2-3氣體的等壓變化和等容變化(人教版2019選擇性必修第三冊(cè))(原卷版)

第3節(jié)氣體的等壓變化和等容變化【知識(shí)梳理與方法突破】一、氣體的等壓變化1．蓋—呂薩克定律的適用范圍壓強(qiáng)不太大，溫度不太低。原因同查理定律。2．公式變式由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．等壓線(1)V-T圖像①意義：反映了一定質(zhì)量的氣體在等壓變化中體積與熱力學(xué)溫度T成正比的關(guān)系。②圖像：過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線。③特點(diǎn)：斜率越大，壓強(qiáng)越小。(2)V-t圖像①意義：反映了一定質(zhì)量的氣體在等壓變化中體積與攝氏溫度t成線性關(guān)系。②圖像：傾斜直線，延長(zhǎng)線與t軸交點(diǎn)為－273.15℃。③特點(diǎn)：連接圖像中的某點(diǎn)與(－273.15℃，0)，連線的斜率越大，壓強(qiáng)越小。【例1】一定質(zhì)量的理想氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，溫度由5℃升高到10℃，體積的增量為；溫度由10℃升高到15℃，體積的增量為，則（）A． B．C． D．無(wú)法確定【針對(duì)訓(xùn)練1】如圖所示，豎直放置的兩端開(kāi)口的U形管，一段空氣柱被水銀柱a和水銀柱b封閉在右管內(nèi)，水銀柱b的兩個(gè)水銀面的高度差為h?，F(xiàn)將U形管放入熱水槽中，則系統(tǒng)再度達(dá)到平衡的過(guò)程中（水銀沒(méi)有溢出，外界大氣壓保持不變）（）A．空氣柱的長(zhǎng)度不變B．空氣柱的壓強(qiáng)不變C．水銀柱b左邊液面要上升D．水銀柱b的兩個(gè)水銀面的高度差h變大二、氣體的等容變化1．查理定律的適用條件壓強(qiáng)不太大，溫度不太低的情況。當(dāng)溫度較低，壓強(qiáng)較大時(shí)，氣體會(huì)液化，定律不再適用。2．公式變式由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．等容線(1)p-T圖像①意義：反映了一定質(zhì)量的氣體在等容變化中，壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T成正比的關(guān)系。②圖像：過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線。③特點(diǎn)：斜率越大，體積越小。(2)p-t圖像①意義：反映了一定質(zhì)量的氣體在等容變化中，壓強(qiáng)p與攝氏溫度t的線性關(guān)系。②圖像：傾斜直線，延長(zhǎng)線與t軸交點(diǎn)為－273.15℃。③特點(diǎn)：連接圖像中的某點(diǎn)與(－273.15℃，0)連線的斜率越大，體積越小?！纠?】某同學(xué)在水杯中倒入一半開(kāi)水后，將杯蓋蓋上后杯內(nèi)空氣（視為一定質(zhì)量的理想氣體）的溫度約為97℃，一段時(shí)間后，該同學(xué)想喝水時(shí)，發(fā)現(xiàn)杯蓋很難被打開(kāi)，若此時(shí)杯中空氣的溫度與外部環(huán)境溫度均為17℃，則下列說(shuō)法正確的是（）A．杯蓋很難被打開(kāi)的原因是降溫后杯內(nèi)空氣的壓強(qiáng)大于外界大氣壓強(qiáng)B．17℃時(shí)杯內(nèi)空氣的體積比97℃時(shí)的大C．17℃時(shí)杯內(nèi)空氣的密度比97℃時(shí)的大D．17℃時(shí)杯內(nèi)空氣對(duì)杯壁單位時(shí)間內(nèi)，單位面積上的碰撞次數(shù)比97℃時(shí)的少【針對(duì)訓(xùn)練2】如圖為一定質(zhì)量的理想氣體兩次不同體積下的等容變化圖線，有關(guān)說(shuō)法正確的是（）A．a(chǎn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的氣體分子的數(shù)密度大于b點(diǎn)對(duì)應(yīng)的氣體分子的數(shù)密度B．a(chǎn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的氣體狀態(tài)其體積等于b點(diǎn)對(duì)應(yīng)的氣體體積C．由狀態(tài)a沿直線ab到狀態(tài)b，氣體經(jīng)歷的是等容過(guò)程D．由狀態(tài)a沿直線ab到狀態(tài)b，氣體經(jīng)歷的是等溫過(guò)程三、理想氣體的狀態(tài)方程1.理想氣體狀態(tài)方程與氣體實(shí)驗(yàn)定律eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)?eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(T1＝T2時(shí)，p1V1＝p2V2(玻意耳定律),V1＝V2時(shí)，\f(p1,T1)＝\f(p2,T2)(查理定律),p1＝p2時(shí)，\f(V1,T1)＝\f(V2,T2)(蓋—呂薩克定律)))由此可見(jiàn)，三個(gè)氣體實(shí)驗(yàn)定律是理想氣體狀態(tài)方程的特例。2.理想氣體狀態(tài)變化的圖像一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)參量p、V、T可以用圖像上的點(diǎn)表示出來(lái)，用點(diǎn)到點(diǎn)之間的連線表示氣體從一個(gè)平衡態(tài)(與點(diǎn)對(duì)應(yīng))到另一個(gè)平衡態(tài)的變化過(guò)程。利用圖像對(duì)氣體狀態(tài)、狀態(tài)變化及規(guī)律進(jìn)行分析，是常用的方法?！纠?】下列過(guò)程可能發(fā)生的是（）A．氣體的溫度變化，但壓強(qiáng)、體積保持不變B．氣體的溫度、壓強(qiáng)保持不變，而體積發(fā)生變化C．氣體的溫度保持不變，而壓強(qiáng)、體積發(fā)生變化D．氣體的溫度、壓強(qiáng)、體積都發(fā)生變化【針對(duì)訓(xùn)練3】關(guān)于一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)變化，下列說(shuō)法中正確的是（）A．當(dāng)氣體壓強(qiáng)不變而溫度由100℃上升到200℃時(shí)，其體積增大為原來(lái)的2倍B．氣體由狀態(tài)1變到狀態(tài)2時(shí)，一定滿足方程C．氣體體積增大到原來(lái)的4倍，可能是壓強(qiáng)減半，熱力學(xué)溫度加倍D．氣體壓強(qiáng)增大到原來(lái)的4倍，可能是體積加倍，熱力學(xué)溫度減半【鞏固提升】1．一定質(zhì)量理想氣體的壓強(qiáng)與體積關(guān)系的圖像如圖所示，該氣體從狀態(tài)A經(jīng)歷A→B，B→C兩個(gè)狀態(tài)變化過(guò)程，有關(guān)A、B、C三個(gè)狀態(tài)的溫度、和的關(guān)系，下列說(shuō)法正確的是（）A． B．C． D．2．如圖所示，A、B兩容器容積相等，用粗細(xì)均勻的細(xì)玻璃管連接，兩容器內(nèi)裝有不同氣體，細(xì)管中央有一段水銀柱，在兩邊氣體作用下保持平衡時(shí)，A中氣體的溫度為273K，B中氣體的溫度為293K，如果將它們的溫度都升高10K，則水銀柱將（）A．向A移動(dòng) B．向B移動(dòng)C．不動(dòng) D．不能確定3．如圖所示為一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A沿直線變化到狀態(tài)B，直線反向延長(zhǎng)后過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是（）A．氣體變化過(guò)程中體積不變B．氣體在A狀態(tài)體積比B狀態(tài)體積大C．氣體變化過(guò)程中一定從外界吸熱D．氣體變化過(guò)程中每個(gè)分子速率均增大4．如圖所示，形汽缸固定在水平地面上，用重力不計(jì)的活塞封閉一定質(zhì)量的氣體，已知汽缸不漏氣，活塞移動(dòng)過(guò)程中與汽缸內(nèi)壁無(wú)摩擦。初始時(shí)，活塞緊壓小擋板，外界大氣壓強(qiáng)為?，F(xiàn)緩慢升高汽缸內(nèi)氣體的溫度，則下列能反映汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)、體積隨熱力學(xué)溫度變化的圖像是（）A．B．C．D．5．如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體，從A狀態(tài)開(kāi)始，經(jīng)歷了B、C狀態(tài)，最后達(dá)到D狀態(tài)，下列判斷正確的是（）A．過(guò)程溫度升高，壓強(qiáng)不變 B．過(guò)程體積不變，壓強(qiáng)變小C．過(guò)程體積不變，壓強(qiáng)不變 D．過(guò)程體積變小，壓強(qiáng)變大6．一汽缸豎直放在水平地面上，缸體質(zhì)量，活塞質(zhì)量，活塞橫截面積，活塞上面的汽缸內(nèi)封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，下面有氣孔與外界相通，大氣壓強(qiáng)?；钊旅媾c勁度系數(shù)的輕彈簧相連，當(dāng)汽缸內(nèi)氣體溫度為時(shí)彈簧為自然長(zhǎng)度，此時(shí)缸內(nèi)氣柱長(zhǎng)度，取，活塞不漏氣，且與缸壁無(wú)摩擦?，F(xiàn)給封閉氣體加熱，則下列說(shuō)法正確的是（）A．當(dāng)缸內(nèi)氣柱長(zhǎng)度時(shí)，缸內(nèi)氣體溫度為B．當(dāng)缸內(nèi)氣柱長(zhǎng)度時(shí)，缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)為C．缸內(nèi)氣體溫度上升到以上，氣體將做等壓膨脹D．缸內(nèi)氣體溫度上升到以上，氣體將做等壓膨脹7．如圖為伽利略設(shè)計(jì)的一種測(cè)溫裝置示意圖，玻璃管的上端與導(dǎo)熱良好的薄玻璃泡連通，下端插入水中，玻璃泡中封閉有一定量的理想氣體。下列關(guān)于該溫度計(jì)分析的說(shuō)法正確的是（）A．若外界壓強(qiáng)不變，發(fā)現(xiàn)玻璃管內(nèi)水面上升，說(shuō)明外界溫度升高B．若外界壓強(qiáng)不變，發(fā)現(xiàn)玻璃管內(nèi)水面上升，說(shuō)明外界溫度降低C．若外界溫度不變，發(fā)現(xiàn)玻璃管內(nèi)水面上升，可能外界氣體壓強(qiáng)增大D．若外界溫度不變，發(fā)現(xiàn)玻璃管內(nèi)水面下降，可能外界氣體壓強(qiáng)增大8．如圖，2021年11月8日，王亞平身穿我國(guó)自主研發(fā)的艙外航天服“走出”太空艙，成為我國(guó)第一位在太空“漫步”的女性。艙外航天服密封一定質(zhì)量的氣體，用來(lái)提供適合人體生存的氣壓。王亞平先在節(jié)點(diǎn)艙（宇航員出艙前的氣閘艙）穿上艙外航天服，航天服密閉氣體的體積約為，壓強(qiáng)，溫度。她穿好航天服后，需要把節(jié)點(diǎn)艙的氣壓不斷降低，以便打開(kāi)艙門(mén)。若節(jié)點(diǎn)艙氣壓降低到能打開(kāi)艙門(mén)時(shí)，密閉航天服內(nèi)氣