84　第十四章　第75课时　气体的性质

第十四章热学第75课时气体的性质[学习目标]

1．掌握气体压强的计算方法。2．知道气体实验定律和理想气体状态方程。3．利用气体实验定律和理想气体状态方程解决实际问题，并会分析气体图像问题。考点1封闭气体压强的理解与计算1．活塞模型如图所示是最常见的封闭气体的两种方式。求气体压强的基本方法：先对活塞进行受力分析，然后根据平衡条件或牛顿第二定律列方程。(1)图甲中活塞的质量为m，活塞横截面积为S，外界大气压强为p0。由于活塞处于平衡状态，所以p0S＋mg＝pS，则气体的压强为p＝__________。(2)图乙中的液柱也可以看成“活塞”，由于液柱处于平衡状态，所以pS＋mg＝p0S，则气体压强为p＝__________________。

2．连通器模型如图所示，U形管竖直放置。同一液体中的相同高度处压强一定相等，所以气体B和A的压强关系可由图中虚线联系起来。则有pB＋ρgh2＝pA，而pA＝__________，所以气体B的压强为pB＝_______________。p0＋ρgh1

p0＋ρg(h1－h2)如图所示，上端封闭下端开口的玻璃管在外力F的作用下静止在水中，管内封闭一定质量的理想气体。调整F的大小，使玻璃管缓慢向下移动一小段距离(1)管内气体的体积逐渐变小，管内气体的压强也变小。 (

)(2)玻璃管缓慢向下移动一小段距离时，管中水面与管外水面高度差变大。 (

)(3)玻璃管向下移动后，管内气体排开水的体积变大，浮力变大，则外力F变大。 (

)×

√

√[典例1]若已知大气压强为p0，液体密度均为ρ，重力加速度为g，图甲、乙中汽缸横截面积为S，不计摩擦力，下列图中各装置均处于静止状态，求各装置中被封闭气体的压强。

题图己：从开口端开始计算，右端大气压强为p0，同种液体同一水平面上的压强相同，所以b气柱的压强为pb＝p0＋ρg(h2－h1)，故a气柱的压强为pa＝pb－ρgh3＝p0＋ρg(h2－h1－h3)。

归纳总结：气体压强(1)产生的原因由于大量气体分子无规则运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫作气体的压强。(2)决定因素①宏观上：决定于气体的温度和体积

。②微观上：决定于分子的平均动能和分子的数密度。1．气体实验定律考点2气体实验定律与理想气体状态方程

玻意耳定律查理定律盖－吕萨克定律内容一定质量的气体，在温度保持不变的条件下，压强与体积成______一定质量的气体，在体积保持不变的条件下，压强与热力学温度成______一定质量的气体，在压强保持不变的条件下，体积与热力学温度成______反比正比正比

玻意耳定律查理定律盖－吕萨克定律表达式p1V1＝______图像

p2V2

气体实验定律3．气体实验定律的微观解释(1)玻意耳定律的微观解释：一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能是一定的。体积减小时，分子的数密度______，单位时间内、单位面积上碰撞器壁的分子数就多，气体的压强就______。(2)盖—吕萨克定律的微观解释：一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的平均动能______，只有气体的体积同时______，使分子的数密度______，才能保持压强______。(3)查理定律的微观解释：一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的数密度保持不变，温度升高时，分子的平均动能______，气体的压强就______。(均选填“增大”或“减小”)增大增大增大增大减小不变增大增大(1)若气体的温度不断升高，则其压强也一定不断增大。 (

)(2)理想气体是为了方便研究问题提出的一种理想化模型。 (

)(3)当分子热运动变剧烈时，压强一定增大。 (

)×

√

×[典例2]

(人教版选择性必修第三册习题改编)(2024·海南卷)用铝制易拉罐制作温度计，一透明薄吸管里有一段油柱(长度不计)粗细均匀，吸管与罐密封性良好，罐内气体可视为理想气体，已知罐体积为330cm3，薄吸管底面积为0.5cm2，罐外吸管总长度为20cm，当温度为27℃时，油柱离罐口10cm，不考虑大气压强变化，取T＝t＋273(K)，下列说法正确的是(

)A．若在吸管上标注等差温度值，则刻度左密右疏B．该装置所测温度不高于31.5℃C．该装置所测温度不低于23.5℃D．其他条件不变，缓慢把吸管拉出来一点，则油柱离罐口距离增大√

[典例3]

(2025·湖南卷)用热力学方法可测量重力加速度。如图所示，粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内用液柱封闭了一段长度为L1的可视为理想气体的空气柱。液柱长为h，密度为ρ。缓慢旋转细管至水平，封闭空气柱长度为L2，大气压强为p0。(1)若整个过程中温度不变，求重力加速度g的大小；(2)考虑到实验测量中存在各类误差，需要在不同实验参数下进行多次测量，如不同的液柱长度、空气柱长度、温度等。某次实验测量数据如下，液柱长h＝0.2000m，细管开口向上竖直放置时空气柱温度T1＝305.7K。水平放置时调控空气柱温度，当空气柱温度T2＝300.0K时，空气柱长度与竖直放置时相同。已知ρ＝1.0×103kg/m3，p0＝1.0×105Pa。根据该组实验数据，求重力加速度g的值。

[典例4]

(多选)(2025·河南卷)如图，一圆柱形汽缸水平固定，其内部被活塞M、P、N密封成两部分，活塞P与汽缸壁均绝热且两者间无摩擦。平衡时，P左、右两侧理想气体的温度分别为T1和T2，体积分别为V1和V2，T1<T2，V1<V2。则(

)A．固定M、N，若两侧气体同时缓慢升高相同温度，P将右移B．固定M、N，若两侧气体同时缓慢升高相同温度，P将左移C．保持T1、T2不变，若M、N同时缓慢向中间移动相同距离，P将右移D．保持T1、T2不变，若M、N同时缓慢向中间移动相同距离，P将左移√√

[典例5]

(2024·江西卷)可逆斯特林热机的工作循环如图所示。一定质量的理想气体经ABCDA完成循环过程，AB和CD均为等温过程，BC和DA均为等容过程。已知T1＝1200K，T2＝300K，气体在状态A的压强pA＝8.0×105Pa，体积V1＝1.0m3，气体在状态C的压强pC＝1.0×105Pa。求：(1)气体在状态D的压强pD；(2)气体在状态B的体积V2。

[答案]

(1)2.0×105Pa

(2)2.0m3归纳总结：气体状态变化的图像类别特点(其中C为常量)举例p-VpV＝CT，即p、V之积越大的等温线温度越高，线离原点越远

p-T

V-T

课时作业(七十五)气体的性质题号135246879

√

√题号135246879

题号135246879

√√题号135246879

题号1352468794．(2025·北京模拟)一空心弹力球内充有一定质量的理想气体，若用手指将弹力球迅速捏瘪后又恢复原状的过程可视为绝热过程，球内气体的压强、体积和温度分别用p、V和T表示，下列关于该过程的图像可能正确的是(

)√题号135246879A

B

C

D

题号1352468795．如图所示，两根粗细相同、两端开口的直玻璃管A和B，竖直插入同一水银槽中，各用一段水银柱封闭着一定质量同温度的可视为理想气体的空气，空气柱长度H1>H2，水银柱长度h1>h2，今使封闭气柱降低相同的温度(大气压保持不变)，则两管中气柱上方水银柱的移动情况是(

)A．A管中向上移动，B管中向下移动B．A管中向下移动，B管中向上移动C．均向下移动，A管中移动较多D．均向上移动，A管中移动较多√题号135246879

题号1352468796．如图甲所示，一玻璃容器倒置在水平桌面上，下端用塞子封闭不漏气，用水银封闭一定质量的理想气体，初始时水银柱高为L2＝10cm，封闭气体长为L1＝6cm，封闭气体所处玻璃管横截面积为S1＝1cm2，水银上表面所处玻璃管横截面积为S2＝3cm2，现缓慢向内部注入体积为V的水银，水银恰好不溢出，封闭气体压强p与其长度L的关系图像如图乙所示，不考虑气体温度变化，大气压强为p0＝76cmHg，则注入水银的体积V为(

)

A．159cm3

B．53cm3C．125cm3

D．129cm3√题号135246879C

[由于封闭气体温度不变，所以为等温变化，由题图乙知最终封闭气体长度为4

cm，由玻意耳定律得p×4

cm×S1＝86

cmHg×6

cm×S1，解得p＝129

cmHg，设最终水银液柱总高度为L'，根据p0＋ρHggL'＝p，解得L'＝53

cm，如图所示，则注入水银的体积为V＝(6

cm－4

cm)S1＋(53

cm－2

cm－10

cm)S2＝125

cm3，故选C。]题号1352468797．(2023·辽宁卷)“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量。“空气充电宝”某个工作过程中，一定质量理想气体的p-T图像如图所示。该过程对应的p-V图像可能是(

)√题号135246879A

BC

D

题号1352468798．(多选)(人教版选择性必修第三册习题改编)(2025·云南卷)图甲为1593年伽利略发明的人类历史上第一支温度计，其原理如图乙所示。硬质玻璃泡a内封有一定质量的气体(视为理想气体)，与a相连的b管插在水槽中固定，b管中液面高度会随环境