專題10一、目標(biāo)要求重、難點(diǎn)氣體壓強(qiáng)的微觀解釋重點(diǎn)平衡狀態(tài)下壓強(qiáng)的求法重點(diǎn)三大氣體實(shí)驗(yàn)定律（等溫、等壓、等容過程）重難點(diǎn)理想氣體的狀態(tài)方程重難點(diǎn)二、1．氣體的等溫、氣體的溫度、變化過程定義變化規(guī)律氣體等溫變化一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)隨體積的變化稱為等溫變化波意爾定律：溫度不變時(shí)，一定質(zhì)量的氣體壓強(qiáng)與體積成反比pV=C或p1V1=p2V2其中p1、V1和p2、V2分別表示氣體不同狀態(tài)下的壓強(qiáng)和體積氣體等容變化一定質(zhì)量的氣體，在體積不變時(shí)，壓強(qiáng)隨溫度的變化稱為等容變化查理定律：體積不變時(shí)，一定質(zhì)量的氣體壓強(qiáng)與溫度成正比p=CT或其中p1、T1和p2、T2分別表示氣體不同狀態(tài)下的壓強(qiáng)和溫度氣體等壓變化一定質(zhì)量的氣體，在壓強(qiáng)不變時(shí)，體積隨溫度的變化稱為等溫變化V=CT或其中V1、T1和V2、T2分別表示氣體不同狀態(tài)下的體積和溫度圖1、圖2和圖3分別表示氣體在等溫、等容和等壓下的各狀態(tài)參量之間的關(guān)系：注意：①壓強(qiáng)：注意：①定義：氣體實(shí)驗(yàn)定律只有在溫度變化不大（相比室溫）、在壓強(qiáng)變化不大（相對于大氣壓）的情況下才成立，為研究便利，假設(shè)一種氣體在任何溫度和壓強(qiáng)下均遵循實(shí)驗(yàn)定律，這種氣體被稱為理想氣體；實(shí)際氣體在溫度變化不大（相對于室溫）、②性質(zhì)：理想氣體中的分子被視為無體積的質(zhì)點(diǎn)，忽略分子間作用力，假設(shè)其運(yùn)動(dòng)為勻速直線，且不考慮分子勢能；分子間的相互作用同樣不予考慮。設(shè)一定質(zhì)量的理想氣體在1狀態(tài)時(shí)的溫度、壓強(qiáng)和體積分別為T1、p1、V1，在2狀態(tài)時(shí)的溫度、壓強(qiáng)和體積分別為T2、p2、V2，則有：理論表明，考慮理想氣體的數(shù)量關(guān)系，理想氣體狀態(tài)方程為：三、題型1：典例一：（2017?朝陽區(qū)二模）科學(xué)精神的核心是對未知的好奇與探究，小君同學(xué)想尋找教科書中“溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志”這一結(jié)論的依據(jù)，他以氦氣為研究對象進(jìn)行了一番研究，經(jīng)查閱資料得知：首先，理想氣體模型假設(shè)分子為質(zhì)點(diǎn)，僅在碰撞時(shí)相互作用，其間無其他力。其次，一定質(zhì)量的理想氣體的壓強(qiáng)與其熱力學(xué)溫度的關(guān)系可表示為：該關(guān)系式中，代表單位體積內(nèi)的分子數(shù)，為常數(shù)。他猜想氦氣分子的平均動(dòng)能可能跟其壓強(qiáng)有關(guān)，他嘗試從理論上推導(dǎo)氦氣的壓強(qiáng)，于是建立如下模型：如圖所示，正方體容器靜止于水平面上，內(nèi)含理想氣體氦氣。假設(shè)每個(gè)氦氣分子質(zhì)量為，分子與器壁各面碰撞機(jī)會(huì)均等，碰撞前后瞬間，分子速度方向垂直于器壁且速率不變。根據(jù)上述信息幫助小軍完成下列問題：、、、請以本題中的氦氣為例推導(dǎo)說明：溫度是分子平均動(dòng)能（即的標(biāo)志。（2）小君進(jìn)一步探討機(jī)械能變化對氦氣溫度的影響，提出了一個(gè)假設(shè)：若正方體容器以恒定水平速度勻速移動(dòng)，某時(shí)刻突然停止，且氦氣與外界無熱交換，請分析容器內(nèi)氦氣溫度的變化。并求出其溫度變化量△。題型2：典例二：（2019?新課標(biāo)Ⅱ）如圖所示，1、2、3三個(gè)點(diǎn)代表某容器中一定量理想氣體的三個(gè)不同狀態(tài)，對應(yīng)的溫度分別是、、．用、、分別表示這三個(gè)狀態(tài)下氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)撞擊容器壁上單位面積的平均次數(shù)，則，，．（填“大于”“小于”或“等于”題型3：典例三：題型4：典例四：題型5：典例五：A．B．C．題型6：典例六：（2020高考全國理綜I）甲、乙兩個(gè)儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)存有同種氣體（可視為理想氣體）。甲罐的容積為V，罐中氣體的壓強(qiáng)為p；乙罐的容積為2V，罐中氣體的壓強(qiáng)為。通過細(xì)管連接兩罐，將甲罐部分氣體調(diào)配至乙罐，確保兩罐氣體溫度一致且在調(diào)配過程中保持不變，最終使兩罐氣體壓強(qiáng)相等。（ii）甲罐中氣體的質(zhì)量與甲罐中原有氣體的質(zhì)量之比。四、一、A．先增大后減小B．先減小后增大C．單調(diào)變化8.（多選）如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)依次經(jīng)過狀態(tài)、后再回到狀態(tài)。9.在炎熱的的夏季，用打氣筒為自行車充氣，若充氣太足，在太陽暴曬下，很容易發(fā)生車胎爆裂。已知打氣筒的容積為，輪胎容積為打氣筒容積的20倍，充氣前輪胎內(nèi)、10.于豎直U形管內(nèi)，由密度為ρ的兩種液體封閉兩段空氣柱，大氣壓強(qiáng)為P?。請計(jì)算A、B氣體的壓強(qiáng)。11.熱杯蓋扣在水平桌面上時(shí)，有時(shí)會(huì)因內(nèi)部氣體受熱膨脹而被頂起。如圖所示，截面積為S的熱杯蓋封閉了溫度為300K的氣體。K，壓強(qiáng)為大氣壓強(qiáng)P0．當(dāng)封閉氣體溫度上升至303在K時(shí)，杯蓋被完全頂起后釋放少量氣體，隨后回落至桌面，此時(shí)內(nèi)部氣體壓強(qiáng)迅速降至P0，溫度保持為303K。K，再經(jīng)過一段時(shí)間內(nèi)，內(nèi)部氣體溫度恢復(fù)到300K．整個(gè)過程中封閉氣體均可視為理想氣體．求：(1)當(dāng)溫度上升到303(2)當(dāng)溫度恢復(fù)到300二、1.（2019?新課標(biāo)Ⅱ）如圖，一容器由橫截面積分別為和的兩個(gè)汽缸連通而成，容器平放在水平地面上，汽缸內(nèi)壁光滑。整個(gè)容器被通過剛性桿連接的兩活塞分隔成三部分，分別充有氫氣、空氣和氮?dú)?。平衡時(shí)，氮?dú)獾膲簭?qiáng)和體積分別為和，氫氣的體積為，空氣的壓強(qiáng)為。抽氣后氫氣的壓強(qiáng)和體積。2.（2019全國理綜I卷）熱等靜壓設(shè)備廣泛用于材料加工中。該設(shè)備在室溫下使用壓縮機(jī)將惰性氣體壓入預(yù)抽真空的爐腔，隨后升溫，利用高溫高氣壓環(huán)境對置于爐腔內(nèi)的材料進(jìn)行加工處理，以改善其性能。一臺(tái)熱等靜壓設(shè)備的爐腔中某次放入固體材料后剩余的容積為013m3，爐腔抽真空后，在室溫下用壓縮機(jī)將10瓶氬氣壓入到爐腔中。已知每瓶氬氣的容積為3.2×10-2m3，使用前瓶中氣體壓強(qiáng)為1.5×107Pa，使用后瓶中剩余氣體壓強(qiáng)為2.0×106Pa；室溫溫度為27℃。氬氣可視為理想氣體。（ii）將壓入氬氣后的爐腔加熱到1227℃，求此時(shí)爐腔中氣體的壓強(qiáng)。3.(2018·高考全國卷II）如圖，一豎直放置的氣缸上端開口，氣缸壁內(nèi)有卡口a和b，a、b間距為h，a距缸底的高度為H；活塞只能在a、b間移動(dòng)，其下方密封有一定質(zhì)量的理想氣體。已知活塞質(zhì)量為m，面積為S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均絕熱，不計(jì)他們之間的摩擦。開始時(shí)活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)，上、下方氣體壓強(qiáng)均為p0，溫度均為T0?，F(xiàn)用電熱絲緩慢加熱氣缸中的氣體，直至活塞剛好到達(dá)b處。求此時(shí)氣缸內(nèi)氣體的溫度以及在此過程中氣體對外所做的功。重力加速度大小為g。4.（2016?新課標(biāo)Ⅱ）一氧氣瓶的容積為，開始時(shí)瓶中氧氣的壓強(qiáng)為20個(gè)大氣壓。某實(shí)驗(yàn)室每天消耗1個(gè)大氣壓的氧氣．當(dāng)氧氣瓶中的壓強(qiáng)降低到2個(gè)大氣壓時(shí)，需重新充氣。若氧氣的溫度保持不變，求這瓶氧氣重新充氣前可供該實(shí)驗(yàn)室使用多少天。5.（2013?北京）對于同一物理問題，常?？梢詮暮暧^與微觀兩個(gè)不同角度進(jìn)行研究，找出其內(nèi)在聯(lián)系，從而更加深刻地理解其物理本質(zhì)。（1）一段橫截面積為、長為的直導(dǎo)線，單位體積內(nèi)有個(gè)自由電子，電子電量為。該導(dǎo)線通有電流時(shí)，假設(shè)自由電子定向移動(dòng)的速率均為。(b)將導(dǎo)線置于勻強(qiáng)磁場中，電流方向垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，導(dǎo)線所受安培力大小等于導(dǎo)線內(nèi)自由電子所受洛倫茲力大小的總和。推導(dǎo)如下：（2