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1、13 气体实验定律 学习目标 1.知道什么是气体的状态参量.2.掌握热力学温度的定义，知道什么是温标，理解摄氏温度与热力学温度的区别与联系.3.通过实验探究，知道玻意耳定律、查理定律、盖吕萨克定律的内容和公式一、气体的状态参量1气体的状态参量描述气体状态的物理量：一定质量的气体有三个状态参量，分别是：体积、温度和压强2气体的体积和压强(1)体积：气体占有空间的大小，符号是V，单位：立方米(m3)、升(L)和毫升(mL)1L 103m3,1mL10 6m3(2)压强：大量气体分子对器壁撞击的宏观表现符号是p，国际单位：帕斯卡(Pa)1Pa1N/m2，常用单位还有标准大气压(atm)和毫米汞柱(m
2、mHg)3温度(1)概念：表示物体冷热程度的物理量，是分子平均动能的标志(2)两种温标：摄氏温标：早期的摄氏温标规定，标准大气压下冰的熔点为0_，水的沸点为100_.用摄氏温标表示温度叫摄氏温度，符号是t.热力学温度用T表示，单位是开尔文，简称开(K)(3)摄氏温度t和热力学温度T间的关系：Tt273.15.二、玻意耳定律1内容：一定质量的某种气体，在温度保持不变的情况下，压强p与体积V成反比2表达式：pV常量3适用条件：气体的质量一定，温度不变三、查理定律1等容变化：一定质量的某种气体，在体积不变时，压强随温度的变化叫做等容变化2内容：一定质量的气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T
3、成正比3表达式：pT常量4适用条件：气体的质量和体积不变2四、盖吕萨克定律1等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度的变化叫做等压变化2内容：一定质量的气体，在压强不变的情况下，体积V与热力学温度T成正比3表达式：VT常量4适用条件：气体的质量和压强不变 即学即用 1判断下列说法的正误(1)0 的温度可以用热力学温度粗略地表示为273K()(2)气体做等容变化时，温度从13上升到52，则气体的压强升高为原来的4 倍()(3)对于一定质量的气体，在压强不变时，若温度升高，则体积减小()(4)若体积增大到原来的两倍，则摄氏温度升高到原来的两倍()2一定质量的某种气体发生等温变化时，若
4、体积增大了n倍，则压强变为原来的_倍答案1n1一、气体的状态参量 导学探究 在力学中，为了确定物体运动的状态，我们使用了物体的位移和速度这两个物理量在热学中如果我们要研究一箱气体的状态，需要哪些物理量呢？答案体积、温度和压强 知识深化 1摄氏温标一种常用的表示温度的方法，规定标准大气压下冰的熔点为0C，水的沸点为100C.在0C 和 100C 之间均匀分成100 等份，每份算做1C.2热力学温标现代科学中常用的表示温度的方法，热力学温标也叫绝对温标3摄氏温度与热力学温度的关系Tt273.15，可粗略地表示为Tt273.例 1(多选)关于热力学温度与摄氏温度，下列说法正确的是()A摄氏温度和热力
5、学温度都不能取负值B温度由t(C)升到 2t(C)时，对应的热力学温度由T(K)升到 2T(K)C33C 240.15K 3D摄氏温度变化1C，也就是热力学温度变化1K 答案CD 解析摄氏温度能取负值，A 错误；由热力学温度与摄氏温度的关系Tt273.15知，B错误，C正确；摄氏温度与热力学温度在表示温度的变化时，变化的数值是相同的，故D正确二、玻意耳定律 导学探究 1如图 1 所示为“探究气体等温变化的规律”的实验装置，实验过程中如何保证气体的质量和温度不变？图 1 答案保证气体质量不变的方法：实验前在柱塞上涂好润滑油，以免漏气保证气体温度不变的方法改变气体体积时，缓慢进行，等稳定后再读出气
6、体压强，以防止气体体积变化太快，气体的温度发生变化实验过程中，不用手接触注射器的圆筒，防止圆筒从手上吸收热量，引起内部气体温度变化2玻意耳定律成立的条件是什么？答案一定质量的气体，且温度不变 知识深化 1实验探究(1)实验器材：铁架台、玻璃管(带活塞)、气压计等(2)研究对象(系统)：玻璃管内被封闭的空气柱(3)实验方法：控制气体温度和质量不变，研究气体压强与体积的关系(4)数据收集：压强由气压计读出，空气柱长度由刻度尺读出，空气柱长度与横截面积的乘积即为体积(5)数据处理：以压强p为纵坐标，以体积的倒数1V为横坐标，作出p1V图像，图像结果：p1V图像是一条过原点的直线4(6)实验结论：压强
7、跟体积的倒数成正比，即压强与体积成反比2常量的意义p1V1p2V2常量该常量与气体的种类、质量、温度有关，对一定质量的气体，温度越高，该常量越大例 2一定质量的气体，压强为3atm，保持温度不变，当压强减小了2atm 时，体积变化了4L，则该气体原来的体积为()A.43LB2LC.83LD 3L 答案B 解析设该气体原来的体积为V1，由玻意耳定律得3V1(3 2)(V1 4)，解得V12L.利用玻意耳定律解题的基本思路1明确研究对象，并判断是否满足玻意耳定律的条件2明确初、末状态及状态参量(p1、V1；p2、V2)3根据玻意耳定律列方程求解三、查理定律与盖吕萨克定律 导学探究 (1)根据探究等
8、温变化的实验方法，设计一个实验，在保持体积不变的情况下，探究压强与温度的关系(2)设计实验，探究在压强不变时体积与温度的关系答案(1)用上面实验探究里的实验装置保证气体的体积不变，把玻璃管浸入水中，改变水温，读出不同温度时气体的压强大小，多测几组数据，用这些数据研究压强与温度的关系(2)可利用如下装置改变水温，测出不同温度时气体的体积，多测几组数据，用这些数据研究体积与温度的关系 知识深化 1查理定律及推论表示一定质量的某种气体从初状态(p、T)开始发生等容变化，其压强的变化量p与温度的变化量 T成正比2盖吕萨克定律及推论5表示一定质量的某种气体从初状态(V、T)开始发生等压变化，其体积的变化
9、量V与温度的变化量 T成正比例 3灯泡内充有氮、氩混合气体，如果要使灯泡内的混合气体在500时的压强不超过一个大气压，灯泡容积不变，则在20的室温下充气，灯泡内气体的压强至多能充到多少？答案0.38atm 解析灯泡内气体初、末状态的参量分别为气体在 500，p11atm，T1(273500)K773K.气体在 20时，T2(27320)K 293K.由查理定律p1T1p2T2得p2T2T1p12937731atm 0.38atm.利用查理定理解题的基本思路1明确研究对象并判断是否满足查理定律的条件2明确初、末状态及状态参量(p1、T1；p2、T2)3根据查理定律列方程求解例 4一定质量的气体在
10、等压变化中体积增大了12，若气体原来的温度为27，则温度的变化是()A升高了450K B升高了150C降低了150D降低了450答案B 解析由盖吕萨克定律可得V1V2T1T2，代入数据可知，132300KT2，得T2450K所以温度升高t150K，即温度升高150.判断出气体的压强不变是运用盖吕萨克定律的关键.1(气体的状态参量)(多选)关于温度与温标，下列说法正确的是()6A用摄氏温标和热力学温标表示温度是两种不同的表示方法B摄氏温度与热力学温度都可以取负值C摄氏温度升高3，在热力学温标中温度升高276.15K D热力学温度升高3K 与摄氏温度升高3是等效的答案AD 解析温标是温度数值的表示
11、方法，常用的温标有摄氏温标和热力学温标，A正确；摄氏温度可以取负值，但是热力学温度不能取负值，因为热力学温度的零点是低温的极限，故选项B错；摄氏温度升高3，也就是热力学温度升高了3K，故选项 C错，D正确2(玻意耳定律)如图 2 所示，某种自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量设温度不变，洗衣缸内水位升高，则细管中被封闭的空气()图 2 A体积不变，压强变小B体积变小，压强变大C体积不变，压强变大D体积变小，压强变小答案B 解析由题图可知空气被封闭在细管内，水面升高时，气体压强就增大，根据玻意耳定律，气体体积一定减小，B选项
12、正确3(查理定律)一定质量的气体，体积保持不变，下列过程可以实现的是()A温度升高，压强增大B温度升高，压强减小C温度不变，压强增大D温度不变，压强减小答案A 解析由查理定律pT常量，得温度和压强只能同时升高或同时降低，故A项正确4(盖吕萨克定律)一定质量的气体，如果保持它的压强不变，降低温度，使它的体积为0时的1n倍，则此时气体的温度为()A.273nB.273 1nnC.273n1nD 273n(n1)答案C 7解析根据盖吕萨克定律，在压强不变的条件下V0273V1t273，又V1V0n，整理后得t273n1n.一、选择题考点一气体的状态参量1关于温标，下列说法正确的是()A温标不同，测量
13、时得到同一系统的温度数值可能是不同的B不同温标表示的温度数值不同，则说明温度不同C温标的规定都是人为的，没有什么理论依据D热力学温标和摄氏温标是两种不同的温度表示方法，表示的温度数值没有关系答案A 解析温标不同，测量同一系统的温度数值一般不同，A对，B错每一种温标的规定都有一定意义，如摄氏温标的0C 表示标准大气压下冰的熔点，100C为标准大气压下水的沸点，C错热力学温标和摄氏温标在数值上有Tt273.15K，D错2(多选)下列关于热力学温度的说法中正确的是()A 33 240K B温度变化1，也就是温度变化1K C摄氏温度与热力学温度都可能取负值D温度由t升至 2t，对应的热力学温度升高了t
14、273K 答案AB 解析热力学温度与摄氏温度的关系为Tt 273K，由此可知：33 240K，故 A、B选项正确；D中初态热力学温度为t273K，末态为 2t273K，温度升高了tK，故 D选项错误；因绝对零度达不到，故热力学温度不可能取负值，故C选项错误考点二玻意耳定律的应用3一个气泡由湖面下20m 深处缓慢上升到湖面下10m 深处，它的体积约变为原来体积的()A3 倍 B2 倍 C1.5 倍 D0.7 倍答案C 解析气泡缓慢上升过程中，温度不变，气体发生等温变化，湖面下 20m处，水的压强约为2 个标准大气压(1 个标准大气压相当于10m水产生的压强)，故p13atm，p22atm，由p1
15、V1p2V2，得：V2V1p1p23atm2atm1.5，故 C项正确84大气压强p01.0 105Pa.某容器的容积为20L，装有压强为20105Pa 的气体，如果保持气体温度不变，把容器的开关打开，待气体达到新的平衡时，容器内剩下的气体质量与原来气体的质量之比为()A119 B 120 C239 D 118 答案B 解析由p1V1p2V2，得p1V0p0(V0V)，因V0 20L，则V380L，即容器中剩余20L 压强为p0的气体，而同样大气压下气体的总体积为400L，所以剩下气体的质量与原来质量之比等于同压下气体的体积之比，即20400120，B项正确考点三查理定律的应用5 一定质量的气
16、体，在体积不变的条件下，温度由 0升高到10时，其压强的增量为p1，当它由 100升高到110时，所增压强为p2，则 p1与 p2之比是()A101 B 373273 C11 D 383283 答案C 解析由查理定律得ppTT.一定质量的气体在体积不变的条件下pT常量，温度由0升高到10和由 100升高到110，T10K 相同，故压强的增量p1p2，C项正确6民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病，方法是将点燃的纸片放入一个小罐内，当纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地“吸”在皮肤上其原因是，当火罐内的气体()A温度不变时，体积减小，压强增大B体积不变时，温度降低，压强减小C压
17、强不变时，温度降低，体积减小D质量不变时，压强增大，体积减小答案B 解析纸片燃烧时，罐内气体的温度升高，将罐压在皮肤上后，封闭气体的体积不再改变，温度降低时，由pT知封闭气体压强减小，罐紧紧“吸”在皮肤上，B选项正确7对于一定质量的气体，以下说法正确的是()A气体做等容变化时，气体的压强和摄氏温度成正比B气体做等容变化时，温度升高1，增大的压强是原来压强的1273C气体做等容变化时，气体压强的变化量与温度的变化量成正比9D由查理定律可知，等容变化中，气体温度从t1升高到t2时，气体压强由p1增加到p2，且p2p1(1 t2t1273)答案C 解析一定质量的气体做等容变化时，气体的压强跟热力学温
18、度成正比，跟摄氏温度不是正比关系，A错误；由查理定律得ppTT，故气体做等容变化时，温度升高1，增大的压强是原来压强的1T(T为气体原来的热力学温度)，B错误；因为p1T1p2T2p2p1T2T1常量，可知气体压强的变化量总是跟温度的变化量成正比，无论是摄氏温度，还是热力学温度，C正确；p2p1(1 t2t1t1 273)，D错误考点四盖吕萨克定律的应用8一定质量的气体保持其压强不变，若热力学温度降为原来的一半，则气体的体积变为原来的()A四倍B二倍C一半D四分之一答案C 9房间里气温升高3时，房间内的空气将有1%逸出到房间外，由此可计算出房间内原来的温度是()A 7B 7C17D 27答案D
19、 解析以升温前房间里的气体为研究对象，由盖吕萨克定律：T3TV11%V，解得：T300K，t27.所以答案选D.10一定质量的气体，在压强不变的情况下，温度由5升到 10，体积的增量为V1；温度由 10升到 15，体积的增量为V2，则()AV1V2B V1V2CV1V2D无法确定答案A 解析解法一：当p不变时，由盖吕萨克定律VT常量，知V1278V2283V3288，V1V2V15278V1，V2V3V25283V25283283278V15278V1，故 A正确10解法二：当p不变时，由VT常量，T1T2 5K，则 V1V2.二、非选择题11(玻意耳定律的应用)如图 1 所示，喷雾器内有10
20、L 水，上部封闭有1atm 的空气 2L关闭喷雾阀门，用打气筒向喷雾器内再充入1atm 的空气3L(设外界环境温度一定，空气可看作理想气体)当水面上方空气温度与外界温度相等时，求空气压强图 1 答案2.5atm 解析设空气初态压强为p1，体积为V1；末态压强为p2，体积为V2，由玻意耳定律p1V1p2V2将p11atm，V12L 3L5L，V22L 代入上式得，p22.5atm.12(查理定律的应用)用易拉罐盛装碳酸饮料非常卫生和方便，但如果剧烈碰撞或严重受热会导致爆炸我们通常用的可乐易拉罐容积V355mL.假设在室温(17)罐内装有0.9V的饮料，剩余空间充满CO2气体，气体压强为1atm.
21、若易拉罐承受的压强为1.2atm，则保存温度不能超过多少摄氏度？答案75解析取 CO2气体为研究对象，则：初状态：p11atm，T1(273 17)K 290K.末状态：p21.2atm，T2未知量气体发生等容变化，由查理定律p1T1p2T2得：T2p2p1T11.2 2901K 348K，t(348 273)75.13(气体实验定律的综合应用)有一块防水仪表，密封性能良好，表内外压强差超过6.0 104Pa时表盘玻璃将爆裂某运动员携带此表攀登珠峰，山下温度为27，表内气压为1.0105Pa，表内气体的摩尔体积为V.登上珠峰时，表盘玻璃发生爆裂，此时山上气温为23，表内气体体积的变化可忽略不计分析说明表盘玻璃是向外还是向内爆裂，并求山顶大气压强是多少？(结果保留两位有效数字)答案见解析解析以表内气体为研究对象，初状态为11p11.0 105Pa，T1300K 末状态为p2，T2(273 23)K 250K 根据查理定律得p1T1p2T2解得：p2p1T1T21.0 105250300Pa8.3 104Pa 若表盘向内爆裂，则山上气压为pp2p1.43 105Pa 因为山上气压小于山脚下气压，故向内爆裂是不可能的，所以表盘是向外爆裂由p2pp，得p2.3 104Pa.即山上大气压为2.3 104Pa.