高中物理必备知识点 气体的等容变化和等压变化.doc

气体的等容变化和等压变化在物理学中，当需要研究三个物理量之间的关系时，往往采用“控制变量法”保持一个量不变，研究其它两个量之间的关系，然后综合起来得出所要研究的几个量之间的关系。 一、气体的等容变化：1、等容变化：当体积(v)保持不变时, 压强(p)和温度(t)之间的关系。2、查理定律：一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度每升高（或降低） 1，增加（或减少）的压强等于它0时压强的1/273或一定质量的某种气体,在体积保持不变的情况下, 压强p与热力学温度t成正比. 3、公式：4、查理定律的微观解释：一定质量（m）的气体的总分子数（n）是一定的，体积（v）保持不变时，其单位体积内的分子数（n）也保持不变，当温度（t）升高时，其分子运动的平均速率（v）也增大，则气体压强（p）也增大；反之当温度（t）降低时，气体压强（p）也减小。这与查理定律的结论一致。二、气体的等压变化：1、等压变化：当压强(p) 保持不变时,体积(v)和温度(t)之间的关系.2、盖吕萨克定律：一定质量的气体，在压强不变的情况下，温度每升高（或降低） 1，增加（或减少）的体积等于它0时体积的1/273或一定质量的某种气体,在压强p保持不变的情况下, 体积v与热力学温度t成正比.3、公式：4、盖吕萨克定律的微观解释：一定质量（m）的理想气体的总分子数（n）是一定的，要保持压强（p）不变，当温度（t）升高时，全体分子运动的平均速率v会增加，那么单位体积内的分子数（n）一定要减小（否则压强不可能不变），因此气体体积（v）一定增大；反之当温度降低时，同理可推出气体体积一定减小三、气态方程一定质量的理想气体的压强、体积的乘积与热力学温度的比值是一个常数。 n为气体的摩尔数，r为普适气体恒量063.上海市南汇区2008年第二次模拟考试t()p(pa)0t01a由查理定律可知，一定质量的理想气体在体积不变时，它的压强随温度变化关系如图中实线表示。把这个结论进行合理外推，便可得出图中t0；如果温度能降低到t0，那么气体的压强将减小到 pa。答：273、0025.上海黄浦区08年1月期终测评15一定质量的理想气体在等容变化过程中测得，气体在0时的压强为po， 10时的压强为p10，则气体在21时的压强在下述各表达式中正确的是 ( a d )a b c d mna 033.上海嘉定区2007学年上学期高三调研5、如图所示，a端封闭有气体的u形玻璃管倒插入水银槽中，当温度为t1时，管中水银面处在m处，温度为t2时，管中水银面处在n处，且m、n位于同一高度，若大气压强不变，则：（ a d ）a. 两次管中气体压强相等b. t1时管中气体压强小于t2时管中气体压强c. t1t2039.08年深圳市高三年级第一次调研考试12对于一定质量的理想气体，可能发生的过程是 ( c )a压强和温度不变，体积变大b温度不变，压强减少，体积减少c体积不变，温度升高，压强增大，d压强增大，体积增大，温度降低047.08年福建省毕业班质量检查17如图所示，导热性能良好的气缸开口向下，缸内用一活塞封闭一定质量的气体，活塞在气缸内可以自由滑动且不漏气，其下方用细绳吊着一重物，系统处于平衡状态。现将细绳剪断，从剪断细绳到系统达到新的平衡状态的过程可视为一缓慢过程，在这一过程中气缸内 ( b )a气体从外界吸热b单位体积的气体分子数变大c气体分子平均速率变大 d单位时间单位面积器壁上受到气体分子撞击的次数减少030.扬州市07-08学年度第一学期期末调研试卷12.（2）(6分)在图所示的气缸中封闭着温度为100的空气, 一重物用绳索经滑轮与缸中活塞相连接, 重物和活塞均处于平衡状态, 这时活塞离缸底的高度为10 cm,如果缸内空气变为0, 问: 重物是上升还是下降？这时重物将从原处移动多少厘米?(设活塞与气缸壁间无摩擦)解: 缸内气体温度降低, 压强减小, 故活塞下移, 重物上升.分析可知缸内气体作等压变化. 设活塞截面积为s cm2, 气体初态体积v1=10s cm3, 温度t1=373 k, 末态温度t2=273 k, 体积设为v2=hscm3 (h为活塞到缸底的距离)据 可得h =7.4 cm则重物上升高度h=107.4=2.6 cm024.上海市徐汇区07年第一学期期末试卷10如图所示，一竖直放置的气缸由两个截面积不同的圆柱构成，各有一个活塞且用细杆相连，上、下分别封有两部分气体a和b，两活塞之间是真空，原来活塞恰好静止，两部分气体的温度相同，现在将两部分气体同时缓慢升高相同温度，则（ b c ）（a）两活塞将静止不动（b）两活塞将一起向上移动（c）a气体的压强改变量比b气体的压强改变量大（d）无法比较两部分气体的压强改变量的大小图（甲）a图（乙）b054.08年北京市海淀区一模试卷14. 如图所示，内壁光滑的绝热气缸竖直立于地面上，绝热活塞将一定质量的气体封闭在气缸中，活塞静止时处于a位置。现将一重物轻轻地放在活塞上，活塞最终静止在b位置。若除分子之间相互碰撞以外的作用力可忽略不计，则活塞在b位置时与活塞在a位置时相比较 （ d ） a气体的温度可能相同 b气体的内能可能相同 c单位体积内的气体分子数不变 d单位时间内气体分子撞击单位面积气缸壁的次数一定增多gk004.2008年高考物理上海卷13如图所示，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，右管有一段高为h的水银柱，中间封有一段空气。则h（a c d）（a）弯管左管内外水银面的高度差为h（b）若把弯管向上移动少许，则管内气体体积增大（c）若把弯管向下移动少许，右管内的水银柱沿管壁上升（d）若环境温度升高，右管内的水银柱沿管壁上升解析：封闭气体的压强等于大气压与水银柱产生压强之差，故左管内外水银面高度差也为h，a对；弯管上下移动，封闭气体温度和压强不变，体积不变，b错c对；环境温度升高，封闭气体体积增大，则右管内的水银柱沿管壁上升，d对。ab063.上海市南汇区2008年第二次模拟考试21（10分）如图，水平放置的汽缸内壁光滑，一个不导热的活塞将汽缸内的气体分为a、b两部分，两部分气体可以分别通过放在其中的电热丝加热。开始时，a气体的体积是b的一半，a气体的温度是17c，b气体的温度是27c，活塞静止。现缓慢加热汽缸内气体， 使a、b两部分气体的温度都升高10c，在此过程中活塞向哪个方向移动？某同学是这样解答的：先设法保持a、b气体的体积不变，由于两部分气体原来的压强相等，温度每升高1c，压强就增加原来的1/273，因此温度都升高10c，两边的压强还相等，故活塞不移动。你认为该同学的思路是否正确？如果认为正确，请列出公式加以说明；如果认为不正确，请指出错误之处，并确定活塞的移动方向。解：该同学思路不正确。（2分）在体积不变的情况下，一定质量的理想气体温度每升高1c，压强就增加0c时压强的1/273，而现在a、b的温度不同而压强相等，说明0c时它们的压强不相等，因此升高相同的温度后，最后的压强不等。（3分）设想先保持a、b的体积不变，当温度分别升高10c时，对a有（1分） （1分）同理，对b有（1分）由于papb，（1分） 所以papb故活塞向右移动。（1分）按其他思路求解，也按相应步骤给分。30032.上海虹口区2007学年度第一学期期终教学检测20、（10分）如图所示，气缸内封闭有一定质量的理想气体，当时温度为0，大气压为1atm(设其值为105pa)、气缸横截面积为500cm2，活塞重为5000n。则：（1）气缸内气体压强为多少？（2）如果开始时内部被封闭气体的总体积为汽缸上部体积为，并且汽缸口有个卡环可以卡住活塞，使之只能在汽缸内运动，所有摩擦不计。现在使气缸内的气体加热至273，求气缸内气体压强又为多少？解：(1)由受力平衡可知： 3分(2)缸内气体先做等压变化，活塞将运动到卡环处就不再运动，设此时温度为t1 有 3分 所以 1分 接下来继续升温，气缸内气体将做等体积变化，设所求压强为p2，故有 1分 代入可得 2分033.上海嘉定区2007学年上学期高三调研ba19、（10分）如图所示，上端开口的光滑圆柱形气缸竖直放置，截面积为40cm2的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体a封闭在气缸内。在气缸内距缸底60cm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p0（p0=1.0105 pa为大气压强），温度为300k。现缓慢加热汽缸内气体，当温度为330k，活塞恰好离开a、b；当温度为360k时，活塞上升了4cm。求：(1)活塞的质量。(2)物体a的体积。解：设物体a的体积为v，气体的状态参量为： （1分） （2分） （1分）气体从状态1到状态2为等容过程： （2分） 代入数据得m=4kg （1分）气体从状态2到状态3为等压过程： （2分） 代入数据得 （1分）031.上海市静安区07-08学年第一学期期末检测20、（12分）一根两端开口、粗细均匀的长直玻璃管横截面积为s210-3m2，竖直插入水面足够宽广的水中。管中有一个质量为m0.4kg的密闭活塞，封闭一段长度为l066cm的气体，气体温度t0=300k，如图所示。开始时，活塞处于静止状态，不计活塞与管壁间的摩擦。外界大气压强p01.0105pa，水的密度1.0103kg/m3。试问：（1）开始时封闭气体的压强多大？l0（2）现保持管内封闭气体温度不变，用竖直向上的力f缓慢地拉动活塞。当活塞上升到某一位置时停止移动，此时f6.0n，则这时管内外水面高度差为多少？管内气柱长度多大？（3）再将活塞固定住，改变管内气体的温度，使管内外水面相平，此时气体的温度是多少？解：（12分）（1）当活塞静止时，（2分）（2）当f=6.0n时，有：（2分）管内外液面的高度差 （2分）由玻意耳定律p1l1s=p2l2s空气柱长度（2分）（3）p3=p0=1.0105pal3=68+10=78cmt2=t1（2分）由气态方程气体温度变为（2分）027.盐城市07/08学年度第一次调研考试12-2.（本题供使用选修33教材的考生作答）如图所示的圆柱形容器内用活塞密封一定质量的气体，已知容器横截面积为s，活塞重为g，大气压强为p0 。若活塞固定，密封气体温度升高1，需吸收的热量为q 1 ； 若活塞不固定，且可无摩擦滑动，仍使密封气体温度升高1，需吸收的热量为q 2 。（1）q 1和q 2哪个大些？气体在定容下的比热容与在定压下的比热容为什么会不同？（2）求在活塞可自由滑动时，密封气体温度升高1，活塞上升的高度h。解：设密闭气体温度升高1，内能的增量为u，则有u=q1 u=q2+w 对活塞用动能定理得：w内+w大气gh=0 w大气=p0sh w=w内 解得：q2=u+（p0s+g）h q1 q2 由此可见，质量相等的同种气体，在定容和定压两种不同情况下，尽管温度变化相同，但吸收的热量不同，所以同种气体在定容下的热比容与在定压下的热比容不同解两式得：gk004.2008年高考物理上海卷20a（10分）汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故，太低又会造成耗油量上升。已知某型号轮胎能在40c-90c正常工作，为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过3.5 atm，最低胎压不低于1.6 atm，那么，在t20c时给该轮胎充气，充气后的胎压在什么范围内比较合适（设轮胎的体积不变）解：由于轮胎容积不变，轮胎内气体做等容变化。设在t0293k充气后的最小胎压为pmin，最大胎压为pmax。依题意，当t1233k时胎压为p11.6atm。根据查理定律，即解得：pmin2.01atm当t2363k是胎压为p23.5atm。根据查理定律，即解得：pmax2.83atmdcbagk013.2008年高考上海理综卷5、温度计是生活、生产中常用的测温装