2026高考物理17　大单元五　微专题17　 热学

微专题17热学气体实验定律和理想气体状态方程[例1](2024·广东卷)差压阀可控制气体进行单向流动，广泛应用于减震系统。如图所示，A、B两个导热良好的汽缸通过差压阀连接，A内轻质活塞的上方与大气连通，B内气体体积不变。当A内气体压强减去B内气体压强大于Δp时差压阀打开，A内气体缓慢进入B中；当该差值小于或等于Δp时差压阀关闭。当环境温度T1＝300K时，A内气体体积VA1＝4.0×102m3，B内气体压强pB1等于大气压强p0，已知活塞的横截面积S＝0.10m2，Δp＝0.11p0，p0＝1.0×105Pa，重力加速度大小取g＝10m/s2，A、B内的气体可视为理想气体，忽略活塞与汽缸间的摩擦，差压阀与连接管内的气体体积不计。当环境温度降到T2＝(1)求B内气体压强pB2；(2)求A内气体体积VA2；(3)在活塞上缓慢倒入铁砂，若B内气体压强回到p0并保持不变，求已倒入铁砂的质量m。[听课记录]规律方法：内容表达式图像玻意耳定律一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比p1V1＝p2V2查理定律一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比p1T拓展：Δp＝p1T盖-吕萨克定律一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比V1T拓展：ΔV＝V1T理想气体状态方程理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体。①在压强不太大、温度不太低时，实际气体可以看作理想气体。②理想气体的分子间除碰撞外不考虑其他作用，一定质量的某种理想气体的内能仅由温度决定。理想气体状态方程：p1V1T1＝p2V[针对训练1](2025·新课标卷)(多选)如图，一定量的理想气体先后处于V-T图上a、b、c三个状态，三个状态下气体的压强分别为pa、pb、pc，则()A．pa＝pb B．pa＝pcC．pa>pb D．pa<pc[针对训练2](2024·山东卷)图甲为战国时期青铜汲酒器，根据其原理制作了由中空圆柱形长柄和储液罐组成的汲液器，如图乙所示。长柄顶部封闭，横截面积S1＝1.0cm2，长度H＝100.0cm，侧壁有一小孔A。储液罐的横截面积S2＝90.0cm2、高度h＝20.0cm，罐底有一小孔B。汲液时，将汲液器竖直浸入液体，液体从孔B进入，空气由孔A排出；当内外液面相平时，长柄浸入液面部分的长度为x；堵住孔A，缓慢地将汲液器竖直提出液面，储液罐内刚好储满液体。已知液体密度ρ＝1.0×103kg/m3，重力加速度大小g＝10m/s2，大气压p0＝1.0(1)求x；(2)松开孔A，从外界进入压强为p0、体积为V的空气，使储液罐(储满液体)中液体缓缓流出，堵住孔A，稳定后罐中恰好剩余一半的液体，求V。气体变质量问题[例2](2025·河北张家口·三模)我国北方地区秋季昼夜温差比较大。一日某室内最高温度为32℃，最低温度为12℃，假设室内气体压强保持不变，该室内有一如图所示的空茶壶，则在温度最高与最低时壶中气体质量之比为(已知摄氏温度t与热力学温度T的关系是T＝t＋273K)()A．63∶59 B．59∶63C．61∶57 D．57∶61[听课记录]规律方法：方法一巧妙选择研究对象——将“变质量”变为“定质量”分清气体的“来龙去脉”，以质量多的气体为研究对象，把其他状态的气体转换为压强和温度一样的气体，将“变质量”变为“定质量”。比如：充气问题，将充进容器内的气体和容器内的原有气体为研究对象；容器漏气问题，选容器内剩余气体和漏掉的气体为研究对象。方法二克拉伯龙方程pV＝nRT＝mMmolRT，p＝ρMmol方法三分态方程法根据克拉伯龙方程：pV＝nRT＝mMmolRT。同种气体，每部分都有一定状态参量，气体的质量等于各部分质量之和，pVT＝p1V1T[针对训练](2024·安徽卷)某人驾驶汽车，从北京到哈尔滨，在哈尔滨发现汽车的某个轮胎内气体的压强有所下降(假设轮胎内气体的体积不变，且没有漏气，可视为理想气体)。于是在哈尔滨给该轮胎充入压强与大气压相同的空气，使其内部气体的压强恢复到出发时的压强(假设充气过程中，轮胎内气体的温度与环境相同，且保持不变)。已知该轮胎内气体的体积V0＝30L，从北京出发时，该轮胎气体的温度t1＝－3℃，压强p1＝2.7×105Pa。哈尔滨的环境温度t2＝－23℃，大气压强p0取1.0×105Pa。求：(1)在哈尔滨时，充气前该轮胎气体压强的大小；(2)充进该轮胎的空气体积。气体实验定律与热力学定律的综合应用[例3](2025·江苏卷)如图所示，取装有少量水的烧瓶，用装有导管的橡胶塞塞紧瓶口，并向瓶内打气。当橡胶塞跳出时，瓶内出现白雾。橡胶塞跳出后，瓶内气体()A．内能迅速增大 B．温度迅速升高C．压强迅速增大 D．体积迅速膨胀[听课记录]规律方法：1．一定质量理想气体的状态变化图像与特点类别图像特点其他图像等温线pV＝CT(其中C为常量)，p、V之积越大，等温线温度越高，线离原点越远p＝CT1V，斜率k＝CT等容线p＝CVT，斜率k＝C等压线V＝CpT，斜率k＝C2．公式ΔU＝W＋Q中符号法则的理解物理量WQΔU＋外界对物体做功物体吸收热量内能增加－物体对外界做功物体放出热量内能减少[针对训练1](2024·海南卷)(多选)如图，一定质量的理想气体从状态a开始经ab、bc、ca三个过程回到原状态，已知ab垂直于T轴，bc延长线过坐标原点O，下列说法正确的是()A．bc过程外界对气体做功B．ca过程气体压强不变C．ab过程气体放出热量D．ca过程气体内能减小[针对训练2](2025·浙江1月选考)如图所示，导热良好带有吸管的瓶子，通过瓶塞密闭T1＝300K、体积V1＝1×103cm3处于状态1的理想气体，管内水面与瓶内水面高度差h＝10cm。将瓶子放进T2＝303K的恒温水中，瓶塞无摩擦地缓慢上升恰好停在瓶口，h保持不变，气体达到状态2，此时锁定瓶塞，再缓慢地从吸管中吸走部分水后，管内和瓶内水面等高，气体达到状态3。已知从状态2到状态3，气体对外做功1.02J；从状态1到状态3，气体吸收热量4.56J，大气压强p0＝1.0×105Pa，水的密度ρ＝1.0×103kg/m3；忽略表面张力和水蒸气对压强的影响。(1)从状态2到状态3，气体分子平均速率________(选填“增大”“不变”或“减小”)，单位时间撞击单位面积瓶壁的分子数________(选填“增大”“不变”或“减小”)；(2)求气体在状态3的体积V3；(3)求从状态1到状态3气体内能的改变量ΔU。