高一物理气体状态方程.docx

1、高一物理气体状态方程高一物理气体状态方程 知识精解一气体压强的计算气体压强的确定要根据气体所处的外部条件，往往需要利用跟气体接触的液柱和活塞等物体的受力情况和运动情况计算几种常见情况的压强计算：1封闭在容器内的气体，各处压强相等如容器与外界相通，容器内外压强相等2帕斯卡定律：加在密闭静止液体上的压强，能够大小不变地由液体向各个方向传递3连通器原理：在连通器中，同一种液体（中间液体不间断）的同一水平面上的压强是相等的4液柱封闭的气体：取一液柱为研究对象；分析液柱受力情况，根据物体的运动情况，利用力的平衡方程（或动力学方程）求解5固体封闭的气体：取固体为研究对象；分析固体受力情况，根据物体的运动情

2、况，利用力的平衡方程（或动力学方程）求解二气体的图象1气体等温变化的P-V图象（1）、如图所示，关于图象的几点说明平滑的曲线是双曲线的一支，反应了在等温情况下，一定质量的气体压强跟体积成反比的规律图线上的点，代表的是一定质量气体的一个状态这条曲线表示了一定质量的气体由一个状态变化到另一个状态的过程，这个过程是一个等温过程，因此这条曲线也叫等温线（2）、如图所示，各条等温线都是双曲线，且离开坐标轴越远的图线表示PV值越大，气体的温度越高，即T1T2T3 2等容线反应了一定质量的气体在体积不变时，压强随温度的变化关系，如图所示是P-t图线，图线与t轴交点的温度是-273，从图中可以看出P与t是一次

3、函数关系，但不成正比，由于同一温度下，同一气体的体积大时压强小，所以V1V2，如图所示P-T图线，这时气体的压强P与温度T是正比例关系，坐标原点的物理意义是“P=0时，T=0”坐标原点的温度就是热力学温度的0K由PV/T=C得P/T=C/V可知，体积大时对应的直线斜率小，所以有V1V23等压线反映了一定质量的气体在压强不变时，体积随温度的变化关系，如图所示，V-t图线与t轴的交点是-273，从图中可以看出，发生等压变化时，V与t不成正比，由于同一气体在同一温度下体积大时压强小，所以P1P2如图所示，V-T图线是延长线过坐标原点的直线由PV/T=C得V/T=C/P可知，压强大时对应的直线斜率小，

4、所以有P1P2 经典例题题型一：气体压强的计算【例1】右图中气缸静止在水平面上，缸内用活塞封闭一定质量的空气活塞的的质量为m，横截面积为S，下表面与水平方向成角，若大气压为P0，求封闭气体的压强P 解析 取活塞为对象进行受力分析，关键是气体对活塞的压力方向应该垂直与活塞下表面而向斜上方，与竖直方向成角，接触面积也不是S而是S1=S/cos取活塞为对象进行受力分析如图，由竖直方向受力平衡方程得pS1cos=mg+p0S，且S1=S/cos 解得p=p0+mg/S点评 气体对活塞的压力一定与物体表面垂直，而不是竖直向上题型二：实验定律的定性分析【例2】如图所示，把装有气体的上端封闭的玻璃管竖直插入

5、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 常用假设法来分析，即假设一个参量不变，看另两个参量变化时的关系，由此再来确定假定不变量是否变化、如何变化假设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

6、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增大题型三：实验定律的定量计算【例3】一根两端开口、粗细均匀的细玻璃管，长L=30cm，竖直插入水银槽中深h0=10cm处，用手指按住上端，轻轻提出水银槽，并缓缓倒转，则此时管内封闭空气柱多长？已知大气压P0=75cmHg解析插入水银槽中按住上端后，管内封闭了一定质量气体，轻轻提出水银槽直立在空气中时，有一部分水银会流出，被封闭的空气柱长度和压强都会发生变化倒转后，水银柱长度不变，被封闭气体柱长度和压强又发生了变化所以，管内封闭气体经历了三个状态由于“轻轻提出”、“缓缓倒转”，可认为温度不

7、变，因此可由玻意耳定律列式求解【解】取封闭的气体为研究对象则气体所经历的三个状态的状态参量为：初始状态：P1=75 cmHg，V1=L1S=20S cm3 中间状态：P2=75-h cmHg，V2=L2S=(30-h)S cm3最终状态：P3=75+h cmHg，V3=L3S cm3提出过程中气体的温度不变，由玻意耳定律：p1V1=p2V2即 7520S=（75-h）（30-h）S取合理解 h=7.7cm倒转过程中气体的温度不变，由玻意耳定律：p1V1=p3V3即 7520S=（75+h）L3S【点评】必须注意题中隐含的状态，如果遗漏了这一点，将无法正确求解题型四：气体状态方程的应用【例4】如

8、图所示，用销钉将活塞固定，A、B两部分体积比为21，开始时，A中温度为127，压强为1.8 atm，B中温度为27，压强为1.2atm将销钉拔掉，活塞在筒内无摩擦滑动，且不漏气，最后温度均为27，活塞停止，求气体的压强解析 取A部分气体为研究对象初态：p11.8atm，V12V，T1400K， 末态：取B部分气体为研究对象初态：p21.2 atm，V2V，T2300K， 末态：p2p，V2，T2300KV1V23V将数据代入联解得p1.3atm【点评】此题中活塞无摩擦移动后停止，A、B部分气体压强相等，这是隐含条件，两部分气体还受到容器的几何条件约束发掘题中的隐含条件是顺利解题的关键题型五：图

9、象问题的应用【例5】如图是一定质量的理想气体由状态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1.5105Pa.（1）说出A到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，作出由状态A经过状态B变为状态C的P-T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 解析 从A到B是等压变化，从B到C是等容变化（1）由图甲可以看出，A与B的连线的延长线过原点O，所以从A到B是一个等压变化，即PA=PB根据盖吕萨克定律可得VA/TA=VB/TB所以（2）由图甲可以看出，从B到C是一个等容变化，根据查理定

10、律得 PB/TB=PC/TC所以则可画出由状态A经B到C的PT图象如图所示【点评】在不同的图象中，只能表达两个状态参量的关系，第三个参量可通过状态方程或气体实验定律求得 课堂练习1下列说法中正确的是（ ）A一定质量的气体被压缩时，气体压强不一定增大 B. 一定质量的气体温度不变压强增大时，其体积也增大C. 气体压强是由气体分子间的斥力产生的 D. 在失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁没有压强2一定质量的理想气体做等温膨胀时,下列说法中正确的是( )A气体对外做正功,内能将减小B气体吸热,外界对气体做负功C分子平均动能增大,但单位体积的分子数减少,气体压强不变D分子平均动能不变,但单位体积的分

11、子数减少,气体压强降低3封闭在气缸内一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时，以下说法正确的是( ) 气体的密度增大 气体的压强增大气体分子的平均动能减小 每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多4下列说法正确的是 ( )A气体的温度升高时，并非所有分子的速率都增大 B盛有气体的容器作减速运动时，容器中气体的内能随之减小 C理想气体在等容变化过程中，气体对外不做功，气体的内能不变 D一定质量的理想气体经等温压缩后， 其压强一定增大5一定质量的理想气体,保持压强不变，当温度为273时，体积是2升；当温度有升高了273时，气体的体积应是（ ）A3升 B4升 C5升 D6升 6如图所示，质量一

12、定的理想气体V-t图中两条等压线若V22V1，则两直线上M、N两点的气体压强，密度的关系为（ ）APMPN，MN BPM2PN，M2NCPMPN/2，MN/2 DPMPN/2，M2N7一个绝热的气缸内密封有一定质量的理想气体，气体压强为P、体积为V现用力迅速拉动活塞，使气体体积膨胀到2V则（ ） A缸内气体压强大于P/2 B缸内气体压强小于P/2C外界对气体做功 D气体对外界做功8一定质量的理想气体经历如图所示的一系列过程，ab、bc、cd和da这四段过程在pT图上都是直线段，其中ab的延长线通过坐标原点O，bc垂直于ab，而cd平行于ab由图可以判断（ ）Aab过程中气体体积不断减小Bbc过

13、程中气体体积不断减小Ccd过程中气体体积不断增大Dda过程中气体体积不断增大 9如图所示，均匀玻璃管开口向上竖直放置，管内有两段水银柱，封闭着两段空气柱，两段空气柱长度之比L2：L12：1，两水银柱长度之比为LA：LBl：2，如果给它们加热，使它们升高相同的温度，又不使水银溢出，则两段空气柱后来的长度之比（ ）A. B. C. D.以上结论都有可能 10一定质量的理想气体,当它发生如图所示的状态变化时,哪一个状态变化过程中,气体吸收热量全部用来对外界做功( )A.由A至B状态变化过程B.由B至C状态变化过程C. 由C至D状态变化过程D.由D至A状态变化过程11一定质量的理想气体处于某一初始状态

14、，现要使它的温度经过状态变化后，回到初始状态的温度，用下列哪个过程可以实现( )A先保持压强不变而使体积膨胀，接着保持体积不变而减小压强B先保持压强不变而使体积减小，接着保持体积不变而减小压强C先保持体积不变而增大压强，接着保持压强不变而使体积膨胀D 先保持体积不变而减少压强，接着保持压强不变而使体积减小12如图为0.2mol某种气体的压强与温度关系图中p0为标准大气压气体在B状态时的体积是_L13竖直平面内有右图所示的均匀玻璃管，内用两段水银柱封闭两段空气柱a、b，各段水银柱高度如图所示大气压为p0，求空气柱a、b的压强各多大？14一根两端封闭，粗细均匀的玻璃管，内有一小段水银柱把管内空气柱分成a、b两部分，倾斜放置时，上、下两段空气柱长度之比La/Lb=2当两部分气体的温度同时升高时，水银柱将如何移动？15.如图所示，内径均匀的U型玻璃管竖直放置，截面积为5cm2，管右侧上端封闭，左侧上端开口，内有用细线栓住的活塞两管中分别封入L=11cm的空气柱A和B，活塞上、下气体压强相等为76cm水银柱产生的压强，这时两管内的水银面的高度差h=6cm，现将活塞用细线缓慢地向上拉，使两管内水银面相平求：（1）活塞向上移动的距离是多少？（2）需用多大拉力才能使活塞静止在这个位置上？16、一定质量的理想