气体状态变化的图象问题
对于气体变化的图象，由于图象的形式灵活多变，含义各不相同，考查的内容又比较丰富，同学们处理起来有一定的难度，要解决好这类问题，应从以下几个方面入手：
1．看清坐标轴，理解图象的意义．
2．观察图象，弄清图中各量的变化情况，看是否属于特殊变化过程，如等温变化、等容变化或等压变化．
3．若不是特殊过程，可在坐标系中作特殊变化的图象(如等温线、等容线或等压线)实现两个状态的比较．
4．涉及微观量的考查时，要注意各宏观量和相应微观量的对应关系．
5．考查气体的做功情况时，关键看体积，体积变大时，气体对外做功，体积变小时，外界对气体做功，体积不变则不做功．确定内能的变化，关键看温度的变化．
如图4－1甲是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的V－T图象．已知气体在状态A时的压强是1.5×105 Pa.
一定质量气体的状态变化图象
图4－1
(1)说出A→B过程中压强变化的情形，并根据图象提供的信息，计算图中TA的温度值．
(2)请在图4－2乙坐标系中，作出由状态A经过状态B变为状态C的p－T图象，并在图线相应位置上标出字母A、B、C.如果需要计算才能确定有关坐标值，请写出计算过程．
【解析】 (1)由图甲可以看出，A与B的连线的延长线过原点，所以A→B是一个等压变化过程，即pA＝pB.
根据盖·吕萨克定律可知：＝，
TA＝TB＝×300 K＝200 K.
(2)由图甲可知，由B→C是等容变化过程，根据查理定律得：＝，所以pC＝pB＝·pB＝pB＝pA＝×1.5×105 Pa＝2.0×105 Pa.
则可画出由状态A→B→C的p－T图象如图所示．
【答案】 (1)200 K (2)见解析图
图4－2
1．一定质量的理想气体经过一系列过程，如图4－2所示．下列说法中正确的是( )
A．a→b过程中，气体体积增大，压强减小
B．b→c过程中，气体压强不变，体积增大
C．c→a过程中，气体压强增大，体积减小
D．c→a过程中，气体温度升高，体积不变
【解析】 由p－t图象知，a→b为等温过程．根据p1V1＝p2V2，气体压强减小，则体积增大，A正确．b→c为等压过程，根据＝，温度降低，则体积减小，B错误．c→a为等容过程，根据＝，气体压强增大，温度升高，C错误，D正确．
【答案】 AD
液柱移动类问题分析
1.假设法
此类问题的特点是：气体的状态参量p、V、T都发生了变化，直接判断液柱或活塞的移动方向比较困难，通常先进行气体状态的假设，然后应用查理定律可以简单地求解．其一般思路为：
(1)先假设液柱或活塞不发生移动，两部分气体均作等容变化．
(2)对两部分气体分别应用查理定律的分比形式Δp＝p，求出每部分气体压强的变化量Δp，并加以比较．
(3)如果液柱(或活塞)两端的横截面积相等，则若Δp均大于零，意味着两部分气体的压强均增大，则液柱(或活塞)向Δp值较小的一方移动；若Δp均小于零，意味着两部分气体的压强均减小，则液柱向压强减小量较大的一方(即|Δp|较大的一方)移动；若Δp相等，则液柱不移动．
(4)如果液柱(或活塞)两端的横截面积不相等，则应考虑液柱(或活塞)两端的受力变化(ΔpS)．若Δp均大于零，则液柱向ΔpS较小的一方移动；若Δp均小于零，则液柱向|ΔpS|值较大的一方移动；若ΔpS相等，则液柱不移动．
2．极限法
所谓极限法就是将问题推向极端．如在讨论压强大小变化时，将变化较大的压强推向无穷大，而将变化较小的压强推向零．这样使复杂的问题变得简单明了．
3．图象法
对于液柱两端横截面积相等的气体，在判断水银柱移动时，可以先假设体积不变，利用p－T图象判断出压强的变化量Δp，从而判断水银柱的移动．具体做法是：
(1)在p－T图象中画出两条等容线．
(2)根据题设条件判断两部分气体各自对应的等容线．
(3)根据温度的变化判断压强的变化．
图4－3
如图4－3所示，两端封闭、粗细均匀、竖直放置的玻璃管内，有一长为h的水银柱，将管内气体分为两部分．已知l2＝2l1.若使两部分气体同时升高相同的温度，管内水银柱将如何运动？(设原来温度相同)
【解析】 水银柱原来处于平衡状态，所受合外力为零，即此时两部分气体的压强差Δp＝p1－p2＝h.温度升高后，两部分气体的压强都增大，若Δp1＞Δp2，水银柱所受合外力方向向上，应向上移动；若Δp1＜Δp2，水银柱向下移动；若Δp1＝Δp2，水银柱不动．
(1)假设法
假设水银柱不动，两部分气体都作等容变化，分别对两部分气体应用查理定律：
上段：＝
得Δp2＝p2.
下段：Δp1＝p1，又因为ΔT2＝ΔT1，T1＝T2，p1＝p2＋h＞p2，得Δp1＞p2，所以水银柱上移．
(2)图象法
在同一p－T图上画出两段气柱的等容线，如图所示．因为在温度相同时，p1＞p2，所以气柱l1等容线的斜率较大，当两气柱升高相同的温度ΔT时，其压强的增量Δp1＞Δp2，所以水银柱上移．
(3)极限法
由于p2较小，设想p2＝0，上部为真空，升温，p1增大，水银柱上移；降温则下移．
【答案】 水银柱上移
2．如图4－4所示，一根一端封闭的玻璃管开口向下插入水银槽中，管内封闭一定质量的气体，管内水银面低于管外，在温度不变时，将玻璃管稍向下插入一些，则下列说法正确的是( )
图4－4
A．玻璃管内气体体积减小
B．玻璃管内气体体积增大
C．管内外水银面高度差减小
D．管内外水银面高度差增大
【解析】 法一 极限分析法：设想把玻璃管压下很深，则易知V减小，p增大，又因为p＝p0＋ph，所以h增大，即A、D选项正确．
法二 假设法：将玻璃管向下插入的过程中，假设管内气体体积不变，则h增大，p＝p0＋ph也增大，温度不变时，由玻意耳定律判断得，管内气体体积V不可能不变而应减小；由V减小得p＝p0＋ph增大，所以h增大，即A、D选项正确．
【答案】 AD
变质量问题的归纳
分析变质量问题时，可以通过巧妙地选择合适的研究对象，使这类问题转化为一定质量的气体问题，用气体实验定律或理想气体的状态方程求解．
1．充气问题
向球、轮胎中充气是一个典型的变质量的气体问题．只要选择球内原有气体和即将打入的气体作为研究对象，就可把充气过程中的气体质量变化的问题转化为定质量问题．
2．抽气问题
从容器内抽气的过程中，容器内的气体质量不断减小，这属于变质量问题．分析时，将每次抽气过程中抽出的气体和剩余气体作为研究对象，质量不变，故抽气过程中可看作是等温膨胀过程．
3．分装问题
将一个大容器里的气体分装到多个小容器中的问题也是一个典型的变质量问题．分析这类问题时，可以把大容器中的气体和多个小容器中的气体看作整体来作为研究对象，可将变质量问题转化为定质量问题．运用相关规律求解．
4．漏气问题
容器漏气过程中气体的质量不断发生变化，属于变质量问题，不能用相关方程求解．如果选容器内剩余气体为研究对象，便可使问题变成一定质量的气体状态变化，可用相关方程求解．
(2013·厦门检测)用来喷洒农药的压缩喷雾器的结构如图4－5所示，A的容积为7.5 L，装入药液后，药液上方空气体积为1.5 L．关闭阀门K，用打气筒B每次打进105 Pa的空气250 cm3.假设整个过程温度不变，求：
图4－5
(1)要使药液上方气体的压强为4×105 Pa，应打几次气？
(2)当A中有4×105 Pa的空气后，打开阀门K可喷洒药液，直到不能喷洒时，喷雾器剩余多少体积的药液？(忽略喷管中药液产生的压强)
【解析】 (1)设原来药液上方空气体积为V，每次打入空气的体积为V0，打n次后压强由p0变为p1，以A中原有空气和n次打入A中的全部气体为研究对象，由玻意耳定律得：p0(V＋nV0)＝p1V，
故n＝＝＝18.
(2)打开阀门K，直到药液不能喷出，忽略喷管中药液产生的压强，则A容器内的气体压强应等于外界大气压强，以A中气体为研究对象p1V＝p0V′，
V′＝＝×1.5 L＝6 L，
因此A容器中剩余药液的体积为7.5 L－6 L＝1.5 L.
【答案】 (1)18次 (2)1.5 L
3．容积V＝20 L的钢瓶充满氧气后，压强为p＝30 atm，打开钢瓶阀门，让氧气分装到容积为V′＝5 L的小瓶子中去．若小瓶子已抽成真空，分装到小瓶中的氧气压强均为p′＝2 atm.在分装过程中无漏气现象，且温度保持不变，那么最多可能装的瓶数是( )
A．4瓶 B．50瓶 C．56瓶 D．60瓶
【解析】 设最多可装的瓶子数为n，由玻意耳定律得pV＝p′V＋np′V′
解得n＝
解得n＝56瓶
所以本题的答案为C.
【答案】 C
课件28张PPT。气体状态变化的图象问题 液柱移动类问题分析 变质量问题的归纳 课件79张PPT。教师用书独具演示演示结束 玻意耳定律 温度 体积 1个量 2个量 压强 一定质量 压强 体积 被封闭的气体 气体压强 气体体积 缓慢 压强(p) 体积(V) 压强 体积 反比 温度 反比 查理定律 压强 温度 烧瓶内被封闭的 气压计 温度计 压强 温度 t＋273 开尔文 体积 质量 p∝T 热力学温度 压强 正比 热力学 盖·吕萨克定律 质量 体积 温度 气体 空气柱的长度 温度 体积 温度 体积 热力学 正比 体积 热力学温度 V∝T 压强 压强不太大 温度不太低 封闭气体压强的计算方法 正确理解气体实验三定律 气体实验定律的图象及应用 课时作业（八） 课件45张PPT。教师用书独具演示演示结束 理想气体 3个实验定律 单位面积上 单位体积 平均动能 体积 温度 分子势能 平均动能 温度 体积 对气体实验定律的微观解释 平均动能 单位体积内 压强 单位体积内 增大 增大 增大 增大 分子数减少 理想气体的性质 综合解题方略——如何分析气体的压强 课时作业（九） 课件59张PPT。教师用书独具演示演示结束 饱和汽与饱和汽压 任何温度 平均动能 动能 吸引 相等 动态平衡 动态平衡 饱和状态 温度 越大 无关 降低温度 密度 湿度 干湿 压强 绝对湿度 饱和汽压 湿度 植物 湿度 温度计 浸入水中 越小 温度差 温度差 饱和汽与未饱和汽的比较 影响饱和汽压的因素 综合解题方略——相对湿度和绝对湿度辨析 课时作业（十）
第1节气体实验定律
(教师用书独具)
●课标要求
知识与技能
1.知道描述气体状态的三个状态量及其物理意义．
2.了解气体的3个实验定律的内容，知道其适用条件．
3.能独立完成探究气体实验定律的实验．
过程与方法
1.通过探究气体实验定律，学习研究多个相关物理量间关系的方法．
2.体会用图象处理实验数据的方法．
情感、态度与价值观
通过探究气体实验定律，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神.
●课标解读
1．知道描述气体状态的三个状态量及其物理意义．
2．知道玻意耳定律、查理定律、盖·吕萨克定律的内容，能运用这三个定律解释相关的物理现象．
3．了解p－V图象的物理意义，掌握图象法处理实验数据的方法．
●教学地位
气体的实验定律是学习本章其他知识的基础，是热学当中最重要的核心知识．其探究实验要引导学生自主探究其过程，培养学生自主设计实验、处理数据，切实培养学生的实验能力．理想气体模型是研究其他问题的载体，给予重视.
(教师用书独具)
●新课导入建议
教师展示一个有块凹瘪的乒乓球(不破裂)，提出用什么方法可以使其恢复原状？→同学演示→说明道理：乒乓球内的气体，在温度升高时，内部气体压强增大，气体的体积也增大，进而引出描述气体的三个状态参量以及如何研究三者的关系，明确本节要研究的课题．
●教学流程设计
???步骤3：师生互动完成“探究1”互动方式?除例1外可再变换命题角度，补充一个例题以拓展学生思路?
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课 标 解 读
重 点 难 点
1.知道描述气体状态的三个物理量．
2.掌握控制变量法探究气体实验定律．
3.会从图象上描述气体的状态变化．
4.掌握运用气体实验定律解题的基本思路.
1.描述气体的三个状态参量．(重点)
2.三个气体实验定律的条件、方法、应用．(重点)
3.分析处理实验数据．(难点)
4.学会用图象分析问题．(难点)
玻意耳定律
1.基本知识
(1)状态参量
研究气体的性质时，常用气体的压强、温度和体积描述气体的状态．
(2)探究方法
控制变量法，控制其中1个量不变，研究另外2个量之间的变化关系．
(3)等温变化
一定质量的气体，在温度保持不变的条件下，压强和体积的关系．
(4)探究等温变化的规律
①实验装置(如图4－1－1所示)
图4－1－1
a．研究对象：针筒内被封闭的气体．
b．气体初态压强和体积：从气压计上直接读出气体压强；从针筒刻度直接读出气体体积．
②实验方法
a．缓慢地向前推或向后拉活塞(保持气体温度不变)待气压计示数稳定后，记下气体的压强(p)和体积(V)．
b．按步骤a中的方法，测出几组对应的压强和体积值．
③处理数据：做p－图象．
④探究结果：压强与体积成反比．
(5)玻意耳定律
①内容：一定质量的气体，在温度保持不变的条件下，压强与体积成反比．
②公式：p∝，也可写作p1V1＝p2V2或pV＝恒量．
③条件：气体的质量一定，温度保持不变．
(6)气体等温变化的图象(即等温线)
①图象(如图4－1－2所示)
图4－1－2
②特点：一定质量的气体在温度不变时，由于压强与体积成反比，在p－V图象上等温线应为双曲线，在p－图象上等温线应为过原点的直线．
2．思考判断
(1)玻意耳定律的成立条件是一定质量的气体，温度保持不变．(√)
(2)气体的三个状态参量是指压强、温度和体积．(√)
(3)在P－V图象上，等温线为直线．(×)
3．探究交流
处理实验数据时，为什么不直接画P－V图象，而是画p－图象？
【提示】 P－V图象是曲线，不易直接判定气体的压强和体积的关系．而p－图象是直线，很容易判定其关系.
查理定律
1.基本知识
(1)等容变化
一定质量的气体，在体积不变时，压强和温度的关系．
(2)探究等容变化的规律
①实验装置(如图4－1－3所示)
图4－1－3
a．研究对象：烧瓶内被封闭的气体．
b．压强和温度：从气压计上读出气体的压强，从温度计上读出气体的温度．
②实验方法
a．加热烧杯，待气压计示数稳定后，记下气体的压强和温度．
b．按步骤a的方法继续做实验，测出几组对应的压强和温度值．
c．处理数据，作p－T图象．
③探究结果：压强与热力学温度成正比．
(3)查理定律
①内容：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正比．
②公式：p∝T或＝.
③条件：气体的质量一定，体积保持不变．
(4)热力学温度T
①单位是开尔文，简称为开，符号为K.
②与摄氏温度t的关系：T＝t＋273.
2．思考判断
(1)在体积不变的条件下，压强与热力学温度成正比．(×)
(2)热力学温度T＝t＋273，且ΔT＝Δt.(√)
(3)一定质量的气体，压强与摄氏度成正比．(×)
3．探究交流
如果横轴用摄氏温度，则等容变化的p－t图象是怎样的？
【提示】 根据T＝t＋273，p＝CT＝C(t＋273)．当p＝0时，t＝－273 ℃，故p－t图象为直线，但不通过坐标原点.
盖·吕萨克定律
1.基本知识
(1)等压变化
一定质量的气体，在压强不变的情况下，体积和温度的关系．
(2)探究等压变化的规律
①实验装置(如图4－1－4所示)
图4－1－4
a．研究对象：毛细管中被水银柱封闭的气体．
b．体积和温度：从温度计上直接读出气体的温度，用空气柱的长度表示气体的体积(毛细管的截面积不变)，由刻度尺直接读出．
②实验方法
a．加热烧杯，待温度计示数稳定后，记下气体的温度和体积．
b．按步骤a的方法继续做实验，求出几组对应的温度和体积．
c．处理数据，作V－T图象．
③探究结果
体积与热力学温度成正比．
(3)盖·吕萨克定律
①内容：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正比．
②公式：V∝T或＝.
③条件：气体的质量一定，压强保持不变．
(4)理想气体的状态方程
①实验定律的成立条件：压强不太大、温度不太低．
②三个参量都变化时的关系：＝C.
2．思考判断
(1)一定质量的气体，若压强保持不变，则体积与热力学温度成正比．(√)
(2)一定质量的气体，若压强和体积保持不变，温度可能会发生变化．(×)
3．探究交流
等压线的斜率大小与气体体积大小之间有怎样的对应关系？
【提示】 一定质量的气体在不同压强下做等压变化时，在V－T坐标系中得到的是通过坐标原点的一倾斜直线，直线的斜率越大，压强越小.
封闭气体压强的计算方法
【问题导思】
1．如何确定玻璃管内气体的压强？
2．如何确定气缸内气体的压强？
1．玻璃管水银柱模型
(1)直玻璃管中水银柱封闭气体的压强：设气体压强为p，大气压强为p0，水银柱长为Δh，则
① ② ③
图4－1－5
①p＝p0＋Δh ②p＝p0 ③p＝p0－Δh
(2)“U形管”中封闭气体的压强
① ②
图4－1－6
①p＝p0＋Δh ②p＝p0－Δh
2．气缸活塞模型
设活塞质量为m，重力加速度为g，活塞面积为S，气缸质量为M，则
① ②
图4－1－7
①p＝p0＋ ②p＝p0－
(3)气缸在光滑水平面上
图4－1－8
p＝
1．水银柱和气缸静止时，用“平衡法”确定压强，水银柱和气缸有加速度时，用牛顿第二定律确定．
2．在连通器中，同一种液体(中间液体不间断)的同一水平液面上的压强相等．
试求甲、乙、丙中各封闭气体的压强p1、p2、p3、p4.(已知大气压为p0，液体的密度为ρ，其他已知条件标于图4－1－9上，且均处于静止状态)
甲 乙 丙
图4－1－9
【审题指导】 →→
【解析】 法一 由于各液体都处于平衡状态，对于密闭气体的压强，可用平衡条件进行求解．这类题常以封闭气体的液柱或固体为研究对象，封闭气体液柱受到内外气体压力和自身重力相平衡．图甲以液柱为对象，液柱受3个力，即液柱受重力mg、上液面受到密闭气体向下的压力p1S、下液面受到大气向上的压力p0S，其中S是液柱的横截面积，m是液柱的质量(m＝ρhS)．由平衡条件得p0S＝p1S＋mg＝p1S＋ρhSg
则p1＝p0－ρgh.
法二 以甲图中液柱的下液面为研究对象，因液柱静止不动，液面上下两侧的压强应相等．该液面下侧面受到大气向上的压强p0，上侧面受到向下的两个压强，一是液柱因自身重力产生的向下压强ρgh，另一是密闭气体压强p1，被液体大小不变地传到下液面上，所以下液面的上侧面受到向下的压强为p1＋ρhg，根据液面两侧压强相等可得
p0＝p1＋ρgh
即p1＝p0－ρgh
同理可得乙图p2＝p0＋ρgh
丙图p3＝p0＋ρgh1，p4＝p3－ρgh2＝p0－ρg(h1－h2)．
【答案】 甲图：p1＝p0－ρgh；乙图：p2＝p0＋ρgh；
丙图：p3＝p0＋ρgh1，p4＝p0－ρg(h1－h2)．
静止或匀速运动系统中压强的计算方法
1．参考液片法：选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程消去面积，得到液片两侧压强相等，进而求得气体压强．
2．平衡法：选与封闭气体接触的液柱(或活塞、气缸)为研究对象进行受力分析，由F合＝0列等式求气体压强．
图4－1－10
1．如图4－1－10所示，一个壁厚可以不计、质量为M的气缸放在光滑的水平地面上，活塞的质量为m，面积为S，内部封有一定质量的气体．活塞不漏气，摩擦不计，外界大气压强为p0.若在活塞上加一水平向左的恒力F(不考虑气体温度的变化)，求气缸和活塞以共同加速度运动时，缸内气体的压强多大？
【解析】 设稳定时气体和活塞共同以加速度a向左做匀加速运动，这时缸内气体的压强为p，由牛顿第二定律列方程
气缸：pS－p0S＝Ma，①
活塞：F＋p0S－pS＝ma，②
将上述两式相加，可得系统加速度a＝.
将其代入①式，化简即得封闭气体的压强为
p＝p0＋×＝p0＋.
【答案】 p0＋
正确理解气体实验三定律
【问题导思】
1．气体实验定律具体内容是什么？
2．气体实验定律解题思路？
1.
定律
玻意耳定律
查理定律
盖·吕萨克定律
成立
条件
一定质量的气体，温度不变
一定质量的气体，体积不变
一定质量的气体，压强不变
内容
表述
压强与体积成反比
压强与热力学温度成正比
体积与热力学温度成正比
表达式
p1V1＝p2V2或pV＝C
＝或＝C
＝或＝C
2.应用气体实验定律解题的一般步骤
(1)确定研究对象，即被封闭的一定质量的气体．
(2)分析气体状态变化过程中，哪一个物理量不变．
(3)确定初、末状态的另外两个物理量．
(4)选择合适的气体实验定律列方程求解(注意单位统一)．
(5)注意分析题中隐含的已知条件，必要时结合其他知识列辅助方程．
(6)分析验证所得的结果是否合理．
对一定质量的气体，三个量中至少有两个发生变化，气体的状态才发生变化；在三个量中不可能发生有两个量不变，而第三个量发生变化的情况．
(2013·咸阳高二检测)一气象探测气球，在充有压强为1.00 atm(即76.0 cmHg)、温度为27.0 ℃的氦气时，体积为3.50 m3.在上升至海拔6.50 km高空的过程中，气球内氦气逐渐减小到此高度上的大气压36.0 cmHg，气球内部因启动一持续加热过程而维持其温度不变．此后停止加热，保持高度不变．已知在这一海拔高度气温为－48.0 ℃.求：
(1)氦气在停止加热前的体积；
(2)氦气在停止加热较长一段时间后的体积．
【审题指导】 →→→→
【解析】 (1)在气球上升至海拔6.50 km高空的过程中，气球内氦气经历一等温过程．
根据玻意耳定律有p1V1＝p2V2①
式中p1＝76.0 cmHg，V1＝3.50 m3，p2＝36.0 cmHg，V2是在此等温过程末氦气的体积．
由①式得V2＝7.39 m3②
(2)在停止加热较长一段时间后，氦气的温度逐渐从T1＝300 K下降到与外界气体温度相同，即T2＝225 K．这是一等压过程，根据盖·吕萨克定律有＝③
式中，V3是在此等压过程末氦气的体积．
由③式得V3＝5.54 m3④
【答案】 (1)7.39 m3 (2)5.54 m3
气体做等温变化时的分析方法
1．选取一定质量的气体为研究对象．
2．确定气体的温度是否保持不变．
3．确定气体的初、末状态的压强和体积．
4．根据玻意耳定律列方程求解．
5．注意初、末状态气体的状态参量的单位统一．
2．容积为2 L的烧瓶，在压强为1.0×105 Pa时，用塞子塞住瓶口，此时温度为27 ℃，当把它加热到127 ℃时，塞子被弹开了，稍过一会儿，重新把塞子塞好，停止加热并使它逐渐降温到27 ℃，求：
(1)塞子弹开前的最大压强；
(2)27 ℃时剩余空气的压强．
【解析】 塞子弹开前，瓶内气体的状态变化为等容变化．塞子打开后，瓶内有部分气体会逸出，此后应选择瓶中剩余气体为研究对象，再利用查理定律求解．
(1)塞子打开前，选瓶中气体为研究对象：
初态：p1＝1.0×105 Pa，T1＝(273＋27) K＝300 K
末态：p2＝？T2＝(273＋127) K＝400 K
由查理定律可得p2＝＝ Pa≈1.33×105 Pa.
(2)塞子塞紧后，选瓶中剩余气体为研究对象：
初态：p1′＝1.0×105 Pa，T1′＝400 K
末态：p2′＝？T2′＝300 K
由查理定律可得p2′＝＝ Pa≈0.75×105 Pa.
【答案】 (1)1.33×105 Pa (2)0.75×105 Pa
气体实验定律的图象及应用
【问题导思】
1．三个实验定律的图线各有什么特点？
2．p－t图线纵轴的截距意义是什么？
1．气体实验定律三种图线的对比
定律
变化过程
同一气体的两条图线
图线特点
玻意耳定律
等温变化
(1)在p－V图中是双曲线，远离原点的等温线温度越高，即T2>T1.
(2)在p－图中是通过原点的倾斜直线，由＝C得p＝，斜率大T大，T2>T1.
查理定律
等容变化
(1)在p－t图中是通过t轴上－273.15 ℃的直线，由于在同一温度(如0 ℃)下同一气体的压强大时，体积小，所以V1>V2.
(2)在p－T图中是通过原点的倾斜直线，由＝C得p＝T，可见体积V大时斜率小，所以V1>V2.
盖·吕萨克定律
等压变化
(1)在V－t图中是通过t轴上－273.15 ℃的直线，由于在同一温度(如0 ℃)下同一气体的体积大时，压强小，所以p1>p2.
(2)在V－T图中是通过原点的倾斜直线，由＝C得V＝T可见压强p大时斜率小，所以p1>p2.
2.在解决气体实验定律图象之间的转换问题时，可按以下步骤进行：
(1)判断横、纵坐标是哪个物理量，明确图象的意义和特点，特别注意温度轴是T还是t.
(2)根据所给图象判断气体状态的变化属于哪种变化．
(3)确定气体各状态的状态参量，画出相应图象．
一定质量的气体，在状态变化过程中的p－t图象如图4－1－11所示，在A状态时的体积为V0，试画出对应的V－T图象和P－V图象．
图4－1－11
【审题指导】 →→
【解析】 对气体由A→B，根据玻意耳定律有p0V0＝3p0VB，则VB＝V0.对气体由B→C，根据盖·吕萨克定律有＝，VC＝3VB＝V0，由此可知A、B、C三点的状态参量分别为A：p0，T0，V0；B：3p0，T0，V0；C：3p0,3T0，V0.
V－T图象和P－V图象如图甲、乙所示．
【答案】 见解析
3．如图4－1－12甲是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的V－T图象．已知气体在状态A时的压强是1.5×105 Pa.
(1)说出A→B过程中压强变化的情形，并根据图象提供的信息，计算图中TA的温度值；
(2)请在图乙坐标系中，作出由状态A经过状态B变化状态C的p－T图象，并在图线相应位置上标出字母A、B、C.如果需要计算才能确定有关坐标值，请写出计算过程．
图4－1－12
【解析】 (1)由图甲可以看出，A与B的连线的延长线过原点O，所以A→B是一个等压变化过程，即pA＝pB.
根据盖—吕萨克定律可得：＝，
所以TA＝·TB＝×300 K＝200 K.
(2)由图甲可知，由B→C是等容变化，根据查理定律得：＝，
所以pC＝·pB
＝pB＝pB
＝×1.5×105Pa
＝2.0×105 Pa，
则可画出由状态A→B→C的p－T图象如图所示．
【答案】 (1)200 K (2)见解析
【备课资源】(教师用书独具)
玻意耳
玻意耳(1627—1691)是英国物理学家、化学家，1627年1月25日生于爱尔兰的利斯莫尔．他在幼年时就显示出惊人的记忆力和语言才能．他八岁在伊顿公学读书，以后在瑞士、法国、意大利学习.1654年到牛津大学后开始从事系统的物理和化学的研究工作，积极参加了英国皇家学会的创建活动，1680年被选为皇家学会会长.1691年12月30日在伦敦逝世．
玻意耳曾在牛津大学建立了一个实验室，并在1659年利用胡克研制成的真空泵，开始对空气的性质进行研究，做了许多实验．他在助手的协助下，对一端封闭的弯管内气体体积随压强的变化做了实验研究，发现了气体体积与压强的反比关系，这是在力学运动以外的第一个自然定律．他于1662年发表了《关于空气的弹性与重量学说的答辩》一书，在书中介绍了他做的实验.1676年，法国物理学家马略特也独立总结出在温度恒定时气体的压强与体积成反比的定律，他的工作虽然比玻意耳晚14年，但在表述上更完整．
玻意耳在物理学上的成就还有：主张热是分子的运动，首先提出色光是白光的变种，观察到静电感应现象，指出化学发光现象是冷光等．
玻意耳是近代化学的开拓者之一．他主张物质的微粒学说，提出了接近于近代的化学元素的概念，区分了化合物和混合物．玻意耳强调实验的重要意义．他研究的面很广，在流体静力学、热学、声学、医学、生物学、生理学等方面也做过许多实验，为以后实验物理学的发展作出了贡献.
1．一定质量的气体发生等温变化时，若体积增大为原来的n倍，则压强变为原来的( )
A．2n B．n C. D.
【解析】 根据玻意耳定律pV＝常量，可知C正确．
【答案】 C
图4－1－13
2．如图4－1－13所示为一定质量的气体在不同温度下的两条p－图线．由图可知( )
A．一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成正比
B．一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成反比
C．T1＞T2
D．T1＜T2
【解析】 一定质量的气体温度不变时，pV＝常量，所以其p－图线是过原点的直线，A错误，B正确；对同一部分气体来说，体积相同时，温度越高，压强越大，所以T1＜T2，D正确．
【答案】 BD
3．图中描述一定质量的气体做等容变化的图线是( )
【解析】 由查理定律知，一定质量的气体，在体积不变时，其压强和热力学温度成正比，C正确，A、B错误；在p－t图象中，直线与横轴的交点表示热力学温度的零度，D正确．
【答案】 CD
4．(2013·福建高考)某自行车轮胎的容积为V，里面已有压强为p0的空气，现在要使轮胎内的气压增大到p，设充气过程为等温过程，空气可看作理想气体，轮胎容积保持不变，则还要向轮胎充入温度相同、压强也是p0、体积为________的空气．(填选项前的字母)
A.V B.V
C.V D.V
【解析】 取充入气体后的轮胎内的气体为研究对象，设充入气体体积为V′，则
初态p1＝p0，V1＝V＋V′；末态p2＝p，V2＝V
由玻意耳定律可得：p0(V＋V′)＝pV
解之得：V′＝(－1)V，故选项C正确．
【答案】 C
5．一定质量的理想气体在等压变化中体积增大了，若气体原来的温度为27 ℃，则温度变化是( )
A．升高450 K B．升高150 ℃
C．升高40.5 ℃ D．升高450 ℃
【解析】 根据盖—吕萨克定律得：＝，所以T2＝T1＝450 K，所以ΔT＝150 K，即Δt＝150 ℃.
【答案】 B
1．对一定质量的气体，其中正确的是( )
①温度发生变化时，体积和压强可以不变；②温度发生变化时，体积和压强至少有一个发生变化；③如果温度、体积和压强三个量都不变化，我们就说气体状态不变；④只有温度、体积和压强三个量都发生变化，我们才说气体状态变化了
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
【解析】 p、V、T三个量中，可以两个量发生变化，一个量恒定，也可以三个量同时发生变化，而一个量变化，另外两个量不变的情况是不存在的，气体状态的变化就是p、V、T的变化．故②③说法正确．
【答案】 B
2．一定质量的理想气体，现要使它的压强经过状态变化后回到初始状态的压强，那么下列过程可以实现的是( )
A．先将气体等温膨胀，再将气体等容降温
B．先将气体等温压缩，再将气体等容降温
C．先将气体等容升温，再将气体等温膨胀
D．先将气体等容降温，再将气体等温压缩
【解析】 等温膨胀时压强减小，等容降温压强也减小，故A错误．等温压缩压强增大，等容降温压强减小，故B正确．等容升温压强增大，等温膨胀压强减小，故C正确．等容降温压强减小，等温压缩压强增大，故D正确．
【答案】 BCD
3．(2013·聊城高二检测)下列说法正确的是 ( )
A．玻意耳定律对任何压强都适用
B．盖·吕萨克定律对任意温度都适用
C．常温、常压下的各种气体，可以当作理想气体
D．一定质量的气体，在压强不变的情况下，它的体积跟温度成正比
【解析】 气体实验定律只有在压强不太大、温度不太低的条件下才能成立，同时这样的气体称为理想气体，故A、B错误，C正确．根据盖·吕萨克定律知体积与热力学温度成正比，D错误．
【答案】 C
4．对于一定质量的气体，在体积不变时，压强增大到原来的二倍，则气体温度的变化情况是( )
A．气体的摄氏温度升高到原来的二倍
B．气体的热力学温度升高到原来的二倍
C．气体的摄氏温度降为原来的一半
D．气体的热力学温度降为原来的一半
【解析】 一定质量的气体体积不变时，压强与热力学温度成正比，即＝，得T2＝＝2T1，B正确．
【答案】 B
5．(2012·福建高考)空气压缩机的储气罐中储有1.0 atm的空气6.0 L，现再充入1.0 atm的空气9.0 L．设充气过程为等温过程，空气可看做理想气体，则充气后储气罐中气体压强为( )
A．2.5 atm B．2.0 atm
C．1.5 atm D．1.0 atm
【解析】 依题可知p1＝1 atm，V1＝15.0 L，V2＝6 L，据p1V1＝p2V2得p2＝2.5 atm，故选A.
【答案】 A
6．一定质量的气体，在体积不变时，温度由50°C升高到100°C，气体的压强变化情况是( )
A．气体的压强是原来的2倍
B．气体的压强比原来增加了50/273
C．气体压强是原来的373/273倍
D．气体压强比原来增加了50/323
【解析】 由于气体体积不变，所以满足查理定律：
＝＝
所以有＝＝＝.
＝＝＝.
【答案】 D
图4－1－14
7．如图4－1－14所示是一定质量的理想气体的三种变化过程，那么下列四种解释中，哪些说法是正确的( )
A．a→d的过程气体体积增加
B．b→d的过程气体体积不变
C．c→d的过程气体体积增加
D．a→d的过程气体体积减小
【解析】 在p－T图上的等容线是延长线过原点的直线，且体积越大，直线的斜率越小．因此，a状态对应的体积最小，c状态对应的体积最大，b、d状态对应的体积是相等的，故A、B正确．
【答案】 AB
8．(2013·广东高考)图4－1－15为某同学设计的喷水装置，内部装有设在所有过程中空气可看作理想气体，且温度不变，下列说法正确的有( )
图4－1－15
A．充气后，密封气体压强增加
B．充气后，密封气体的分子平均动能增加
C．打开阀门后，密封气体对外界做正功
D．打开阀门后，不再充气也能把水喷光
【解析】 根据玻意耳定律，温度的实质解决问题．
充气前后，封闭气体的初态参量p1＝1 atm，V1＝0.6 L；末态参量p2＝？，V2＝0.5 L．根据p1V1＝p2V2，得p2＝＝ atm＝1.2 atm，故充气后压强增大，选项A正确；温度是分子平均动能的标志，因为温度不变，故气体的分子平均动能不变，选项B错误；打开阀门后气体体积增大，故气体对外界做正功，选项C正确；打开阀门后，水向外流出，假若水全部流出，由＝k知，容器内的气压会降为0.24 atm，小于外部气压，故水不会喷光，选项D错误．
【答案】 AC
图4－1－16
9．(2013·青岛检测)如图4－1－16所示，长31 cm内径均匀的细玻璃管，开口向下竖直放置，齐口水银柱封住10 cm长的空气柱，若把细玻璃管在竖直平面内缓慢转动90°后至开口端水平，发现空气长度变为7.2 cm.然后继续缓慢转动90°至开口向上．求：
(1)大气压强的值；(2)末状态时空气柱的长度．
【解析】 (1)细玻璃管开口向下竖直放置，则p1＝p0－Δh，水平放置，p2＝p0，气体发生等温变化，根据玻意耳定律p1V1＝p2V2，则(p0－21)×10×S＝p0×7.2×S
解得p0＝75 cmHg.
(2)细玻璃管开口向上，则p3＝p0＋Δh.则p1V1＝p3V3，
l3＝＝ cm＝5.625 cm
【答案】 (1)75 cmHg (2)5.625 cm
10．一定质量的气体，27°C时体积为1.0×10－2m3，在压强不变的情况下，温度升高到100°C时体积为多少？
【解析】 初状态V1＝1.0×10－2m3，
T1＝(27＋273)K＝300 K
末状态：V2，T2＝(100＋273)K＝373 K
由＝得
V2＝V1＝×1.0×10－2m3≈1.24×10－2m3.
【答案】 1.24×10－2m3
11．(2010·上海高考)
图4－1－17
如图4－1－17，上端开口的圆柱形气缸竖直放置，截面积为5×10－3m2，一定质量的气体被质量为2.0 kg的光滑活塞封闭在气缸内，其压强为________(大气压强取1.01×105 Pa，g取10 m/s2)．若从初温27 °C开始加热气体，使活塞离气缸底部的高度由0.5 m缓慢变为0.51 m，则此时气体的温度为________．
【解析】 以活塞为研究对象，由平衡条件知
pS＝p0S＋mg，
所以p＝p0＋＝1.41×105 Pa.
加热气体，活塞上升过程中压强不变．
由盖·吕萨克定律知：＝
因T1＝300 K，V1＝2.5×10－3 m3，
V2＝2.55×10－3 m3.
所以T2＝306 K，即t2＝33 °C.
【答案】 1.41×105 Pa 33 °C
12．(2013·新课标Ⅱ)
图4－1－18
如图4－1－18，一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置．玻璃管的下部封有长l1＝25.0 cm的空气柱，中间有一段长l2＝25.0 cm 的水银柱，上部空气柱的长度l3＝40.0 cm.已知大气压强为p0＝75.0 cmHg.现将一活塞(图中未画出)从玻璃管开口处缓慢往下推，使管下部空气柱长度变为l′1＝20.0 cm.假设活塞下推过程中没有漏气，求活塞下推的距离．
【解析】 研究玻璃管上、下两端封闭气体的初态和末态的状态参量，根据大气压强和水银柱长可求出封闭气体的压强，结合玻意耳定律求解．
以cmHg为压强单位．在活塞下推前，玻璃管下部空气柱的压强为
p1＝p0＋l2①
设活塞下推后，下部空气柱的压强为p′1，由玻意耳定律得
p1l1＝p′1l′1②
如图，设活塞下推距离为Δl，则此时玻璃管上部空气柱的长度为l′3＝l3＋l1－l′1－Δl③
设此时玻璃管上部空气柱的压强为p′2，则
p′2＝p′1－l2④
由玻意耳定律得
p0l3＝p′2l′3⑤
由①至⑤式及题给数据解得
Δl＝15.0 cm⑥
【答案】 15.0 cm
第2节气体实验定律的微观解释
(教师用书独具)
●课标要求
知识与技能
1.知道理想气体模型．
2.知道气体压强的微观意义．
3.会用分子动理论和统计观点解释气体实验定律．
过程与方法
通过对理想气体的学习，注意理想模型在研究物理问题中的作用．
情感、态度与价值观
通过用分子动理论解释气体实验定律，认识自然现象之间是相互联系的.
●课标解读
1．知道什么是理想气体，能分别从宏观和微观的角度进行说明．
2．能用分子动理论和统计的观点解释气体压强和气体实验定律．
3．结合理想气体的学习，体会物理模型在研究物理问题中的作用．
●教学地位
本节内容是分子动理论、统计观点的具体应用．是对气体实验定律的深化．很好的综合了前面所学的知识．使学生从微观角度更加全面的认识气体.
(教师用书独具)
●新课导入建议
本节的教学可从前一节学习的3个实验定律的适用条件引入，在此基础上，从微观角度介绍理想气体模型，进而引出如何运用分子动理论、统计的观点解释气体实验定律．
●教学流程设计
???步骤3：师生互动完成“探究1”互动方式?除例1外可再变换命题角度，补充一个例题以拓展学生思路
?
步骤7：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能检测】???
课 标 解 读
重 点 难 点
1.知道理想气体的特点．
2.知道气体压强产生的原因和决定压强的因素．
3.会用分子动理论和统计观点解释气体实验定律.
1.从微观角度认识理想气体．(重点)
2.从微观角度分析气体压强的产生及决定气体压强大小的因素．(重点)
3.用分子动理论和统计观点解释气体实验定律．(难点)
理想气体
1.基本知识
(1)定义：严格遵从3个实验定律的气体．
(2)理想气体的压强
①从分子动理论和统计观点看，理想气体的压强是大量气体分子不断碰撞容器壁的结果，气体的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力．
②微观上，理想气体压强与单位体积的分子数和分子的平均动能有关．
③宏观上，一定质量的理想气体压强与体积和温度有关．
(3)理想气体的内能
①由于理想气体分子除了碰撞外，分子间没有相互作用力，因此理想气体不存在分子势能，其内能只是所有分子热运动动能的总和．
②微观上，一定质量的理想气体的内能仅跟分子的平均动能有关．
③宏观上，一定质量的理想气体的内能仅跟温度有关，而与体积无关．
2．思考判断
(1)理想气体分子间没有作用力，故不存在分子势能．(√)
(2)理想气体温度升高时其内能不一定增大．(×)
(3)密闭容器内气体的压强是由于气体分子碰撞容器壁产生的．(√)
3．探究交流
图4－2－1
把一只充足气的氢气球由温度低的地方拿到温度高的地方时容易爆裂，这是为什么呢？
【提示】 气体温度升高，气体分子平均动能增大，气体分子对氢气球的撞击力增大，压强增大．
对气体实验定律的微观解释
1.基本知识
(1)玻意耳定律
一定质量的理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能是一定的．在这种情况下，体积减小时，单位体积内的分子数增多，气体的压强增大．
(2)查理定律
一定质量的理想气体，体积保持不变时，单位体积内的分子数保持不变．在这种情况下，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强也增大．
(3)盖·吕萨克定律
一定质量的理想气体，温度升高时，分子的平均动能增大．只有气体的体积同时增大，使单位体积内的分子数减少，才能保持压强不变．
2．思考判断
(1)温度升高时，分子平均动能增大．(√)
(2)单位体积内分子数增多，气体压强一定增大．(×)
(3)理想气体温度升高时，其压强一定增大．(×)
3．探究交流
把小皮球拿到火炉上面烘烤一下，它就会变得更硬一些(假设忽略球的体积的变化)．你有这种体验吗？你怎样解释这种现象？
【提示】 小皮球内单位体积的气体分子数没发生变化，把小皮球拿到火上烘烤，意味着球内气体分子的平均动能变大，故气体的压强增大，球变得比原来硬一些．
理想气体的性质
【问题导思】
1．可看成理想气体的条件是什么？
2．理想气体模型有哪些特点？
3．决定理想气体内能的因素是什么？
1．理想气体是一种理想化模型，是对实际气体的科学抽象．
2．宏观上：理想气体是严格遵从气体实验定律的气体．
3．微观上：理想气体分子本身的大小与分子间的距离相比可以忽略不计，分子可视为质点．
4．从能量上看，理想气体的微观本质是忽略了分子力，所以其状态无论怎么变化都没有分子力做功，即没有分子势能的变化，于是理想气体的内能只有分子动能，即一定质量的理想气体的内能完全由温度决定，而与气体的体积无关．
下列说法正确的是( )
A．常温下氢气、氧气、氮气等气体就是理想气体
B．理想气体的分子间不存在相互碰撞的力
C．理想气体的分子力为零，因而分子势能也为零
D．只有在压强不太小，温度不太高的条件下，实际气体才能当作理想气体来处理
【审题指导】 紧紧抓住理想气体的概念和特点逐项分析判断．
【解析】 像氢气等是自然界实际存在的气体，而理想气体并不存在，所以氢气、氧气等实验气体永远也成不了理想气体．但是，当压强不太大、温度不太低时，实际气体才能较好地符合气体实验定律，这时才可把它们当理想气体看待，因此选项A、D错误．由于理想气体分子间无作用力，所以理想气体分子间无分子势能，但仍然存在因分子的热运动而发生的分子间相互碰撞的力，B项错，C项正确．
【答案】 C
对一定质量的理想气体，下列说法正确的是 ( )
A．体积不变，压强增大时，气体分子的平均动能一定增大
B．温度不变，压强减小时，气体的密度一定减小
C．压强不变，温度降低时，气体的密度一定减小
D．温度升高，压强和体积都可能不变
【解析】 根据气体压强、体积、温度的关系可知，体积不变，压强增大时，气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，A正确；温度不变，压强减小时，气体体积增大，气体的密集程度减小，B正确；压强不变，温度降低时，体积减小，气体的密集程度增大，C错；温度升高，压强、体积中至少有一个发生改变，D错．
【答案】 AB
综合解题方略——如何分析气体的压强
一定质量的理想气体，在状态变化后密度增大为原来的4倍，气体的压强和热力学温度与原来相比可能是 ( )
A．压强是原来的4倍，温度是原来的2倍
B．压强和温度都为原来的2倍
C．压强是原来的8倍，温度是原来的2倍
D．压强不变，温度是原来的
【审题指导】 气体压强的决定因素是温度和体积，因此解答本题采用以下思路：
【规范解答】 密度增大为原来的4倍，则体积变为原来的，根据＝C，A，B错误，C、D正确．
【答案】 CD
用微观理论判定压强变化的方法
1．根据条件判定分子的密度是否发生变化．
2．根据条件判定分子的平均动能是否发生变化．
3．比较判定每秒内单位面积上分子作用于容器壁的力是否发生变化．
4．明确常用说法．温度的微观常用说法是分子的平均动能、分子热运动的剧烈程度、分子运动的平均速率等；体积的微观常用说法是分子密度、分子之间的距离．通过各个微观量来反映气体的实验定律．
【备课资源】(教师用书独具)
实际气体在压强很大、温度很
低时不遵守气体实验定律的原因
精确的实验表明，一切实际气体都只是近似地遵守玻意耳定律、查理定律和盖·吕萨克定律．当气体压强不太大(与大气压比较)、温度不太低(与室温比较)时，实际测量的结果与上述定律得出的结果相差不大；当压强很大、温度很低时，实际测量结果和由上述定律得出的结果有很大差别．
为什么实际气体在压强很大、温度很低时不遵守3个实验定律呢？这是因为当压强很大、温度很低时的气体与压强不太大(与大气压比较)、温度不太低(与室温比较)时的气体比较，从分子动理论的角度看，前者由于分子间距离较小，其相互作用不能忽略；后者由于分子间距离较大，其相互作用可以忽略．同时，前者分子本身的体积与气体的体积相比不能忽略；后者则可以忽略．这是实际气体在压强很大、温度很低时不遵守3个实验定律的原因.
1．关于理想气体，下列说法正确的是( )
A．当把实际气体抽象成理想气体后，它们便不再遵守气体实验定律
B．温度极低，压强太大的气体虽不能当作理想气体，但仍然遵守实验定律
C．理想气体分子间的平均距离约为10－10 m，故分子力为零
D．理想气体是对实际气体抽象后形成的理想模型
【解析】 理想气体遵守气体实验定律，A错；实际气体在温度极低和压强太大时，不能很好地遵守气体实验定律，B错；理想气体分子间的平均距离超过10－9 m，分子间的斥力和引力都可忽略不计，而在平均距离为10－10 m时，分子间的斥力和引力是不能忽略的，C错；由题意知，D项正确．
【答案】 D
2．(2013·重庆高考)某未密闭房间内的空气温度与室外的相同，现对该室内空气缓慢加热，当室内空气温度高于室外空气温度时( )
A．室内空气的压强比室外的小
B．室内空气分子的平均动能比室外的大
C．室内空气的密度比室外的大
D．室内空气对室外空气做了负功
【解析】 未密闭房间内的空气在温度升高时等压膨胀，对外做功，选项A、C、D错误．温度是分子平均动能的标志，选项B正确．
【答案】 B
3．关于理想气体的内能，下列说法正确的是( )
A．理想气体存在分子势能
B．理想气体的内能是分子平均势能和平均动能的总和
C．一定质量的理想气体内能仅跟体积有关
D．一定质量的理想气体内能仅跟温度有关
【解析】 由于理想气体分子除了碰撞外，分子间没有相互作用力，因此理想气体不存在分子势能，其内能只是所有分子热运动动能的总和，故A、B错；一定质量的理想气体内能仅跟温度有关，而与体积无关．故C错，D对．
【答案】 D
4．有关气体压强，下列说法正确的是( )
A．气体分子的平均速率增大，则气体的压强一定增大
B．气体分子的密集程度增大，则气体的压强一定增大
C．气体分子的平均动能增大，则气体的压强一定增大
D．气体分子的平均动能增大，气体的压强有可能减小
【解析】 气体的压强与两个因素有关，一是气体分子的平均动能，二是气体分子的密集程度，或者说，一是温度，二是体积．密集程度或平均动能增大，都只强调问题的一方面，也就是说，平均动能增大的同时，气体的体积可能也增大，使得分子密集程度减小，所以压强可能增大，也可能减小，还有可能不变．同理，当分子的密集程度增大时，分子平均动能也可能减小，压强的变化不能确定．
【答案】 D
5．一定质量的气体，温度保持不变时，分子的平均动能是________的．在这种情况下，体积减小时，分子的密度________，气体的压强就________．
【答案】 一定 增大 增大
1．对于一定质量的气体，下列四个论述中正确的是( )
A．当分子热运动变剧烈时，压强必变大
B．当分子热运动变剧烈时，压强可以不变
C．当分子间的平均距离变大时，压强必变小
D．当分子间的平均距离变大时，压强必变大
【答案】 B
2．对一定质量的气体，下列说法正确的是( )
A．压强增大，体积增大，分子的平均动能一定增大
B．压强减小，体积减小，分子的平均动能一定增大
C．压强减小，体积增大，分子的平均动能一定增大
D．压强增大，体积减小，分子的平均动能一定增大
【解析】 体积增大，分子密集程度减小，单位时间对器壁碰撞次数减少，压强增大，说明分子对单位面积器壁的作用力增大，这说明分子的平均动能增大，选项A是正确的，选项B错误．在C、D两种说法中，分子的平均动能都不能确定是增大还是减小．综上所述，正确选项为A.
【答案】 A
3．封闭在容积不变的容器中的气体，当温度升高时，则气体的( )
A．分子的平均速率增大
B．气体对器壁的压强变大
C．分子的平均速率减小
D．气体对器壁的压强变小
【解析】 单位体积内的分子数不变，当温度升高时，分子的平均动能增大，气体对器壁的压强变大，A、B选项正确．
【答案】 AB
4．如图4－2－2所示，用导热的固定隔板把一容器隔成体积相等的甲、乙两部分．甲、乙中分别有质量相等的氮气和氧气．在达到平衡时，它们的温度相等．若分子势能可忽略．则甲、乙中( )
图4－2－2
A．气体的压强相等
B．气体的内能相等
C．气体分子的平均动能相等
D．气体分子的平均速率相等
【解析】 由于氮气分子和氧气分子质量不同，故质量相等，体积相同的氮气和氧气分子数密度不同；由于温度相同，故分子的平均动能相等，分子平均速率不相等，压强也不相等，故C正确，A、B、D错误．
【答案】 C
5．(2013·济南高二检测)在一个上下温度相同的水池中，一个小气泡缓慢向上浮起时，下列对气泡内气体分子的描述正确的是( )
A．气体分子的平均速率不变
B．气体分子数密度增加
C．气体分子数密度不变
D．气体分子无规则运动加剧
【解析】 小气泡上浮过程中，温度不变，气体分子的平均速率不变，A对，D错；又因为上浮过程中气体压强减小，所以分子数密度减小，B、C都不对．
【答案】 A
6．对一定质量的理想气体，用p、V、T分别表示其压强、体积和温度，则有( )
A．若T不变，p增大，则分子热运动的平均动能增大
B．若p不变，V增大，则分子热运动的平均动能减小
C．若p不变，T增大，则单位体积中的分子数减小
D．若V不变，p减小，则单位体积中的分子数减小
【解析】 温度不变，则分子热运动的平均动能不变，A项错；体积不变，由于气体分子的总数不变，则单位体积中的分子数不变，D选项错误；压强不变，如温度升高，分子热运动的平均动能增大，则单位体积内分子数减少，即体积增大，C选项正确，B选项错误．
【答案】 C
7．(2013·新课标Ⅱ)关于一定量的气体，下列说法正确的是________．
A．气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，而不是该气体所有分子体积之和
B．只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低
C．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零
D．气体从外界吸收热量，其内能一定增加
E．气体在等压膨胀过程中温度一定升高
【解析】 气体分子在空间可自由移动，因此气体体积应是气体分子所能到达的空间，选项A正确；分子热运动的剧烈程度与温度有关，温度越高，分子运动越剧烈，选项B正确；气体压强的大小等于气体作用在器壁单位面积上的压力，与失、超重无关，选项C错误；气体吸收热量的同时可对外做功，内能不一定增加，选项D错误；气体等压膨胀，由＝可知温度一定升高，选项E正确．
【答案】 ABE
8．甲、乙两个相同的密闭容器中分别装有等质量的同种气体．已知甲、乙两容器中气体的压强分别为p甲、p乙，且p甲
A．甲容器中气体的温度高于乙容器中气体的温度
B．甲容器中气体的温度低于乙容器中气体的温度
C．甲容器中气体分子的平均动能小于乙容器中气体分子的平均动能
D．甲容器中气体分子的平均动能大于乙容器中气体分子的平均动能
【解析】 质量相等的同种气体装在相同容器中，说明两种气体的体积相同，则两种气体分子的密集程度相同．由于p甲【答案】 BC
9．(2013·重庆高二检测)如图4－2－3所示，一定质量的某种气体的等压线，等压线上的a、b两个状态比较，下列说法正确的是( )
图4－2－3
A．在相同时间内撞在单位面积上的分子数b状态较多
B．在相同时间内撞在单位面积上的分子数a状态较多
C．在相同时间内撞在相同面积上的分子数两状态一样多
D．单位体积的分子数两状态一样多
【解析】 ab连线是等压线，意味着pa＝pb.由于气体的压强由单位体积内的分子数和分子的平均动能的大小决定，Tb＞Ta，则状态b时气体分子的平均动能大，则只有此状态下相同时间内撞在单位面积上的分子数少，才能保证两状态时压强相等，故B正确．
【答案】 B
图4－2－4
10．(2013·重庆高二检测)如图4－2－4所示，一定质量的理想气体由状态A沿平行于纵轴的直线变化到状态B，则它的状态变化过程是( )
A．气体的温度不变
B．气体的内能增加
C．气体分子的平均速率减小
D．气体分子在单位时间内与器壁单位面积上碰撞的次数不变
【解析】 从p－V图象中的AB图线可知，气体状态由A变到B为等容升压，根据查理定律，一定质量的气体，当体积不变时，压强跟热力学温度成正比，故压强增大温度升高，内能增加，B正确，A错误；气体的温度升高，分子平均速率增加，故C错误；气体压强增大，则气体分子在单位时间内与器壁单位面积上碰撞的次数
可能变化，故D错误．
【答案】 B
11．一定质量的理想气体由状态A经状态B变为状态C，其中A→B过程为等压变化，B→C过程为等容变化．已知VA＝0.3 m3，TA＝TC＝300 K、TB＝400 K.
(1)求气体在状态B时的体积．
(2)说明B→C过程压强变化的微观原因．
【解析】 (1)设气体在B状态时的体积为VB，由盖—吕萨克定律得＝，代入数据得VB＝0.4 m3.
(2)微观原因：气体体积不变，分子密集程度不变，温度变小，气体分子平均动能减小，导致气体压强减小．
【答案】 (1)0.4 m3 (2)见解析
12．喷雾器内有10 L水，
图4－2－5
上部封闭有1 atm的空气2 L．关闭喷雾阀门，用打气筒向喷雾器内再充入1 atm的空气3 L(设外界环境温度一定，空气可看作理想气体)．如图4－2－5所示．当水面上方气体温度与外界温度相等时，求气体压强，并从微观上解释气体压强变化的原因．
【解析】 选取喷雾器内原有的药液上方的空气和即将打入的空气一起作为研究对象．将变质量问题转化为一定质量的问题．
设气体初态压强为p1，体积为V1；末态压强为p2，体积为V2，由玻意耳定律p1V1＝p2V2
代入数据得p2＝2.5 atm
微观解释：温度不变，分子平均动能不变，单位体积内分子数增加，所以压强增加．
【答案】 见解析
第3节饱和汽
第4节湿 度
(教师用书独具)
●课标要求
知识与技能
1.知道什么是饱和汽、未饱和汽、饱和汽压．
2.知道什么是相对湿度和绝对湿度，能说明空气的相对湿度对人和植物的影响．
过程与方法
通过探究饱和汽压跟温度和体积的关系，体会怎样观察、分析物理现象，进而得出结论．
情感、态度与价值观
增强理论联系实际意识，运用所学知识解释与生产和生活有关问题.
●课标解读
1．知道饱和汽、未饱和汽和饱和汽压这些概念的含义．
2．知道影响饱和汽压的因素和如何把未饱和汽变为饱和汽．
3．知道绝对湿度和相对湿度的概念．
4．了解湿度对人的生活和植物生长等方面的影响．
●教学地位
本节讲解的知识，是对初中学过的物态变化知识的扩展和加深，与生产、科研和日常生活实际有着密切的联系．
空气湿度在生产和生活中常常用到，教科书讲解这些知识，就是为了给学生解释一些实际现象打下一个初步基础.
(教师用书独具)
●新课导入建议
重庆、武汉和南京被称为“三个火炉”．这三个城市都在长江沿岸，瀑布、沟渠纵横，这些地区的人夏天感到闷热，好像“透不过气”来……人们感到闷热的原因是什么？我们今天学习相关知识从而引入新课．
●教学流程设计
???步骤3：师生互动完成“探究1”互动方式?除例1外可再变换命题角度，补充一个例题以拓展学生思路
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课 标 解 读
重 点 难 点
1.知道饱和汽、未饱和汽，了解在一定温度下未饱和汽的密度小于饱和汽的密度．
2.知道什么是饱和汽压，了解饱和汽压与温度有关系，知道温度不变时饱和汽压与体积无关．
3.知道什么是绝对湿度和相对湿度，知道干湿泡湿度计的原理．
4.注意本节知识在生活、生产中的应用，增强理论联系实际的意识.
1.掌握饱和汽压与温度的关系．(重点)
2.能够计算空气的相对湿度．(重点)
3.对绝对湿度和相对湿度概念的理解．(难点)
饱和汽与饱和汽压
1.基本知识
(1)蒸发现象
在任何温度下，液体中总有一部分分子的动能比平均动能大，处在液体表面层的、动能足够大的分子，能够挣脱周围分子的吸引而飞出液面的现象．
(2)动态平衡
从液体中飞出的分子数目与返回液体的分子数目相等，液体不会再减少，蒸气的密度也不会再增加，达到一种动态平衡．
(3)饱和汽与未饱和汽
①饱和汽：与液体处于动态平衡时的蒸气．
②未饱和汽：没有达到饱和状态的蒸气．
(4)饱和汽压
①定义：某种液体饱和汽具有的压强．
②特点：液体的饱和汽压与温度有关，温度越高，饱和汽压越大，且饱和汽压与饱和汽的体积无关．
(5)把未饱和汽变成饱和汽
①降低温度
在体积不变的条件下，温度越低，饱和汽的密度越小，故降低温度可以使未饱和汽变成饱和汽．
②减小体积
在温度不变的条件下，减小未饱和汽的体积，可增大未饱和汽的密度，使之变成饱和汽．
2．思考判断
(1)达到饱和汽时，液面上的气体分子的密度不断增加．(×)
(2)达到饱和汽时，液面上的气体分子的密度不变．(√)
(3)达到饱和汽时，蒸发和凝结达到动态平衡．(√)
3．探究交流
液面上部的蒸气达到饱和时，还有没有液体分子从液面飞出？为什么这时从宏观上来看液体不再蒸发？
【提示】 仍然有液体分子从液面飞出．因为这时从液面飞出去的分子数目与从蒸气回到液体中的分子数目相等，液体不再减少，蒸气的密度也不再增加，达到了动态平衡，从宏观上看蒸发停止.
湿度
1.基本知识
(1)定义：空气的干湿程度．
(2)描述湿度的物理量
①空气的绝对湿度：空气中所含水蒸气的压强．
②空气的相对湿度：空气的绝对湿度与同一温度下水的饱和汽压的百分比．
(3)湿度的影响(平常所说的湿度指相对湿度)
①相对湿度与雨、雾、露等天气现象有密切联系．
②相对湿度对人们的生活影响很大：过小，人体的水分散失加快；过大，抑制人体散热．
③相对湿度对植物生长有很大影响．
④相对湿度与建筑、国防、运输、储藏等都有密切关系，对工业生产的影响也很大．
(4)湿度计
①定义：测量湿度的仪器．
②结构
由两支并排放置的普通温度计构成，一支温度计按照常规使用，另一支温度计的玻璃泡上包着棉纱布，纱布的下端浸入水中，能使玻璃泡保持潮湿．
③原理
由于水的蒸发，湿泡温度计的示数总要低一些，空气的相对湿度越小，玻璃泡上的水分蒸发越快，湿泡温度计的示数越小，两个温度计指示的温度差越大，反之越小，根据两个温度计的温度差，就可以确定相对湿度的大小．
2．思考判断
(1)平常所说的湿度指相对湿度，即空气中所含水蒸气的压强．(×)
(2)对人们生活产生影响的主要是相对湿度．(√)
(3)干湿泡湿度计使用简便，但误差较大．(×)
3．探究交流
阴雨连绵的夏天，人们会感到气闷；寒冷的冬季，人们会感到口腔和鼻腔难受，为什么？
【提示】 空气的潮湿程度对生活和生产有很大的影响．空气太潮湿，人会感到气闷，物体也容易发霉；空气太干燥，口腔和鼻腔会感到难受，植物容易枯萎.
饱和汽与未饱和汽的比较
【问题导思】
1．饱和汽、未饱和汽的特点？
2．饱和汽、未饱和汽之间如何转化？
比较项目
饱和汽
未饱和汽
定义
跟液体处于动态平衡的蒸气
还没有达到饱和状态的蒸气
特点
(1)一定温度下有一定的蒸气密度
(2)一定温度下有一定的压强(饱和汽压)
(3)不遵守气体的实验定律
(1)一定温度下，未饱和汽的密度和压强都比饱和汽的小(2)近似遵守气体的实验定律
转化
饱和汽变为未饱和汽的方法(1)温度不变，减小蒸气的密度
(2)体积不变，提高蒸气的温度是：
未饱和汽变成饱和汽的方法是：
(1)温度不变时，增加蒸气的密度
(2)体积不变时，降低蒸气的温度
因为在一定温度下饱和汽压是一个定值，与体积的变化无关，所以有活塞的密闭容器，盛有饱和水蒸气与水时，压缩活塞，水蒸气压强不变，但有水蒸气液化成水．(水蒸气不遵守气体实验定律)
图4－3－1
如图4－3－1所示，一个有活塞的密闭容器内盛有饱和水蒸气与少量的水，则可能发生的现象是( )
A．温度保持不变，慢慢地推进活塞，容器内压强会增大
B．温度保持不变，慢慢地推进活塞，容器内压强不变
C．温度保持不变，慢慢地拉出活塞，容器内压强会减小
D．不移动活塞而将容器放在沸水中，容器内压强不变
【审题指导】 饱和汽压与温度有关，与饱和汽的体积无关．“慢慢”两字是指能达到动态平衡．
【解析】 慢慢推进活塞和慢慢拉出活塞，密闭容器内体积发生变化，而温度保持不变，饱和汽的压强只和温度有关，与体积无关，故A、C错，B正确．不移动活塞而将容器放入沸水中，容器内饱和汽温度升高，故压强应发生变化，D错误．
【答案】 B
1．将未饱和汽转化成饱和汽，下列方法可行的是( )
A．保持温度不变，减小体积
B．保持温度不变，减小压强
C．保持体积不变，降低温度
D．保持体积不变，减小压强
【解析】 保持温度不变，减小体积，可以增大压强，使未饱和汽达到饱和汽压成为饱和汽；体积不变，降低温度，饱和汽压降低，也可以使未饱和汽的压强达到饱和汽压；体积不变，减小压强，使得饱和汽的温度降低，从而使饱和汽压降低．
【答案】 ACD
影响饱和汽压的因素
【问题导思】
1．饱和汽压与温度有什么关系？
2．饱和汽压与体积有什么关系？
1．饱和汽压跟液体的种类有关
实验表明在相同的温度下，不同液体的饱和汽压一般是不同的．挥发性大的液体，饱和汽压大．
2．饱和汽压跟温度有关
饱和汽压随温度的升高而增大．这是因为温度升高时，液体里能量较大的分子增多，单位时间内从液面飞出的分子也增多，致使饱和汽的密度增大，同时蒸气分子热运动的平均动能也增大，这也导致饱和汽压增大．
3．饱和汽压与体积无关
饱和汽的液体与气体的平衡状态是一种动态平衡，当饱和的蒸气体积发生变化时，密度也要变化，动态平衡就被破坏．重新达到平衡后，在温度不变的情况下，饱和汽压也是不变的，故饱和汽压跟体积无关．
饱和汽和液体之间是一种动态平衡，饱和汽压仅与温度有关，而与蒸气的体积无关．
关于饱和汽压，下列说法正确的是( )
A．温度相同的不同饱和汽，饱和汽压都相同
B．温度升高时，饱和汽压增大
C．温度升高时，饱和汽压减小
D．饱和汽压与饱和汽的体积无关
【解析】 同一气体的饱和汽压仅由温度决定，温度升高，饱和汽压增大；与气体的体积及外界大气压无关，不同气体的饱和汽密度在同一温度不同，从而饱和汽压不同．
【答案】 BD
饱和汽的特点
1．一定温度下有一定的汽密度．
2．一定温度下有一定的压强(饱和汽压)．
必须注意：饱和汽的汽密度与压强都只与温度有关，与体积无关，温度升高时，不仅分子的平均动能增大，而且分子密度也增大，单位时间内与器壁单位面积的碰撞次数也增大，因此饱和汽压随温度的升高而增大，饱和汽不遵守理想气体的实验定律．未饱和汽定义是：某一空间的蒸气还没有达到饱和状态，这个空间的蒸气叫未饱和气．在一定温度下，未饱和汽的密度和压强都比饱和汽小．未饱和汽的性质与真实气体相同，近似遵守理想气体实验定律．
2．关于饱和汽，下列说法正确的是( )
A．在稳定情况下，密闭容器中如有某种液体存在，其中该液体的蒸气一定是饱和的
B．密闭容器中有未饱和的水蒸气，向容器内注入足够量的空气，加大气压可使水蒸气饱和
C．随着液体的不断蒸发，当液化和汽化速率相等时，液体和蒸气达到的一种平衡状态叫动态平衡
D．对于某种液体来说，在温度升高时，由于单位时间内从液面汽化的分子数增多，所以其蒸气饱和所需要的压强增大
【解析】 在饱和状态下，汽化和液化达到动态平衡，即达到稳定状态．所以A、C正确．液体的饱和汽压与其温度有关，即温度升高饱和汽压增大，所以D正确．饱和汽压是指液体蒸气的分气压，与其他气体的压强无关，所以B错误．
【答案】 ACD
综合解题方略——相对湿度和绝对湿度辨析
(2013·黄冈高二检测)空气湿度对人们的生活有很大影响，当湿度与温度搭配得当，通风良好时，人们才会舒适．关于空气湿度，以下结论正确的是( )
A．绝对湿度大而相对湿度不一定大，相对湿度大而绝对湿度也不一定大，必须指明温度这一条件
B．相对湿度是100%，表明在当时的温度下，空气中水蒸气已达到饱和状态
C．在绝对湿度一定的情况下，气温降低时，相对湿度将减小
D．在绝对湿度一定的情况下，气温升高时，相对湿度将减小
【审题指导】 相对湿度与绝对湿度和温度都有关系，在绝对湿度不变的情况下，温度越高，相对湿度越小，人感觉越干燥；温度越低，相对湿度越大，人感觉越潮湿．
【规范解答】 相对湿度定义B＝×100%，式中p为空气中所含水蒸气的实际压强，ps为同一温度下水的饱和汽压，ps在不同温度下的值是不同的，温度越高，ps越大，故A正确．相对湿度为100%，说明在当时的温度下，空气中所含水蒸气的实际压强已达到饱和汽压，B正确．绝对湿度p不变时，气温降低，ps减小，相对湿度增加，故C错，D正确．
【答案】 ABD
相对湿度的计算
1．相对湿度＝×100%，即B＝×100%，知道了水蒸气的实际压强和同温下水的饱和汽压，代入公式即可求得．
2．注意单位的统一，水蒸气的实际压强和同温度下水的饱和汽压要采用同一单位．
3．在某一温度下，饱和汽压是一定值，知道了绝对湿度可以算出相对湿度；反之，知道了相对湿度也能算出绝对湿度．
4．空气的相对湿度不会超过100%.因为环境温度变化时，水的饱和汽压和水蒸气的实际压强都发生变化，所以相对湿度不会超过100%.
【备课资源】(教师用书独具)
1．临界温度
19世纪，法拉第等一些科学家设法利用增大压强和降低温度的方法把未饱和汽变成饱和汽，进而变为液体．他们把许多气体都液化了，但有几种气体，如氧、氢、氮等，一直不能被液化．当时认为这些气体是不能液化的“永久气体”，后来通过进一步的研究才发现，各种气体都有一个特殊的温度，在这个温度之上，无论怎样增大压强也不能使气体液化，这个温度就叫做临界温度．
要把所有的气体都液化，需要获得足够低的温度．通过努力提高低温技术，在20世纪初，所有气体都能被液化了．
2．低温技术的发展
低温技术发展的第一个里程碑“焦耳——汤姆孙效应”于1853年被发现.1877年，法国科学家凯利代特和瑞士的皮克代特几乎同时液化了氧，这是人类第一次真正跨入了低温技术的新境地．随后于1883年液化了氮气.1898年，杜瓦首先用液空预冷的节流效应液化了氢气，得到了20 K低温.1908年，翁内斯用液氢预冷的节流效应首次液化了氦，并获得了4.2 K低温，最后一种“永久气体”被液化，从此人类全面开拓了低温技术这一崭新的科学技术领域．
低温技术发展的第二个里程碑——膨胀机制冷方法是Claude于1902年发明的，这是低温技术的一场革命，它使气体液化技术迈出实验室，开始走上了工业规模.20世纪初，液化空气的技术发展成为制氧工业，并推动了冶金、化工、机械和动力工业的发展.1939年发明透平膨胀机并用于液化氦气.1947年，研制成功了著名的氦液化恒温器，使氢、氦液化技术走上实用阶段，氦液化设备开始商品化．现在，低温技术在航天、能源、工农业生产以及医学等方面已得到广泛应用.
1．由饱和汽和饱和汽压的概念，选出下列正确的结论( )
A．饱和汽和液体之间的动态平衡，是指汽化和液化同时进行的过程，且进行的速率相等
B．一定温度下的饱和汽的密度为一定值，温度升高，饱和汽的密度增大
C．一定温度下的饱和汽压，随饱和汽的体积增大而增大
D．饱和汽压跟绝对温度成正比
【解析】 由动态平衡概念可知A正确．在一定温度下，饱和汽的密度是一定的，它随着温度升高而增大，B正确．一定温度下的饱和汽压与体积无关，C错．饱和汽压随温度升高而增大，原因是：温度升高时，饱和汽的密度增大；温度升高时，饱和汽分子平均速率增大，理想气体状态方程不适用于饱和汽，饱和汽压和绝对温度的关系不成正比，饱和汽压随温度的升高增大得比线性关系更快，D错．
【答案】 AB
2．饱和汽压是指( )
A．当时的大气压 B．饱和汽的压强
C．水蒸气的压强 D．以上都不对
【解析】 饱和汽压是饱和汽所具有的压强，B选项正确．
【答案】 B
3．湿泡温度计与干泡温度计的示数差越大，表示( )
A．空气的绝对湿度越大
B．空气的相对湿度越大
C．空气中水蒸气离饱和程度越近
D．空气中水蒸气离饱和程度越远
【解析】 蒸发越快，湿泡温度计的示数与干泡温度计的示数差越大，空气中水蒸气离饱和程度越远，A、B、C错误，D正确．
【答案】 D
4．在相对湿度相同的情况下，比较可得( )
A．冬天的绝对湿度大 B．夏天的绝对湿度大
C．冬天的绝对湿度小 D．夏天的绝对湿度小
【解析】 由于饱和汽压随温度的升高而增大，根据相对温度B＝知，在相对湿度相同时，饱和汽压大的夏天，绝对湿度大，饱和汽压小的冬天，绝对湿度小，B、C正确．
【答案】 BC
1．(2013·咸阳高二检测)我们感到空气很潮湿，这是因为( )
A．空气中所含水蒸气较多
B．气温较低
C．绝对温度较大
D．空气中的水蒸气离饱和状态较近
【解析】 我们感到空气很潮湿，是因为空气的相对湿度大，由公式B＝×100%可知，空气中的水蒸气压强比较大，离饱和状态近，故选D.
【答案】 D
2．下列说法正确的是( )
A．空气的绝对湿度跟水的饱和汽压的百分比，叫做空气的相对湿度
B．人们的有些病症与空气的相对湿度有关
C．干湿泡湿度计上，两温度计的示数的差值越大，说明空气就越潮湿
D．只要气温不高，人们就一定不会感到闷热
【解析】 A中的饱和汽压应是“同一温度”下的饱和汽压(因为不同温度下的饱和汽压的值不等)，A错误；B中所述的情况，就是相对湿度对人的生活造成影响的一个例子，B正确；两温度计示数差值越大，说明感温泡上的水蒸发越快，空气越干燥，C错误；若空气相对湿度大，尽管气温不高人们也会感到闷热，D错误．
【答案】 B
3．(2012·山东高考)以下说法正确的是( )
A．水的饱和汽压随温度的升高而增大
B．扩散现象表明，分子在永不停息地运动
C．当分子间距离增大时，分子间引力增大，分子间斥力减小
D．一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，气体分子的平均动能减小
【解析】 饱和汽压随温度的升高而增大，选项A正确；扩散现象说明分子在永不停息地运动，选项B正确；当分子间距离增大时，分子间引力和斥力都减小，选项C错误；根据＝C知，一定质量的理想气体，在等压膨胀时，温度升高，分子的平均动能增大，选项D错误．
【答案】 AB
4．饱和汽压随温度变化的原因，正确的是( )
A．温度升高，单位时间里从液体表面飞出的分子数减少
B．温度降低，单位时间里从液体表面飞出的分子数增多
C．温度升高，单位时间里从液体表面飞出的分子数增多，液体继续蒸发，压强增大
D．温度降低，单位时间里从液体表面飞出的分子数大于返回液体表面的分子数
【解析】 温度越高，液体分子热运动的平均动能越大，单位时间里从液面飞出的分子数增多，原来的动态平衡被破坏，液体继续蒸发，蒸气的压强继续增大，直至达到新的平衡．
【答案】 C
5．下列说法中正确的是( )
A．在一定温度下，同种液体的饱和汽的密度是一定的
B．饱和汽近似地遵守理想气体实验定律
C．在潮湿的天气里，空气的相对湿度大，水蒸发得慢，所以洗了的衣服不容易晾干
D．在绝对湿度相同的情况下，夏天比冬天的相对湿度大
【解析】 同种液体的饱和汽的密度仅由温度决定，温度越高，饱和汽的密度越大，饱和汽压越大，故A对．由B＝×100%可知，在p相同的情况下，ps越大，B越小．人感觉“潮湿”或“干燥”及蒸发快慢取决于相对湿度．
【答案】 AC
6．(2011·海南高考)关于空气湿度，下列说法正确的是( )
A．当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大
B．当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小
C．空气的绝对湿度用空气中所含水蒸气的压强表示
D．空气的相对湿度定义为水的饱和蒸汽压与相同温度时空气中所含水蒸气的压强之比
【解析】 人们对干燥、潮湿的感受由相对湿度来决定；相对湿度越大，感觉越潮湿，相对湿度越小，感觉越干燥，故A错，B正确．用空气中所含水蒸气的压强表示的湿度为绝对湿度；空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比描述的湿度为相对湿度，故C正确，D错误．
【答案】 BC
7．密闭容器中装有少量液态乙醚，下列现象可能发生的是( )
A．当容器温度升高时，液态乙醚逐渐减少
B．当容器温度降低时，液态乙醚逐渐减少
C．当容器升高到一定温度时，液态乙醚消失
D．液态乙醚消失后，若冷却容器，容器中又出现液态乙醚
【解析】 温度升高，饱和汽的密度增大，所以A、C、D正确，B选项错误．
【答案】 ACD
8．用吹风机的热风吹一支蘸了酒精的温度计时，温度计的示数是( )
A．先降低后升高 B．先升高后降低
C．一直降低 D．一直升高
【解析】 开始时温度计上的酒精汽化，吸收热量，使温度降低，故示数降低．酒精完全汽化后温度计在热风作用下温度升高，选项A正确．
【答案】 A
9．如图4－3－2所示的容器，用活塞封闭着刚好饱和的一些水汽，测得水汽的压强为p，体积为V.当保持温度不变( )
图4－3－2
A．上提活塞使水汽的体积增为2V时，水汽的压强变为p
B．下压活塞使水汽的体积减为V时，水汽的压强增为2p
C．下压活塞时，水汽的质量减小，密度不变
D．下压活塞时，水汽的质量和密度都变小
【解析】 容器中的水汽刚好饱和，表示容器中已没有水，上提活塞使水汽的体积变为2V时，容器中的水汽变为未饱和汽，由玻意耳定律知，压强变为p；下压活塞使水汽的体积减为V时，由于温度不变，饱和汽的密度不变，部分水汽会凝结成水，水汽的压强仍为p，只是水汽的质量减小了，故选A、C.
【答案】 AC
10．(2013·滨州检测)
图4－3－3
如图4－3－3有一压力锅，锅盖上的排气孔截面积约为7.0×10－6 m2，限压阀重为0.7 N．使用该压力锅煮水消毒，根据下列水的沸点与气压关系的表格，分析可知压力锅内的最高水温约为(大气压强为1.01×105 Pa)( )
p(×105 Pa)
1.01
1.43
1.54
1.63
1.73
1.82
1.91
2.01
2.12
2.21
(°C)
100
110
112
114
116
118
120
122
124
126
A.100 °C B．112 °C
C．122 °C D．124 °C
【解析】 液体的沸点与液面上方压强有关．
由题意，得压力锅内气体压强p＝p0＋p1＝1.01×105 Pa＋ Pa
＝2.01×105 Pa，查表得，C正确．
【答案】 C
11．在某温度时，水蒸气的绝对压强为p＝200 mmHg，此时的相对湿度为50%，则：
(1)此时的绝对湿度为多少？
(2)饱和汽压为多大？
【解析】 (1)根据绝对湿度的定义可知此时的绝对湿度为20 mmHg.(2)由相对湿度B＝×100%，可知：ps＝＝ mmHg＝400 mmHg.
【答案】 (1)200 mmHg (2)400 mmHg
12．某食堂的厨房内，温度是30 ℃，绝对湿度是p1＝2.1×103 Pa，而这时室外温度是19 ℃，绝对湿度是p2＝1.3×103 Pa.那么，厨房内外空气的相对湿度相差多少？在厨房内感觉潮湿，还是在厨房外感觉潮湿？
(30 ℃时水的饱和汽压为p3＝4.2×103 Pa,19 ℃时水的饱和汽压为p4＝2.2×103 Pa)
【解析】 厨房内的相对湿度
B1＝×100%＝×100%＝50%
厨房外的相对湿度
B2＝×100%＝×100%＝59%
厨房内外空气的相对湿度相差
ΔB＝B2－B1＝59%－50%＝9%
厨房外的相对湿度较大，即厨房外感觉潮湿．
【答案】 9% 厨房外感觉潮湿
综合检测(四)
第4章 气 体
(分值：100分 时间：60分钟)
一、选择题(本题共7个小题，每小题6分，共42分．在每小题给出的四个选项中，有一个或多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，选错或不选的均得0分．)
1．一定质量的理想气体，在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p1、V1、T1，在另一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p2、V2、T2，下列关系正确的是( )
A．p1＝p2，V1＝2V2，T1＝T2
B．p1＝p2，V1＝V2，T1＝2T2
C．p1＝2p2，V1＝2V2，T2＝2T2
D．p1＝2p2，V1＝V2，T1＝2T2
【解析】 由＝可知A、B均错；由＝可知D正确；由＝可知C错．
【答案】 D
2．当气体温度为－3 ℃时，用热力学温度表示为( )
A．－3 K B．270 K
C．276 K D．－270 K
【解析】 由T＝(273＋t)K得，T＝(273－3)K＝270 K.
【答案】 B
3．(2010·江苏高考)为了将空气装入气瓶内，现将一定质量的空气等温压缩，空气可视为理想气体．下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积V关系的是( )
【解析】 空气做等温压缩的变化，由pV＝C知：p∝，即压强与体积的倒数成正比，故B项正确．
【答案】 B
图1
4．(2012·重庆高考)图1为伽利略设计的一种测温装置示意图，玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定量的空气．若玻璃管内水柱上升，则外界大气的变化可能是( )
A．温度降低，压强增大
B．温度升高，压强不变
C．温度升高，压强减小
D．温度不变，压强减小
【解析】 根据压强关系，外部气压等于内部气压加上水柱压强．即p0＝p＋ρgh，当外界大气压强p0增大时，由于玻璃泡内空气体积、温度、压强都不变，所以水柱上升；当外界温度降低时，由于玻璃泡中的空气体积V不变，内部气体压强p减小，所以导致水柱上升．因此，选项A正确．
【答案】 A
5．(2012·福建高考)空气压缩机的储气罐中储有1.0 atm的空气6.0 L，现再充人1.0 atm的空气9.0 L．设充气过程为等温过程，空气可看作理想气体，则充气后储气罐中气体压强为( )
A．2.5 atm B．2.0 atm
C．1.5 atm D．1.0 atm
【解析】 初状态：p1＝1.0 atm，V1＝(6.0＋9.0) L＝15.0 L
末状态：p2，V2＝6.0 L
根据玻意耳定律p1V1＝p2V2得p2＝，代入数据得p2＝2.5 atm，故A项正确，B、C、D三项均错．
【答案】 A
6．(2011·上海高考)如图2，一定量的理想气体从状态a沿直线变化到状态b，在此过程中，其压强( )
图2
A．逐渐增大 B．逐渐减小
C．始终不变 D．先增大后减小
【解析】 在V－T图象中，各点与坐标原点连线的斜率表示压强的大小．斜率越小，压强越大．
【答案】 A
图3
7．如图3所示，在一个圆柱形的导热气缸中，用活塞封闭了一部分空气，活塞与气缸壁间是密封而光滑的，一弹簧秤挂在活塞上，将整个气缸悬吊在天花板上，当外界气温升高(大气压不变)时( )
A．弹簧秤示数变大
B．弹簧秤示数变小
C．弹簧秤示数不变
D．条件不足，无法判断
【解析】 对活塞受力分析，可知
F＝mg＋p0S－pS
现在需要讨论一下气体压强的变化．以气缸为对象受力分析，如图所示则有
p0S＝Mg＋pS
解得p＝p0－
因为M、S、p0均为不变量，在气体温度变化时，气体的压强不变．而气体在此过程中做等压膨胀．由此而知，弹簧秤的示数不变．故正确选项为C.
【答案】 C
二、非选择题(本大题共5小题，共58分．按题目要求作答，解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．)
8．(8分)用DIS研究一定质量气体，在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图4所示 ，实验步骤如下：
图4
①把注射器活塞移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接；
②移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p；
图5
③用V－1/p图象处理实验数据，得出如图5所示图线．
(1)为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是______________________________________________________________________
________________________________________________________________；
(2)为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是__________________和________________________________________；
(3)如果实验操作规范正确，但如图所示的V－1/p图线不过原点，则V0代表_____________________________________________________________________．
【解析】 (1)通过涂润滑油可使注射器不漏气．
(2)缓慢移动活塞是为了有足够的时间使封闭气体与外界热交换，不用手握住注射器也是为了不使手上的热量传递给气体．
(3)注射器与压强传感器连接部位有气体，从而使图线不过原点．
【答案】 (1)在注射器活塞上涂润滑油
(2)移动活塞要缓慢 不能用手握住注射器封闭气体部分
(3)注射器与压强传感器连接部位的气体体积
9．(12分)某居民楼发生爆炸，造成多人受伤，事故原因被认定为使用煤气不当造成泄漏．一般情况下，煤气爆炸时房间内气体温度会从常温迅速升高到550°C，甚至更高．请你估算出发生爆炸时产生的气体的压强是大气压的多少倍？
【解析】 爆炸瞬间可认为房间内气体经历了一个等容过程，爆炸前室内气体看作常温常压，即
初状态时，p1＝1 atm T1＝27°C＝300 K
爆炸时(末状态)T2＝550°C＝823 K
由＝得p2＝p1＝×1 atm≈2.74 atm.
即约等于大气压的2.74倍．
【答案】 2.74倍
10．(12分)(2013·泉州检测)如图6，一定质量的气体温度保持不变，最后U形管两臂中的水银面相齐，烧瓶中气体体积为800 mL；现用注射器向烧瓶中注入200 mL水，稳定后两臂中水银面的高度差为25 cm，不计U形管中气体的体积．求：
图6
(1)大气压强是多少cmHg?
(2)当U形管两边水银面的高度差为45 cm时，烧瓶内气体的体积是多少？
【解析】 (1)初状态：p1＝p0，V1＝800 mL
注入水后的末状态：p2＝p0＋pΔh，V2＝600 mL
由p1V1＝p2V2得：p0V1＝(p0＋pΔh)V2
代入数据解得：p0＝75 cmHg.
(2)当U形管两边水银面的高度差为45 cm时，
压强为p3＝p0＋pΔh′
＝(75＋45)cmHg＝120 cmHg，
体积为V3，由p3V3＝p1V1得
V3＝＝ mL＝500 mL.
【答案】 (1)75 cmHg (2)500 mL
11．(2013·重庆高考)汽车未装载货物时，某个轮胎内气体的体积为V0，压强为p0；装载货物后，该轮胎内气体的压强增加了Δp，若轮胎内气体视为理想气体，其质量、温度在装载货物前后均不变，求装载货物前后此轮胎内气体体积的变化量．
【解析】 轮胎内气体做等温变化，根据玻意耳定律得p0V0＝(p0＋Δp)(V0＋ΔV)
解得ΔV＝－.
【答案】 体积改变量ΔV＝－
12．(14分)如图7甲所示是一个右端开口的圆筒形气缸，活塞可以在气缸内自由滑动．活塞将一定量的理想气体封闭在气缸内，此时气体的温度为27 °C.若给气缸加热，使气体温度升高，让气体推动活塞从MN缓慢地移到PQ.已知大气压强p0＝1.0×105 Pa.求：
图7
(1)当活塞到达PQ后缸内气体的温度；
(2)把活塞锁定在PQ位置上，让气体的温度缓慢地降到27 °C，求此时气体的压强；
(3)在图7乙中画出上述两个过程中气体压强p随温度T变化的图象．
【解析】 (1)此过程为等压变化过程p1＝p2＝p0＝1×105 Pa，V2＝2V1，T1＝300 K
由＝得：T2＝600 K.
(2)此过程为等容变化过程，T3＝300 K
由查理定律＝得：p3＝0.5×105 Pa.
(3)p－T图象如图所示：
【答案】 (1)600 K (2)0.5×105 Pa (3)见解析
1．(2013·咸阳高二检测)我们感到空气很潮湿，这是因为( )
A．空气中所含水蒸气较多
B．气温较低
C．绝对温度较大
D．空气中的水蒸气离饱和状态较近
【解析】 我们感到空气很潮湿，是因为空气的相对湿度大，由公式B＝×100%可知，空气中的水蒸气压强比较大，离饱和状态近，故选D.
【答案】 D
2．下列说法正确的是( )
A．空气的绝对湿度跟水的饱和汽压的百分比，叫做空气的相对湿度
B．人们的有些病症与空气的相对湿度有关
C．干湿泡湿度计上，两温度计的示数的差值越大，说明空气就越潮湿
D．只要气温不高，人们就一定不会感到闷热
【解析】 A中的饱和汽压应是“同一温度”下的饱和汽压(因为不同温度下的饱和汽压的值不等)，A错误；B中所述的情况，就是相对湿度对人的生活造成影响的一个例子，B正确；两温度计示数差值越大，说明感温泡上的水蒸发越快，空气越干燥，C错误；若空气相对湿度大，尽管气温不高人们也会感到闷热，D错误．
【答案】 B
3．(2012·山东高考)以下说法正确的是( )
A．水的饱和汽压随温度的升高而增大
B．扩散现象表明，分子在永不停息地运动
C．当分子间距离增大时，分子间引力增大，分子间斥力减小
D．一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，气体分子的平均动能减小
【解析】 饱和汽压随温度的升高而增大，选项A正确；扩散现象说明分子在永不停息地运动，选项B正确；当分子间距离增大时，分子间引力和斥力都减小，选项C错误；根据＝C知，一定质量的理想气体，在等压膨胀时，温度升高，分子的平均动能增大，选项D错误．
【答案】 AB
4．饱和汽压随温度变化的原因，正确的是( )
A．温度升高，单位时间里从液体表面飞出的分子数减少
B．温度降低，单位时间里从液体表面飞出的分子数增多
C．温度升高，单位时间里从液体表面飞出的分子数增多，液体继续蒸发，压强增大
D．温度降低，单位时间里从液体表面飞出的分子数大于返回液体表面的分子数
【解析】 温度越高，液体分子热运动的平均动能越大，单位时间里从液面飞出的分子数增多，原来的动态平衡被破坏，液体继续蒸发，蒸气的压强继续增大，直至达到新的平衡．
【答案】 C
5．下列说法中正确的是( )
A．在一定温度下，同种液体的饱和汽的密度是一定的
B．饱和汽近似地遵守理想气体实验定律
C．在潮湿的天气里，空气的相对湿度大，水蒸发得慢，所以洗了的衣服不容易晾干
D．在绝对湿度相同的情况下，夏天比冬天的相对湿度大
【解析】 同种液体的饱和汽的密度仅由温度决定，温度越高，饱和汽的密度越大，饱和汽压越大，故A对．由B＝×100%可知，在p相同的情况下，ps越大，B越小．人感觉“潮湿”或“干燥”及蒸发快慢取决于相对湿度．
【答案】 AC
6．(2011·海南高考)关于空气湿度，下列说法正确的是( )
A．当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大
B．当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小
C．空气的绝对湿度用空气中所含水蒸气的压强表示
D．空气的相对湿度定义为水的饱和蒸汽压与相同温度时空气中所含水蒸气的压强之比
【解析】 人们对干燥、潮湿的感受由相对湿度来决定；相对湿度越大，感觉越潮湿，相对湿度越小，感觉越干燥，故A错，B正确．用空气中所含水蒸气的压强表示的湿度为绝对湿度；空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比描述的湿度为相对湿度，故C正确，D错误．
【答案】 BC
7．密闭容器中装有少量液态乙醚，下列现象可能发生的是( )
A．当容器温度升高时，液态乙醚逐渐减少
B．当容器温度降低时，液态乙醚逐渐减少
C．当容器升高到一定温度时，液态乙醚消失
D．液态乙醚消失后，若冷却容器，容器中又出现液态乙醚
【解析】 温度升高，饱和汽的密度增大，所以A、C、D正确，B选项错误．
【答案】 ACD
8．用吹风机的热风吹一支蘸了酒精的温度计时，温度计的示数是( )
A．先降低后升高 B．先升高后降低
C．一直降低 D．一直升高
【解析】 开始时温度计上的酒精汽化，吸收热量，使温度降低，故示数降低．酒精完全汽化后温度计在热风作用下温度升高，选项A正确．
【答案】 A
9．如图4－3－2所示的容器，用活塞封闭着刚好饱和的一些水汽，测得水汽的压强为p，体积为V.当保持温度不变( )
图4－3－2
A．上提活塞使水汽的体积增为2V时，水汽的压强变为p
B．下压活塞使水汽的体积减为V时，水汽的压强增为2p
C．下压活塞时，水汽的质量减小，密度不变
D．下压活塞时，水汽的质量和密度都变小
【解析】 容器中的水汽刚好饱和，表示容器中已没有水，上提活塞使水汽的体积变为2V时，容器中的水汽变为未饱和汽，由玻意耳定律知，压强变为p；下压活塞使水汽的体积减为V时，由于温度不变，饱和汽的密度不变，部分水汽会凝结成水，水汽的压强仍为p，只是水汽的质量减小了，故选A、C.
【答案】 AC
10．(2013·滨州检测)
图4－3－3
如图4－3－3有一压力锅，锅盖上的排气孔截面积约为7.0×10－6 m2，限压阀重为0.7 N．使用该压力锅煮水消毒，根据下列水的沸点与气压关系的表格，分析可知压力锅内的最高水温约为(大气压强为1.01×105 Pa)( )
p(×105 Pa)
1.01
1.43
1.54
1.63
1.73
1.82
1.91
2.01
2.12
2.21
(°C)
100
110
112
114
116
118
120
122
124
126
A.100 °C B．112 °C
C．122 °C D．124 °C
【解析】 液体的沸点与液面上方压强有关．
由题意，得压力锅内气体压强p＝p0＋p1＝1.01×105 Pa＋ Pa
＝2.01×105 Pa，查表得，C正确．
【答案】 C
11．在某温度时，水蒸气的绝对压强为p＝200 mmHg，此时的相对湿度为50%，则：
(1)此时的绝对湿度为多少？
(2)饱和汽压为多大？
【解析】 (1)根据绝对湿度的定义可知此时的绝对湿度为20 mmHg.(2)由相对湿度B＝×100%，可知：ps＝＝ mmHg＝400 mmHg.
【答案】 (1)200 mmHg (2)400 mmHg
12．某食堂的厨房内，温度是30 ℃，绝对湿度是p1＝2.1×103 Pa，而这时室外温度是19 ℃，绝对湿度是p2＝1.3×103 Pa.那么，厨房内外空气的相对湿度相差多少？在厨房内感觉潮湿，还是在厨房外感觉潮湿？
(30 ℃时水的饱和汽压为p3＝4.2×103 Pa,19 ℃时水的饱和汽压为p4＝2.2×103 Pa)
【解析】 厨房内的相对湿度
B1＝×100%＝×100%＝50%
厨房外的相对湿度
B2＝×100%＝×100%＝59%
厨房内外空气的相对湿度相差
ΔB＝B2－B1＝59%－50%＝9%
厨房外的相对湿度较大，即厨房外感觉潮湿．
【答案】 9% 厨房外感觉潮湿
1．对一定质量的气体，其中正确的是( )
①温度发生变化时，体积和压强可以不变；②温度发生变化时，体积和压强至少有一个发生变化；③如果温度、体积和压强三个量都不变化，我们就说气体状态不变；④只有温度、体积和压强三个量都发生变化，我们才说气体状态变化了
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
【解析】 p、V、T三个量中，可以两个量发生变化，一个量恒定，也可以三个量同时发生变化，而一个量变化，另外两个量不变的情况是不存在的，气体状态的变化就是p、V、T的变化．故②③说法正确．
【答案】 B
2．一定质量的理想气体，现要使它的压强经过状态变化后回到初始状态的压强，那么下列过程可以实现的是( )
A．先将气体等温膨胀，再将气体等容降温
B．先将气体等温压缩，再将气体等容降温
C．先将气体等容升温，再将气体等温膨胀
D．先将气体等容降温，再将气体等温压缩
【解析】 等温膨胀时压强减小，等容降温压强也减小，故A错误．等温压缩压强增大，等容降温压强减小，故B正确．等容升温压强增大，等温膨胀压强减小，故C正确．等容降温压强减小，等温压缩压强增大，故D正确．
【答案】 BCD
3．(2013·聊城高二检测)下列说法正确的是 ( )
A．玻意耳定律对任何压强都适用
B．盖·吕萨克定律对任意温度都适用
C．常温、常压下的各种气体，可以当作理想气体
D．一定质量的气体，在压强不变的情况下，它的体积跟温度成正比
【解析】 气体实验定律只有在压强不太大、温度不太低的条件下才能成立，同时这样的气体称为理想气体，故A、B错误，C正确．根据盖·吕萨克定律知体积与热力学温度成正比，D错误．
【答案】 C
4．对于一定质量的气体，在体积不变时，压强增大到原来的二倍，则气体温度的变化情况是( )
A．气体的摄氏温度升高到原来的二倍
B．气体的热力学温度升高到原来的二倍
C．气体的摄氏温度降为原来的一半
D．气体的热力学温度降为原来的一半
【解析】 一定质量的气体体积不变时，压强与热力学温度成正比，即＝，得T2＝＝2T1，B正确．
【答案】 B
5．(2012·福建高考)空气压缩机的储气罐中储有1.0 atm的空气6.0 L，现再充入1.0 atm的空气9.0 L．设充气过程为等温过程，空气可看做理想气体，则充气后储气罐中气体压强为( )
A．2.5 atm B．2.0 atm
C．1.5 atm D．1.0 atm
【解析】 依题可知p1＝1 atm，V1＝15.0 L，V2＝6 L，据p1V1＝p2V2得p2＝2.5 atm，故选A.
【答案】 A
6．一定质量的气体，在体积不变时，温度由50°C升高到100°C，气体的压强变化情况是( )
A．气体的压强是原来的2倍
B．气体的压强比原来增加了50/273
C．气体压强是原来的373/273倍
D．气体压强比原来增加了50/323
【解析】 由于气体体积不变，所以满足查理定律：
＝＝
所以有＝＝＝.
＝＝＝.
【答案】 D
图4－1－14
7．如图4－1－14所示是一定质量的理想气体的三种变化过程，那么下列四种解释中，哪些说法是正确的( )
A．a→d的过程气体体积增加
B．b→d的过程气体体积不变
C．c→d的过程气体体积增加
D．a→d的过程气体体积减小
【解析】 在p－T图上的等容线是延长线过原点的直线，且体积越大，直线的斜率越小．因此，a状态对应的体积最小，c状态对应的体积最大，b、d状态对应的体积是相等的，故A、B正确．
【答案】 AB
8．(2013·广东高考)图4－1－15为某同学设计的喷水装置，内部装有设在所有过程中空气可看作理想气体，且温度不变，下列说法正确的有( )
图4－1－15
A．充气后，密封气体压强增加
B．充气后，密封气体的分子平均动能增加
C．打开阀门后，密封气体对外界做正功
D．打开阀门后，不再充气也能把水喷光
【解析】 根据玻意耳定律，温度的实质解决问题．
充气前后，封闭气体的初态参量p1＝1 atm，V1＝0.6 L；末态参量p2＝？，V2＝0.5 L．根据p1V1＝p2V2，得p2＝＝ atm＝1.2 atm，故充气后压强增大，选项A正确；温度是分子平均动能的标志，因为温度不变，故气体的分子平均动能不变，选项B错误；打开阀门后气体体积增大，故气体对外界做正功，选项C正确；打开阀门后，水向外流出，假若水全部流出，由＝k知，容器内的气压会降为0.24 atm，小于外部气压，故水不会喷光，选项D错误．
【答案】 AC
图4－1－16
9．(2013·青岛检测)如图4－1－16所示，长31 cm内径均匀的细玻璃管，开口向下竖直放置，齐口水银柱封住10 cm长的空气柱，若把细玻璃管在竖直平面内缓慢转动90°后至开口端水平，发现空气长度变为7.2 cm.然后继续缓慢转动90°至开口向上．求：
(1)大气压强的值；(2)末状态时空气柱的长度．
【解析】 (1)细玻璃管开口向下竖直放置，则p1＝p0－Δh，水平放置，p2＝p0，气体发生等温变化，根据玻意耳定律p1V1＝p2V2，则(p0－21)×10×S＝p0×7.2×S
解得p0＝75 cmHg.
(2)细玻璃管开口向上，则p3＝p0＋Δh.则p1V1＝p3V3，
l3＝＝ cm＝5.625 cm
【答案】 (1)75 cmHg (2)5.625 cm
10．一定质量的气体，27°C时体积为1.0×10－2m3，在压强不变的情况下，温度升高到100°C时体积为多少？
【解析】 初状态V1＝1.0×10－2m3，
T1＝(27＋273)K＝300 K
末状态：V2，T2＝(100＋273)K＝373 K
由＝得
V2＝V1＝×1.0×10－2m3≈1.24×10－2m3.
【答案】 1.24×10－2m3
11．(2010·上海高考)
图4－1－17
如图4－1－17，上端开口的圆柱形气缸竖直放置，截面积为5×10－3m2，一定质量的气体被质量为2.0 kg的光滑活塞封闭在气缸内，其压强为________(大气压强取1.01×105 Pa，g取10 m/s2)．若从初温27 °C开始加热气体，使活塞离气缸底部的高度由0.5 m缓慢变为0.51 m，则此时气体的温度为________．
【解析】 以活塞为研究对象，由平衡条件知
pS＝p0S＋mg，
所以p＝p0＋＝1.41×105 Pa.
加热气体，活塞上升过程中压强不变．
由盖·吕萨克定律知：＝
因T1＝300 K，V1＝2.5×10－3 m3，
V2＝2.55×10－3 m3.
所以T2＝306 K，即t2＝33 °C.
【答案】 1.41×105 Pa 33 °C
12．(2013·新课标Ⅱ)
图4－1－18
如图4－1－18，一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置．玻璃管的下部封有长l1＝25.0 cm的空气柱，中间有一段长l2＝25.0 cm 的水银柱，上部空气柱的长度l3＝40.0 cm.已知大气压强为p0＝75.0 cmHg.现将一活塞(图中未画出)从玻璃管开口处缓慢往下推，使管下部空气柱长度变为l′1＝20.0 cm.假设活塞下推过程中没有漏气，求活塞下推的距离．
【解析】 研究玻璃管上、下两端封闭气体的初态和末态的状态参量，根据大气压强和水银柱长可求出封闭气体的压强，结合玻意耳定律求解．
以cmHg为压强单位．在活塞下推前，玻璃管下部空气柱的压强为
p1＝p0＋l2①
设活塞下推后，下部空气柱的压强为p′1，由玻意耳定律得
p1l1＝p′1l′1②
如图，设活塞下推距离为Δl，则此时玻璃管上部空气柱的长度为l′3＝l3＋l1－l′1－Δl③
设此时玻璃管上部空气柱的压强为p′2，则
p′2＝p′1－l2④
由玻意耳定律得
p0l3＝p′2l′3⑤
由①至⑤式及题给数据解得
Δl＝15.0 cm⑥
【答案】 15.0 cm
1．对于一定质量的气体，下列四个论述中正确的是( )
A．当分子热运动变剧烈时，压强必变大
B．当分子热运动变剧烈时，压强可以不变
C．当分子间的平均距离变大时，压强必变小
D．当分子间的平均距离变大时，压强必变大
【答案】 B
2．对一定质量的气体，下列说法正确的是( )
A．压强增大，体积增大，分子的平均动能一定增大
B．压强减小，体积减小，分子的平均动能一定增大
C．压强减小，体积增大，分子的平均动能一定增大
D．压强增大，体积减小，分子的平均动能一定增大
【解析】 体积增大，分子密集程度减小，单位时间对器壁碰撞次数减少，压强增大，说明分子对单位面积器壁的作用力增大，这说明分子的平均动能增大，选项A是正确的，选项B错误．在C、D两种说法中，分子的平均动能都不能确定是增大还是减小．综上所述，正确选项为A.
【答案】 A
3．封闭在容积不变的容器中的气体，当温度升高时，则气体的( )
A．分子的平均速率增大
B．气体对器壁的压强变大
C．分子的平均速率减小
D．气体对器壁的压强变小
【解析】 单位体积内的分子数不变，当温度升高时，分子的平均动能增大，气体对器壁的压强变大，A、B选项正确．
【答案】 AB
4．如图4－2－2所示，用导热的固定隔板把一容器隔成体积相等的甲、乙两部分．甲、乙中分别有质量相等的氮气和氧气．在达到平衡时，它们的温度相等．若分子势能可忽略．则甲、乙中( )
图4－2－2
A．气体的压强相等
B．气体的内能相等
C．气体分子的平均动能相等
D．气体分子的平均速率相等
【解析】 由于氮气分子和氧气分子质量不同，故质量相等，体积相同的氮气和氧气分子数密度不同；由于温度相同，故分子的平均动能相等，分子平均速率不相等，压强也不相等，故C正确，A、B、D错误．
【答案】 C
5．(2013·济南高二检测)在一个上下温度相同的水池中，一个小气泡缓慢向上浮起时，下列对气泡内气体分子的描述正确的是( )
A．气体分子的平均速率不变
B．气体分子数密度增加
C．气体分子数密度不变
D．气体分子无规则运动加剧
【解析】 小气泡上浮过程中，温度不变，气体分子的平均速率不变，A对，D错；又因为上浮过程中气体压强减小，所以分子数密度减小，B、C都不对．
【答案】 A
6．对一定质量的理想气体，用p、V、T分别表示其压强、体积和温度，则有( )
A．若T不变，p增大，则分子热运动的平均动能增大
B．若p不变，V增大，则分子热运动的平均动能减小
C．若p不变，T增大，则单位体积中的分子数减小
D．若V不变，p减小，则单位体积中的分子数减小
【解析】 温度不变，则分子热运动的平均动能不变，A项错；体积不变，由于气体分子的总数不变，则单位体积中的分子数不变，D选项错误；压强不变，如温度升高，分子热运动的平均动能增大，则单位体积内分子数减少，即体积增大，C选项正确，B选项错误．
【答案】 C
7．(2013·新课标Ⅱ)关于一定量的气体，下列说法正确的是________．
A．气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，而不是该气体所有分子体积之和
B．只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低
C．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零
D．气体从外界吸收热量，其内能一定增加
E．气体在等压膨胀过程中温度一定升高
【解析】 气体分子在空间可自由移动，因此气体体积应是气体分子所能到达的空间，选项A正确；分子热运动的剧烈程度与温度有关，温度越高，分子运动越剧烈，选项B正确；气体压强的大小等于气体作用在器壁单位面积上的压力，与失、超重无关，选项C错误；气体吸收热量的同时可对外做功，内能不一定增加，选项D错误；气体等压膨胀，由＝可知温度一定升高，选项E正确．
【答案】 ABE
8．甲、乙两个相同的密闭容器中分别装有等质量的同种气体．已知甲、乙两容器中气体的压强分别为p甲、p乙，且p甲A．甲容器中气体的温度高于乙容器中气体的温度
B．甲容器中气体的温度低于乙容器中气体的温度
C．甲容器中气体分子的平均动能小于乙容器中气体分子的平均动能
D．甲容器中气体分子的平均动能大于乙容器中气体分子的平均动能
【解析】 质量相等的同种气体装在相同容器中，说明两种气体的体积相同，则两种气体分子的密集程度相同．由于p甲【答案】 BC
9．(2013·重庆高二检测)如图4－2－3所示，一定质量的某种气体的等压线，等压线上的a、b两个状态比较，下列说法正确的是( )
图4－2－3
A．在相同时间内撞在单位面积上的分子数b状态较多
B．在相同时间内撞在单位面积上的分子数a状态较多
C．在相同时间内撞在相同面积上的分子数两状态一样多
D．单位体积的分子数两状态一样多
【解析】 ab连线是等压线，意味着pa＝pb.由于气体的压强由单位体积内的分子数和分子的平均动能的大小决定，Tb＞Ta，则状态b时气体分子的平均动能大，则只有此状态下相同时间内撞在单位面积上的分子数少，才能保证两状态时压强相等，故B正确．
【答案】 B
图4－2－4
10．(2013·重庆高二检测)如图4－2－4所示，一定质量的理想气体由状态A沿平行于纵轴的直线变化到状态B，则它的状态变化过程是( )
A．气体的温度不变
B．气体的内能增加
C．气体分子的平均速率减小
D．气体分子在单位时间内与器壁单位面积上碰撞的次数不变
【解析】 从p－V图象中的AB图线可知，气体状态由A变到B为等容升压，根据查理定律，一定质量的气体，当体积不变时，压强跟热力学温度成正比，故压强增大温度升高，内能增加，B正确，A错误；气体的温度升高，分子平均速率增加，故C错误；气体压强增大，则气体分子在单位时间内与器壁单位面积上碰撞的次数
可能变化，故D错误．
【答案】 B
11．一定质量的理想气体由状态A经状态B变为状态C，其中A→B过程为等压变化，B→C过程为等容变化．已知VA＝0.3 m3，TA＝TC＝300 K、TB＝400 K.
(1)求气体在状态B时的体积．
(2)说明B→C过程压强变化的微观原因．
【解析】 (1)设气体在B状态时的体积为VB，由盖—吕萨克定律得＝，代入数据得VB＝0.4 m3.
(2)微观原因：气体体积不变，分子密集程度不变，温度变小，气体分子平均动能减小，导致气体压强减小．
【答案】 (1)0.4 m3 (2)见解析
12．喷雾器内有10 L水，
图4－2－5
上部封闭有1 atm的空气2 L．关闭喷雾阀门，用打气筒向喷雾器内再充入1 atm的空气3 L(设外界环境温度一定，空气可看作理想气体)．如图4－2－5所示．当水面上方气体温度与外界温度相等时，求气体压强，并从微观上解释气体压强变化的原因．
【解析】 选取喷雾器内原有的药液上方的空气和即将打入的空气一起作为研究对象．将变质量问题转化为一定质量的问题．
设气体初态压强为p1，体积为V1；末态压强为p2，体积为V2，由玻意耳定律p1V1＝p2V2
代入数据得p2＝2.5 atm
微观解释：温度不变，分子平均动能不变，单位体积内分子数增加，所以压强增加．
【答案】 见解析
