则下列说法正确的是()A．气体的摄氏温度升高到原来的两倍B．气体的热力学温度升高到原来的两倍C．温度每升高1K体积增加原来的eq\f(1,273)D．体积的变化量与温度的变化量成反比解析：选B。由盖­吕萨克定律可知A错误，B正确；温度每升高1℃即1K，体积增加0℃体积的eq\f(1,273)，C错误；由盖­吕萨克定律的变形式eq\f(V,T)＝eq\f(ΔV,ΔT)可知D错误。3．某同学家一台新电冰箱能显示冷藏室内的温度。存放食物之前，该同学关闭冰箱密封门并给冰箱通电。若大气压为1.0×105Pa，则通电时显示温度为27℃，通电一段时间后显示温度为6℃，则此时冷藏室中气体的压强是()A．2.2×104Pa B．9.3×105PaC．1.0×105Pa D．9.3×104Pa解析：选D。由查理定律得p2＝eq\f(T2,T1)p1＝eq\f(279,300)×1.0×105Pa＝9.3×104Pa。4．(多选)如图所示的是一定质量的某种气体的等容或等压变化图像，关于这两个图像的正确说法是()A．甲是等压线，乙是等容线B．乙图中p－t线与t轴交点对应的温度是－273.15℃，而甲图中V－t线与t轴的交点不一定是－273.15℃C．由乙图可知，一定质量的气体，在任何情况下都是p与t成直线关系D．乙图表明温度每升高1℃，压强增加相同，但甲图表明随温度的升高压强不变解析：选AD。由查理定律p＝CT＝C(t＋273.15)及盖­吕萨克定律V＝CT＝C(t＋273.15)可知，甲图是等压线，乙图是等容线，故A正确；由“外推法”可知两种图线的反向延长线与t轴的交点温度为－273.15℃，即热力学温度的0K，故B错误；查理定律及盖­吕萨克定律是气体的实验定律，都是在温度不太低、压强不太大的条件下得出的，当压强很大，温度很低时，这些定律就不成立了，故C错误；由于图线是直线，故D正确。5．(多选)(2020·山东省淄川中学段考)如图所示的是一定质量的理想气体的p－V图线，若其状态为A→B→C→A，且A→B等容，B→C等压，C→A等温，则气体在A、B、C三个状态时()A．单位体积内气体的分子数nA＝nB＝nCB．气体分子的平均速率vA＞vB＞vCC．气体分子在单位时间内对器壁单位面积的平均作用力FA＞FB，FB＝FCD．气体分子在单位时间内，对器壁单位面积碰撞的次数是NA＞NB，NA＞NC解析：选CD。由题图可知B→C，气体的体积增大，密度减小，A错误。C→A为等温变化，分子平均速率vA＝vC，B错误。而气体分子对器壁产生作用力，B→C为等压过程，pB＝pC，FB＝FC，由题图知，pA＞pB，则FA＞FB，C正确。A→B为等容降压过程，密度不变，温度降低，NA＞NB，C→A为等温压缩过程，温度不变，密度增大，应有NA＞NC，D正确。6．(多选)某校外学习小组在进行实验探讨，如图所示，在烧瓶上连着一根玻璃管，用橡皮管把它跟一个水银压强计连在一起，在烧瓶中封入了一定质量的理想气体，整个烧瓶浸没在温水中。用这个实验装置来研究一定质量的气体在体积不变时，压强随温度的变化情况。开始时水银压强计U形管两端水银面一样高，在下列几种做法中，能使U形管左侧水银面保持原先位置(即保持瓶内气体体积不变)的是()A．甲同学：把烧瓶浸在热水中，同时把A向下移B．乙同学：把烧瓶浸在热水中，同时把A向上移C．丙同学：把烧瓶浸在冷水中，同时把A向下移D．丁同学：把烧瓶浸在冷水中，同时把A向上移解析：选BC。浸在热水中，温度升高，p＝p0＋h，上移A管保持体积不变；浸在冷水中，温度降低，p＝p0－h，下移A管保持体积不变。7．灯泡内充有氮氩混合气体，如果要使灯泡内的混合气体在500℃时的压强不超过1atm，在20℃下充气，灯泡内气体的压强至多能充到多少？解析：以灯泡内气体为研究对象，温度升高时体积不变，初状态为20℃，末状态温度为500℃，压强为1atm。应用查理定律即可求出初状态的压强。则以灯泡内气体为研究对象，由查理定律可得eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)，可求得p1＝eq\f(T1,T2)p2把T1＝(273＋20)K＝293K，T2＝(273＋500)K＝773K和p2＝1atm代入得p1＝eq\f(293,773)×1atm＝0.38atm。答案：0.38atm【能力提升】8．如图所示，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，使得活塞向下移动一段距离L，同时水银柱将向下缓慢移动一段距离H，在此过程中温度不变，则有()A．L>H B．L<HC．L＝H D．无法判断解析：选A。题目没说压力多大，不妨设其为无穷大，这时空气柱的体积几乎都被压缩为零。显然，活塞移动的距离要比水银柱移动的距离多A部分空气柱的长度，即L比H大。9．(2020·江苏省常州期中)如图所示的是一定质量的气体从状态A经B到状态C的V－T图像，由图像可知()A．pA>pB B．pC<pBC．VA<VB D．TA<TB解析：选D。由V－T图像可以看出由A→B是等容过程，TB>TA，故pB>pA，A、C错误，D正确；由B→C为等压过程，pB＝pC，B错误。10．(多选)(2020·重庆一中检测)如图所示，竖直放置的导热汽缸