2-3气体的等压变化和等容变化(人教版2019选择性必修第三册)(原卷版)

第3节气体的等压变化和等容变化【知识梳理与方法突破】一、气体的等压变化1．盖—吕萨克定律的适用范围压强不太大，温度不太低。原因同查理定律。2．公式变式由eq\f(V1,T1)＝eq\f(V1＋ΔV,T1＋ΔT)得eq\f(V1,T1)＝eq\f(ΔV,ΔT)，所以ΔV＝eq\f(ΔT,T1)V1，ΔT＝eq\f(ΔV,V1)T1，3．等压线(1)V­T图像①意义：反映了一定质量的气体在等压变化中体积与热力学温度T成正比的关系。②图像：过原点的倾斜直线。③特点：斜率越大，压强越小。(2)V­t图像①意义：反映了一定质量的气体在等压变化中体积与摄氏温度t成线性关系。②图像：倾斜直线，延长线与t轴交点为－273.15℃。③特点：连接图像中的某点与(－273.15℃，0)，连线的斜率越大，压强越小。【例1】一定质量的理想气体，在压强不变的情况下，温度由5℃升高到10℃，体积的增量为；温度由10℃升高到15℃，体积的增量为，则（）A． B．C． D．无法确定【针对训练1】如图所示，竖直放置的两端开口的U形管，一段空气柱被水银柱a和水银柱b封闭在右管内，水银柱b的两个水银面的高度差为h。现将U形管放入热水槽中，则系统再度达到平衡的过程中（水银没有溢出，外界大气压保持不变）（）A．空气柱的长度不变B．空气柱的压强不变C．水银柱b左边液面要上升D．水银柱b的两个水银面的高度差h变大二、气体的等容变化1．查理定律的适用条件压强不太大，温度不太低的情况。当温度较低，压强较大时，气体会液化，定律不再适用。2．公式变式由eq\f(p1,T1)＝eq\f(p1＋Δp,T1＋ΔT)得eq\f(p1,T1)＝eq\f(Δp,ΔT)或Δp＝eq\f(ΔT,T1)p1，ΔT＝eq\f(Δp,p1)T1。3．等容线(1)p­T图像①意义：反映了一定质量的气体在等容变化中，压强p与热力学温度T成正比的关系。②图像：过原点的倾斜直线。③特点：斜率越大，体积越小。(2)p­t图像①意义：反映了一定质量的气体在等容变化中，压强p与摄氏温度t的线性关系。②图像：倾斜直线，延长线与t轴交点为－273.15℃。③特点：连接图像中的某点与(－273.15℃，0)连线的斜率越大，体积越小。【例2】某同学在水杯中倒入一半开水后，将杯盖盖上后杯内空气（视为一定质量的理想气体）的温度约为97℃，一段时间后，该同学想喝水时，发现杯盖很难被打开，若此时杯中空气的温度与外部环境温度均为17℃，则下列说法正确的是（）A．杯盖很难被打开的原因是降温后杯内空气的压强大于外界大气压强B．17℃时杯内空气的体积比97℃时的大C．17℃时杯内空气的密度比97℃时的大D．17℃时杯内空气对杯壁单位时间内，单位面积上的碰撞次数比97℃时的少【针对训练2】如图为一定质量的理想气体两次不同体积下的等容变化图线，有关说法正确的是（）A．a点对应的气体分子的数密度大于b点对应的气体分子的数密度B．a点对应的气体状态其体积等于b点对应的气体体积C．由状态a沿直线ab到状态b，气体经历的是等容过程D．由状态a沿直线ab到状态b，气体经历的是等温过程三、理想气体的状态方程1.理想气体状态方程与气体实验定律eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)⇒eq\b\lc\{\rc\(\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。2.理想气体状态变化的图像一定质量的理想气体的状态参量p、V、T可以用图像上的点表示出来，用点到点之间的连线表示气体从一个平衡态(与点对应)到另一个平衡态的变化过程。利用图像对气体状态、状态变化及规律进行分析，是常用的方法。【例3】下列过程可能发生的是（）A．气体的温度变化，但压强、体积保持不变B．气体的温度、压强保持不变，而体积发生变化C．气体的温度保持不变，而压强、体积发生变化D．气体的温度、压强、体积都发生变化【针对训练3】关于一定质量的理想气体的状态变化，下列说法中正确的是（）A．当气体压强不变而温度由100℃上升到200℃时，其体积增大为原来的2倍B．气体由状态1变到状态2时，一定满足方程C．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．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【巩固提升】1．一定质量理想气体的压强与体积关系的图像如图所示，该气体从状态A经历A→B，B→C两个状态变化过程，有关A、B、C三个状态的温度、和的关系，下列说法正确的是（）A． B．C． D．2．如图所示，A、B两容器容积相等，用粗细均匀的细玻璃管连接，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273K，B中气体的温度为293K，如果将它们的温度都升高10K，则水银柱将（）A．向A移动 B．向B移动C．不动 D．不能确定3．如图所示为一定质量的理想气体从状态A沿直线变化到状态B，直线反向延长后过坐标原点，下列说法正确的是（）A．气体变化过程中体积不变B．气体在A状态体积比B状态体积大C．气体变化过程中一定从外界吸热D．气体变化过程中每个分子速率均增大4．如图所示，形汽缸固定在水平地面上，用重力不计的活塞封闭一定质量的气体，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，活塞紧压小挡板，外界大气压强为。现缓慢升高汽缸内气体的温度，则下列能反映汽缸内气体的压强、体积随热力学温度变化的图像是（）A．B．C．D．5．如图所示，一定质量的理想气体，从A状态开始，经历了B、C状态，最后达到D状态，下列判断正确的是（）A．过程温度升高，压强不变 B．过程体积不变，压强变小C．过程体积不变，压强不变 D．过程体积变小，压强变大6．一汽缸竖直放在水平地面上，缸体质量，活塞质量，活塞横截面积，活塞上面的汽缸内封闭了一定质量的理想气体，下面有气孔与外界相通，大气压强。活塞下面与劲度系数的轻弹簧相连，当汽缸内气体温度为时弹簧为自然长度，此时缸内气柱长度，取，活塞不漏气，且与缸壁无摩擦。现给封闭气体加热，则下列说法正确的是（）A．当缸内气柱长度时，缸内气体温度为B．当缸内气柱长度时，缸内气体压强为C．缸内气体温度上升到以上，气体将做等压膨胀D．缸内气体温度上升到以上，气体将做等压膨胀7．如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薄玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定量的理想气体。下列关于该温度计分析的说法正确的是（）A．若外界压强不变，发现玻璃管内水面上升，说明外界温度升高B．若外界压强不变，发现玻璃管内水面上升，说明外界温度降低C．若外界温度不变，发现玻璃管内水面上升，可能外界气体压强增大D．若外界温度不变，发现玻璃管内水面下降，可能外界气体压强增大8．如图，2021年11月8日，王亚平身穿我国自主研发的舱外航天服“走出”太空舱，成为我国第一位在太空“漫步”的女性。舱外航天服密封一定质量的气体，用来提供适合人体生存的气压。王亚平先在节点舱（宇航员出舱前的气闸舱）穿上舱外航天服，航天服密闭气体的体积约为，压强，温度。她穿好航天服后，需要把节点舱的气压不断降低，以便打开舱门。若节点舱气压降低到能打开舱门时，密闭航天服内气