(共62张PPT)
第二章 气体、固体和液体
3 气体的等压变化和等容变化
第2课时 气体实验定律综合应用
1．理解理想气体是一种物理模型，是根据实验推理假设出来的．2．知道气体变化规律的微观原因．3．能理解气体变化的三个定律的图像意义以及解决生活中的问题．
课前 自主预习
理想气体
1．理想气体
在任何温度、任何压强下都遵循_______________的气体．
2．理想气体与实际气体
在________不低于零下几十摄氏度、________不超过大气压的几倍的条件下，把实际气体当作理想气体来处理．
气体实验定律
温度
压强
气体实验定律的微观解释
1．玻意耳定律
一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能一定，体积减小时，分子的_____________增大，气体的压强就_______．
2．查理定律
一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的__________保持不变．在这种情况下，温度升高时，分子的__________增大，气体的________就增大．
密集程度
增大
密集程度
平均动能
压强
3．盖-吕萨克定律
一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的___________增大．只有气体的________同时增大，使分子的____________减小，才能保持压强不变．
平均动能
体积
密集程度
课堂 重难探究
理想气体
1．理想气体是一种物理模型
理想气体是对实际气体的一种科学抽象，就像质点模型一样，是一种理想模型，实际并不存在．
2．特点
(1)严格遵守气体实验定律及理想气体状态方程．
(2)理想气体分子本身的大小与分子间的距离相比可忽略不计，分子不占空间，可视为质点．
(3)理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力．
(4)理想气体分子无分子势能，内能等于所有分子热运动的动能之和，只和温度有关．
例1 (多选)关于理想气体，下列说法正确的是 ( )
A．理想气体能严格遵守气体实验定律
B．实际气体在温度不太高、压强不太小的情况下，可看成理想气体
C．实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下，可看成理想气体
D．所有的实际气体在任何情况下，都可以看成理想气体
【答案】AC
【解析】理想气体是在任何温度、任何压强下都能遵守气体实验定律的气体，A正确．理想气体是实际气体在温度不太低、压强不太大情况下的抽象，B、D错误，C正确．
变式1 (多选)下列对理想气体的理解，正确的有 ( )
A．理想气体实际上并不存在，只是一种理想模型
B．只要气体压强不是很高就可视为理想气体
C．一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关
D．在任何温度、任何压强下，理想气体都遵循气体实验定律
【答案】AD
【解析】理想气体是一种理想化模型，温度不太低，压强不太大的实际气体可视为理想气体；只有理想气体才遵循气体的实验定律，A、D正确，B错误．一定质量的理想气体的内能完全由温度决定，与体积无关，C错误．
气体实验定律的微观解释
1．玻意耳定律
(1)宏观表现：一定质量的某种理想气体，在温度保持不变时，体积减小，压强增大；体积增大，压强减小．
(2)微观解释：温度不变，分子的平均动能不变．体积越小，分子越密集，单位时间内撞到容器壁单位面积上的分子数就越多，气体的压强就越大，如图所示．
2．查理定律
(1)宏观表现：一定质量的某种理想气体，在体积保持不变时，温度升高，压强增大；温度降低，压强减小．
(2)微观解释：体积不变，则分子密度不变，温度升高，分子平均动能增大，分子撞击容器壁单位面积的作用力变大，所以气体的压强增大，如图所示．
3．盖-吕萨克定律
(1)宏观表现：一定质量的某种理想气体，在压强不变时，温度升高，体积增大，温度降低，体积减小．
(2)微观解释：温度升高，分子平均动能增大，撞击容器壁的作用力变大，而要保持压强不变，则影响压强的另一个因素需改变，即分子的密集程度减小，所以气体的体积增大，如图所示．
例2 一定质量的理想气体发生等容变化，从状态A变化到状态B，这一过程的p－t图像如图所示，AB为一条线段，图线的反向延长线与t轴相交于C点，下列说法正确的是 ( )
A．p与t成正比
B．气体的密度增大
C．气体分子的平均动能减小
D．气体分子的平均动能增大
【答案】D
【解析】一定质量的理想气体等容变化，p与热力学温度T成正比，而T＝273＋t，与t并不成正比，A错误；等质量、等容，所以密度不变，B错误；温度为分子平均动能的标志，由于A→B温度升高，则分子平均动能增大，C错误，D正确．
变式2 如图所示，密闭容器内一定质量的理想气体
由状态A变化到状态B，该过程中 ( )
A．气体分子的密度增大
B．气体分子的平均动能增大
C．单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小
D．单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减少
【答案】B
【解析】由图可知p＝CT，则从A到B为等容线，即从A到B气体体积不变，则气体分子的密度不变，A错误；从A到B气体的温度升高，则气体分子的平均动能变大，B正确；从A到B气体的压强变大，气体分子的平均速率变大，则单位时间内气体分子对单位面积的器壁的碰撞力变大，C错误；气体分子的密度不变，从A到B气体分子的平均速率变大，则单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数变大，D错误．
气体实验定律的综合应用
1．三大气体实验定律
(1)玻意耳定律(等温变化)：p1V1＝p2V2或pV＝C(常数)．
2．理想气体的图像问题
例3 (多选)如图所示，一定质量理想气体的状态沿1→2→3→1的顺序作循环变化．若用V－T或p－V图像表示这一循环，下图中可能正确的选项是 ( )
【答案】AD
变式3 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，气球内氦气的压强逐渐减小至此高度上的大气压36.0 cmHg，气球内部因启动了持续加热设备而维持其温度不变．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：(计算结果均保留3位有效数字)
(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．
解：(1)在气球上升至海拔6.50 km高空的过程中，气球内氦气经历一个等温变化过程．
根据玻意耳定律有p1V1＝p2V2， ①
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 m3． ②
式中V3是在此等压过程末氦气的体积．
由③式得V3≈5.54 m3．
小练 随堂巩固
1．如图所示为0.3 mol的某种气体的压强和温度关系的p－t图线．p0表示标准大气压，则在状态B时气体的体积为 ( )
A．5.6 L B．3.2 L
C．1.2 L D．8.4 L
【答案】D
2．如图所示，一定质量的理想气体从状态A→状态B→状态C→状态D→状态A的循环过程，A、B、C、D这四个状态，体积最大的是 ( )
A．状态A B．状态B
C．状态C D．状态D
【答案】C
3．(2025年汕尾期末)“锁鲜包”是通过向包装内充入惰性气体，隔绝氧气和抑制细菌生长实现保鲜作用的．如图，在某锁鲜包(导热良好)内放入食品，充入惰性气体后封闭开口，并放在t1＝－3 ℃的低温车间保存，此时包内气体体积V0＝600 mL，压强p0＝1×105 Pa．
(1)若由于被挤压，包内封闭气体体积减小至V1＝500 mL，求此时包内气体的压强p1；
解：(1)对于封闭气体温度不变(车间温度)，有p0V0＝p1V1，
解得p1＝1.2×105 Pa．
其中T1＝(t1＋273)K＝270 K，T2＝(t2＋273)K＝300 K，
联立可得p2≈1.07×105 Pa．
4．(2025年云浮联考)如图所示，粗细均匀的U形管，左端封闭，右端开口，左端用水银封闭着长L＝45 cm的理想气体．当温度为27 ℃时，两管水银面的高度差Δh＝10 cm，外界大气压为75 cmHg．
(1)若对封闭气体缓慢加热，使左、右两管中的水银面相平，求封闭气体的摄氏温度t；(结果保留整数)
(2)若封闭气体的温度不变，从右管的开口端缓慢注入水银，使左、右两管中的水银面相平，求注入水银柱的长度l．
解得T2≈385 K，即t＝112 ℃．
(2)根据玻意耳定律有(p0－ρgΔh)LS＝p0L′S，解得L′＝39 cm．
根据几何关系，有l＝Δh＋2(L－L′)，解得l＝22 cm．
5．(2025年湛江期末)某氧气站对一容积为40 L的氧气瓶充气，充装完毕时瓶内气体的温度为27 ℃，压强为1.5×107 Pa．已知该氧气瓶导热良好，装置不漏气．
(1)若将其置于温度为177 ℃的环境中，求瓶内气体稳定时的压强；
(2)若该氧气瓶安装了自动泄压阀，当内部气体压强大于2.0×107 Pa时能自动向外界排气，求瓶内气体温度为177 ℃时，瓶内气体稳定时剩余的气体质量与排气前内部气体总质量的比值．
6．(2025年广州期末)2025年3月21日，“神舟十九号”航天员圆满完成出舱任务．当航天员执行出舱任务前，需先进行泄压，即将气闸舱内的大部分气体抽到密封舱内后，才能打开出舱舱门.
若泄压前，气闸舱内的气体压强为p0，体积为V0；密封舱内气体的压强为p0，体积为10V0，泄压后密封舱内气体压强为1.094p0．泄压过程中，两舱内温度保持297 K不变，气体为理想气体并忽略航天员对气体的影响，抽气泵与连接管道气体体积不计．
(1)泄压后打开舱门前，求气闸舱内的压强p1为多少？
(2)太空中稀薄气体压强近似为0.001p0，温度为99 K．打开舱门一段时间后，则舱内剩余空气的质量是原来的多少？
解：(1)将密封舱和气闸舱内的气体看作一个系统，泄压过程为等温变化，由玻意耳定律得
p0V0＋p0·10V0＝1.094p0·10V0＋p1V0，
解得p1＝0.06p0．
课后提升训练
考点1 理想气体模型
1．(2025年中山期中)某研究性学习小组在做“研究等容情况下气体压强随温度变化的关系”实验的过程中，先后用了大、小不同的两个试管甲、乙，封闭了质量不同但温度和压强都相同的同种气体，将测得的实验数据在同一p－T坐标系中作图，得到的图像是 ( )
基础对点练
【答案】C
2．(多选)如图所示是一定质量的气体从状态A经B到状态C的p－T图像，由图像可知 ( )
A．VA＝VB B．VB＝VC
C．VB＜VC D．VA＞VC
【答案】AC
【解析】图线AB的延长线过p－T图像的坐标原点，说明从状态A到状态B是等容变化，A正确；连接OC，直线OC也是一条等容线，且直线的斜率比AB小，则C状态的体积要比A、B状态大，C正确，B、D错误．
3．如图所示是某气体经历的两个状态变化过程的p－T图像，对应的p－V图像应是 ( )
A B C D
【答案】C
【解析】在p－T图像中AB的延长线过原点，所以A→B为等容过程，体积不变，从A到B气体的压强增大，温度升高；B→C为等温过程，从B到C气体的压强减小，体积变大，C正确．
4．(多选)如图所示，甲、乙为一定质量的某种气体的等容或等压变化图像，关于这两个图像的正确说法是 ( )
A．甲是等压线，乙是等容线
B．图乙中p－t线与t轴交点对应的温度是－273.15 ℃，而甲图中V－t线与t轴的交点对应的温度不一定是－273.15 ℃
C．由图乙可知，对于一定质量的气体，在任何情况下都是p与t成一次函数关系
D．图乙表明温度每升高1 ℃，压强增加量相同，但图甲表明随温度的升高，压强不变
【答案】AD
【解析】由查理定律p＝CT＝C(t＋273.15 K)及盖-吕萨克定律V＝CT＝C(t＋273.15 K)可知，图甲是等压线，图乙是等容线，A正确；由“外推法”可知两种图线的反向延长线与t轴的交点对应的温度为－273.15 ℃，即热力学温度的0 K，B错误；查理定律及盖-吕萨克定律是气体的实验定律，都是在温度不太低、压强不太大的条件下得出的，当压强很大、温度很低时，这些定律就不成立了，C错误；由于图线是直线，D正确．
考点2 气体实验定律的微观解释
5．如图所示为汽车的真空胎，胎内充入一定质量的理想空气，夜间由于气温降低，胎内的气体压强变低．假设此过程胎内气体的体积不变且不漏气，与白天相比，夜间轮胎内的气体 ( )
A．单位体积内分子的个数更少
B．单位时间碰撞胎内壁单位面积的分子数不变
C．分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大
D．速率大的分子占比变少，分子平均速率变小
【答案】D
【解析】轮胎内气体体积不变，气体质量不变，则单位体积内分子的个数不变，A错误；由于胎内气体体积不变，单位体积分子数不变，温度降低，分子平均速度降低，则单位时间碰撞胎内壁单位面积的分子数减少，B错误；由于胎内压强变低，体积不变，单位体积分子数不变，则分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更小，C错误；由于温度降低，则分子内能减小，分子平均速率变小，速率大的分子占比变少，D正确．
6．一定质量的理想气体状态变化的p－T图像如图所示，由图像可知 ( )
A．在a→b的过程中，气体的内能减小
B．气体在a、b、c三个状态的密度ρa＞ρc＞ρb
C．在b→c的过程中，气体分子的平均动能增大
D．在c→a的过程中，气体的体积逐渐增大
【答案】B
综合提升练
7．(多选)(2025年江门期中)如图所示，均匀U形管内盛有液体，左右液面相平．左管用活塞封闭了一定量的气体A，右管封闭气体B．开始A、B两部分气体压强均为p，气柱的长度均为h，现将活塞缓慢上提，提升的高度为d，则此过程中 ( )
A．气柱A的长度增加量等于d
B．气柱B的长度增加量小于d
【答案】BD
【解析】假设水银柱不动，则气柱A的长度增加量等于d，即B管内气柱长没变，根据玻意耳定律，则A内压强减小B内压强不变，即A内压强小于B内压强，水银一定在左管内上升，故气柱A的长度增加量小于d，A错误；
8．(2024年海南卷)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．已知易拉罐体积为330 cm3，薄吸管底面积0.5 cm2，罐外吸管总长度为20 cm．当温度为27 ℃时，油柱离罐口10 cm，不考虑大气压强变化，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
【答案】B
当x＝20 cm时，该装置所测的温度最高，代入解得tmax＝31.5 ℃，故该装置所测温度不高于31.5 ℃．当x＝0时，该装置所测的温度最低，代入解得tmin＝22.5 ℃，故该装置所测温度不低于22.5 ℃，B正确，C错误；其他条件不变，缓慢把吸管拉出来一点，由盖-吕萨克定律可知，油柱离罐口距离不变，D错误．(共41张PPT)
第二章 气体、固体和液体
2 气体的等温变化
第1课时 气体的等温变化实验
1．利用转化的思想设计实验，通过观察实验现象，分析实验数据总结气体等温变化的规律．2．通过与他人合作交流经历探究实验过程探究物理规律，在实验设计和数据处理过程中，学习用图像对实验数据进行处理与分析，最终得出实验结论，体验科学探究过程．3．利用图像对实验数据进行处理与分析，培养实事求是的科学态度，激发探索科学的兴趣，在真实情境中提高学生综合运用知识来分析和解决实际问题的能力．
课前 自主预习
实验：探究气体等温变化规律
1．实验器材
铁架台、_________、_________、压力表(压强表)等．注射器下端用橡胶塞密封，上端用活塞封闭一段空气柱，这段_________是我们的研究对象．
2．数据收集
空气柱的压强p由上方的________读出，体积V用__________读出的空气柱的长度l乘气柱的横截面积S．用手把活塞向下压或向上拉，读出体积与压强的几组值．
注射器
橡胶塞
空气柱
压力表
刻度尺
3．数据处理
正比
反比
课堂 重难探究
探究气体等温变化的实验设计和操作
例1 如图是探究气体等温变化规律的实验装置．空气柱的长度由刻度尺读取、气体的压强通过柱塞与注射器内空气柱相连的压力表读取．为得到气体的压强与体积关系，下列做法正确的是 ( )
A．柱塞上涂油是为了减小摩擦力
B．改变气体体积应缓慢推拉柱塞
C．推拉柱塞时可用手握住注射器
D．实验前应测得柱塞受到的重力
【答案】B
【解析】柱塞上涂油是为了防止漏气，并不是为了减小摩擦力，A错误；实验中为了使气体能够做等温变化，改变气体体积应缓慢推拉柱塞，B正确；用手握住注射器，会使气体温度变高，C错误；实验前应测量柱塞的横截面积，并不是测量重力，这样才能得到空气柱的体积，D错误．
变式1 某同学用如图所示装置探究气体做等温变
化的规律．
(1)在实验中，下列哪些操作不是必需的_______．
A．用橡胶套密封注射器的下端
B．用游标卡尺测量柱塞的直径
C．读取压力表上显示的气压值
D．读取刻度尺上显示的空气柱长度
(2)实验装置用铁架台固定，而不是用手握住玻璃管(或注射器)，并且在实验中要缓慢推动活塞，这些要求的目的是______________．
(3)下列图像中，最能直观反映气体做等温变化的规律的是______．
【答案】(1)B (2)保持封闭气体实验时温度不变 (3)C
【解析】(1)用橡胶套密封注射器的下端，是为了封住一定量的气体，故A是必要的；没有必要测量柱塞的直径，由于整个过程中，截面不变，知道长度就可以，列方程时，两边把截面可以消掉，故B没必要；读取压力表上显示的气压值，知道初末状态的气压值，故C是必要的；读取刻度尺上显示的空气柱长度来表示空气的体积，故D是必要的.
(2)尽可能保证封闭气体在状态变化过程中的温度不变．
数据处理与误差分析
例2 (2025年南阳检测)用如图所示装置完成“探究气体等温变化的规律”实验．
(1)关于实验下列说法正确的是_______．
A．推拉活塞时为了稳定，应用手握紧注射器筒的空气柱部分，并迅速推拉活塞改变气体体积
B．封闭一定质量的气体时，先要摘除橡胶套，拉动柱塞使之移到适当位置后，再用橡胶套封闭注射器的注射孔
C．为了减小实验误差，可以在柱塞上涂润滑油，以减小摩擦
(2)某小组同学得到两组图线经检验均符合反比例关系，导致①、②两组数据差异的原因可能是_________．
A．两组实验环境温度不同
B．两组封闭气体的质量不同
C．某组器材的气密性不佳
D．某组实验中活塞移动太快
【答案】(1)BD (2)AB (3)实验时未考虑注射器前端与橡胶套连接处的气体(或气体实际体积比测量值大等) 气体温度升高，不满足等温条件
(2)若两组实验环境温度T不同，或两组封闭气体的质量不同时，p－V曲线将不重合，A、B正确．若某组器材的气密性不佳，在实验中会漏气，气体质量会持续变化，此时不可能得到反比例关系图线；同理，若某组实验中活塞移动太快，会使注射器内封闭气体的温度不断变化，此时图线也不可能符合反比例关系，C、D错误．
小练 随堂巩固
1．(2025年北京期末)某同学用如图所示装置探究气体等温变化的规律．
(1)关于该实验的操作，下列叙述正确的是______.
A．实验过程应该用手握注射器
B．应该以较快的速度推拉活塞来改变气体体积
C．实验过程中要保证橡胶套的密闭性良好，以保证气体的质量一定
(2)为得出气体压强和体积的定量关系，该同学利用所采集的数据在坐标纸上描点，绘制出了如图所示的p－V图线．从图线上看类似于双曲线，那么，空气柱的压强跟体积是否成反比呢？请写出进行判断的一种方法．
【解析】(1)实验过程中要保证气体温度不变，而用手握注射器或快速推拉活塞改变气体体积，均会使气体温度改变，A、B错误；实验过程中为保证气体的质量一定，则橡胶套要有良好的密闭性，C正确．
2．(2025年河北开学考试)用图甲所示装置完成“探究气体等温变化的规律”实验．
(1)下列说法正确的是_________．
A．柱塞上应该涂油以更好地密封气体
B．应快速推拉柱塞以避免气体与外界进行热交换
C．用手握住注射器推拉柱塞以使装置更加稳定
【答案】(1)A (2)反比
【解析】(1)柱塞上应该涂油以更好地密封气体，防止漏气，A正确；应缓慢推拉柱塞以避免气体温度发生变化，B错误；不能用手握住注射器推拉柱塞以防止气体温度升高，C错误．
(2)由图线可得，相同部分气体在温度相同时，气压与体积成反比．
3．贾同学用注射器和压强传感器探究一定质量的气体发生等温变化时所遵循的规律．实验装置如图甲所示，用活塞和注射器外筒封闭一定量的气体，其压强可由左侧的压强传感器测得．
(1)(多选)有关该实验的说法，正确的是_______．
A．实验时注射器必须水平放置
B．需用控制变量法研究气体的变化规律
C．注射器内部的横截面积的具体数据必须测出
D．注射器旁的刻度尺的刻度只要均匀即可，无须标注单位
(2)进行实验操作时，不能推拉活塞过快，其原因是________．
A．防止封闭气体的质量发生改变
B．防止封闭气体的温度发生改变
(3)贾同学首先在实验室Ⅰ进行了实验，下表为记录的实验数据，其中有一次记录的实验数据错误，记录错误的是________(填错误数据对应的实验序号)．
实验序号 1 2 3 4 5
封闭气柱长度L/cm 12.00 11.00 10.00 9.00 8.00
封闭气柱压强p/(×105 Pa) 1.00 1.09 1.20 1.33 1.90
【答案】(1)BD (2)B (3)5 (4)①
【解析】(1)实验时注射器不必保持水平放置，气体压强由传感器直接读出，A错误；气体状态参量有p、V、T，故需用控制变量法研究气体的变化规律，B正确；注射器内部的横截面积固定不变，体积与气柱长度成正比，故具体数据不必测出，C错误；注射器旁的刻度尺的刻度只要均匀即可确定体积变化，故无须标注单位，D正确．
(2)进行实验操作时，不能推拉活塞过快，其原因是防止封闭气体的温度发生改变，B正确．
(3)由表格数据知，发生等温变化时，气体压强与体积乘积近似不变，第5组数据气柱压强偏差较大，故记录错误的是5．
课后提升训练
考点1 探究等温变化规律的实验原理和操作
1．(2025年广州检测)如图是“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”的实验装置，关于该分组实验，下列说法正确的是 ( )
基础对点练
A．玻璃管与活塞之间可用石蜡密封
B．各实验小组所封闭的气体质量都相等
C．各实验小组计算的气体压强p与体积V的乘积值都相等
D．密闭气体的体积可直接从注射器上读出
【答案】D
【解析】为防止漏气，在活塞上涂油，以保证气体质量不变，缓慢地推、拉柱塞，以保证在体积改变时温度不变，不能用石蜡密封，A错误；气体状态方程的使用条件是一定质量的气体，实验中发现各组同学的气体压强p与体积V的乘积值不完全相等，就是因为不同的同学做实验时封闭气体的质量是不同的，B、C错误；密闭气体的体积可直接从注射器上读出，气体的压强是用压强传感器通过计算机系统得到的，D正确．
考点2 数据处理和分析
2．(多选)某同学做“验证玻意耳定律”实验时，将注射器竖直放置，测得的数据如下表所示，发现第5组数据中的pV乘积有较大偏差，如果读数和计算无误，那么造成此偏差的原因可能是 ( )
实验次序 1 2 3 4 5
p/(×105 Pa) 1.21 1.06 0.93 0.80 0.66
V/mL 33.2 37.8 43.8 50.4 69.2
pV/(×105 Pa·mL) 40.2 40.1 40.7 40.3 45.7
A．温度升高 B．温度降低
C．漏入气体 D．漏出气体
【答案】AC
【解析】若pV值变大，可能是温度升高使p增大；当温度一定时，也可能是气体变多使p变大，即气体质量变大．温度升高，与结论相符，A正确；温度降低，与结论不相符，B错误；漏入气体，与结论相符，C正确；D漏出气体，与结论不相符，D错误．
3．请回答下列有关“用DIS研究在温度不变时，一定质量的气体压强与体积关系”实验的问题．
(1)如图所示，用一个带有刻度的注射器及DIS实验系统来探究气体的压强与体积关系．实验中气体的质量保持不变，气体的体积V直接读出，气体的压强p是由图中_________传感器测量得到．
综合提升练
(2)完成本实验的基本要求是_________．
A．在等温条件下操作
B．封闭气体的容器密封良好
C．必须弄清所封闭气体的质量
D．气体的压强和体积必须用国际单位
(3)甲同学在做本实验时，缓慢推动活塞，使注射器内空气柱体积减小，且pV数值越来越小，造成这一现象的原因可能是_________．
A．实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力不断增大
B．实验时环境温度增大了
C．实验时外界大气压强发生了变化
D．实验时注射器内的空气向外发生了泄漏
【答案】(1)压强 (2)AB (3)D (4)见解析
【解析】(1)气体的压强p是由图中压强传感器测量得到；
(2)玻意耳定律成立的前提条件是等温且质量一定，气体质量的具体值不需要测量，故A、B正确，C错误；单位可以不用国际单位，故D错误．
(4)图线与横坐标的交点表示体积为0时压强不为0，这种情况是不存在的．说明试管内气体的体积小于实际封闭气体的体积．结合实验器材可知，图线不过原点是由于注射器与压强传感器连接部位的气体体积导致的．(共50张PPT)
第二章 气体、固体和液体
4 固体
1．知道晶体和非晶体、单晶体和多晶体的异同点(重点)．2．知道各向异性和各向同性现象(重点)．3．学会用单晶体的微观结构特点来解释单晶体外形的规则性和物理性质的各向异性(难点)．
课前 自主预习
晶体和非晶体
1．固体分类
固体可以分为_______和_________两类．石英、云母、明矾、食盐、味精、蔗糖等是_______，玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是_________．
2．晶体
单晶体具有_______的几何形状，多晶体和非晶体没有_______的几何形状，晶体_________的熔点，非晶体_________________．
晶体
非晶体
晶体
非晶体
确定
确定
有确定
没有确定的熔点
3．晶体特点
有些晶体沿不同方向的导热或导电性能不同，有些晶体沿不同方向的光学性质不同，这类现象称为____________．非晶体沿各个方向的物理性质都是一样的，这叫作___________．由于多晶体是许多________杂乱无章地组合而成的，所以多晶体是_____________的．
各向异性
各向同性
单晶体
各向同性的
晶体的微观结构
1．规则性
单晶体的原子(分子、离子)都是按照各自的规则排列，具有_______ 的周期性．
2．变化或转化
在不同条件下，同种物质的微粒按照__________在空间排列，可以生成不同的晶体，例如石墨和金刚石．有些晶体_______________可以转化为非晶体，例如天然水晶熔化后再凝固成石英玻璃．
空间上
不同规则
在一定条件下
课堂 重难探究
探究晶体和非晶体
1．晶体与非晶体的区别
固体分类 宏观外形 物理性质
非晶体 没有确定的几何形状 ①没有确定的熔点
②导电、导热、光学性质表现为各向同性
固体分类 宏观外形 物理性质
晶 体 单晶体 有天然规则的形状 ①有确定的熔点
②导热、导电、光学性质表现为各向异性
多晶体 一个个单晶体组合在一起，没有确定的几何形状 ①有确定的熔点
②导热、导电、光学等性质表现为各向同性
2．正确理解单晶体的各向异性
(1)在物理性质上，单晶体具有各向异性，而非晶体则是各向同性的．
①单晶体的各向异性是指单晶体在不同方向上的物理性质不同，也就是沿不同方向去测试单晶体的物理性质时，测试结果不同．
②通常所说的物理性质包括弹性、硬度、导热性能、导电性能、磁性等．
(2)单晶体具有各向异性，并不是说每一种单晶体都能在各种物理性质上表现出各向异性，举例如下：
①云母、石膏晶体在导热性上表现出显著的各向异性——沿不同方向传热的快慢不同．
②方铅矿石晶体在导电性上表现出显著的各向异性——沿不同方向电阻率不同．
③立方体形的铜晶体在弹性上表现出显著的各向异性——沿不同方向的弹性不同．
3．微观成因
晶体和非晶体的宏观差别是由它们各自不同的微观结构决定的．组成晶体的微粒，按照一定的规则在空间中整齐地排列，即形成空间点阵结构．微粒间的相互作用很强，热运动不足以克服它们间的相互作用来使它们远离，微粒只在平衡位置附近做微小振动．而组成非晶体的微粒则是杂乱无章地聚合在一起，微粒间的相互作用力很弱．
例1 如图所示，方解石形成的双折射现象实验的照片，下列关于方解石的说法正确的是 ( )
A．是非晶体
B．具有固定的熔点
C．所有的物理性质都是各向异性
D．是由许多单晶体杂乱无章排列组成的
【答案】B
【解析】光在晶体中的双折射现象就是光学各向异性的表现，所以图中方解石的双折射现象说明方解石是晶体，具有固定的熔点，A错误，B正确；单晶体具有规则的几何形状、各向异性和一定的熔点等性质；而多晶体是由许多小的晶体杂乱无章地排列在一起组成的，使得多晶体不再具有规则的几何外形，而且也看不出各向异性的特点，C、D错误．
变式1 在图甲、乙、丙三种固体薄片上涂蜡，由烧热的针接触其上一点，蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示，而甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图丁所示，以下说法正确的是 ( )
甲 乙 丙 丁
A．甲、乙为非晶体，丙是晶体
B．甲、乙为晶体，丙是非晶体
C．甲、丙为非晶体，乙是晶体
D．甲为多晶体，乙为非晶体，丙为单晶体
【答案】D
【解析】由题图甲、乙、丙可知：甲、乙各向同性，丙各向异性；由题图丁可知：甲、丙有固定熔点，乙无固定熔点，所以甲、丙为晶体，乙为非晶体．
探究晶体的微观结构
1．对单晶体各向异性的解释
如图所示，这是在一个平面上单晶体物质微粒的排列情况．从图上可以看出，在沿不同方向所画的等长直线AB、AC、AD上物质微粒的数目不同．直线AB上物质微粒较多，直线AD上较少，
直线AC上更少．正因为在不同方向上物质微粒的排列情况不同，才引起单晶体在不同方向上物理性质的不同．
2．对晶体具有一定熔点的解释
给晶体加热到一定温度时，一部分微粒有足够的动能克服微粒间的作用力，离开平衡位置，使规则的排列被破坏，晶体开始熔解，熔解时晶体吸收的热量全部用来破坏规则的排列，温度不发生变化．
3．同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同形态出现，晶体和非晶体可在一定条件下可以相互转化．
例2 (2025年东莞期末)中国科学技术大学团队利用纳米纤维与合成云母纳米片研制出一种能适应极端环境的纤维素基纳米纸材料．如图所示为某合成云母的微观结构示意图，在该单层云母片涂上薄薄的石蜡并加热时，熔化的石蜡呈现椭圆状，则该合成云母 ( )
A．各向同性 B．有固定的熔点
C．没有规则的外形 D．是非晶体
【答案】B
【解析】在该单层云母片涂上薄薄的石蜡并加热时，熔化的石蜡呈现椭圆状，说明该单层云母片各处的导热率不同，符合晶体各向异性的特点，属于晶体，具有一定的几何外形，有固定的熔点，故选B．
变式2 (多选)2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究．他们通过透明胶带对石墨进行反复的粘贴与撕开，使得石墨片的厚度逐渐减小，最终寻找到了厚度只有0.34 nm的石墨烯，是碳的二维结构．如图所示为石墨、石墨烯的微观结构，根据以上信息和已学知识判断，下列说法中正确的是 ( )
A．石墨是晶体，石墨烯是非晶体
B．石墨是单质，石墨烯是化合物
C．石墨、石墨烯与金刚石都是晶体
D．他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的
【答案】CD
【解析】石墨、石墨烯、金刚石都为晶体且都为单质，A、B错误，C正确；两位科学家是通过物理变化的方法获得石墨烯的，D正确．
小练 随堂巩固
1．(2025年漳州期末)下列与热力学相关知识的说法正确的是( )
A．两个分子间距增大时，其分子势能可能减小
B．液体中小颗粒的体积越大，布朗运动就越显著
C．单晶体的所有物理性质都具有各向异性的特征
【答案】A
2．(多选)如图所示是两种不同物质的熔化曲线，根据曲线判断下列说法正确的是 ( )
A．甲是晶体
B．乙是晶体
C．甲是非晶体
D．乙是非晶体
【答案】AD
【解析】在晶体熔化过程中，不断吸热，但温度却保持不变(熔点对应的温度)，而非晶体没有确定的熔点，不断加热，非晶体先变软，然后熔化，温度却不断上升，因此甲对应的是晶体，乙对应的是非晶体．
3．(2025年连云港期中)关于下列四幅图中所涉及晶体微观结构及其解释的论述中，不正确的是 ( )
A．图甲中，晶体中沿不同的方向上微粒排列的情况不同，故晶体在不同的方向上会表现出不同的物理性质
B．图乙为石墨中碳原子形成的一种层状结构，相互之间作用力很弱，所以石墨质地松软，可制造润滑剂
C．图丙为食盐晶体的点阵结构，晶体的许多特性都与点阵结构有关
D．图丁为雪花的微观结构，雪花是晶体，当雪化成水后，水也是晶体
【答案】D
4．关于晶体和非晶体，下列说法正确的是 ( )
A．有规则几何外形的固体一定是晶体
B．晶体在物理性质上一定是各向异性的
C．非晶体不可能转化为晶体
D．晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点
【答案】D
【解析】因为外形可以用人工的方法处理，A错误；多晶体在物理性质上是各向同性的，B错误；实验证明非晶体在适当的条件下可以转化为晶体，C错误；晶体与非晶体的区别表现在是否有确定的熔点，D正确．
5．我国发现的“铌包头矿”获得国际矿物协会新矿物命名．“铌包头矿”是一种富含Ba、Nb、Ti、Fe、Cl的硅酸盐矿物，微观结构如图，则“铌包头矿”颗粒 ( )
A．是非晶体 B．有固定的熔点
C．没有规则的外形 D．各向性质均相同
【答案】B
【解析】由图可知，该颗粒属于晶体，其有规则的外形，且有固定的熔点，表现为各向异性，故选B．
课后提升训练
考点1 晶体和非晶体的性质
1．(多选)关于晶体和非晶体，下列说法正确的是 ( )
A．金刚石、食盐、玻璃和水晶都是晶体
B．晶体的分子(或原子、离子)排列是有规则的
C．单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点
D．单晶体和多晶体的物理性质是各向异性的，非晶体是各向同性的
基础对点练
【答案】BC
【解析】金刚石、食盐、水晶是晶体，玻璃是非晶体，A错误；单晶体具有各向异性，多晶体具有各向同性，D错误；晶体分子的排列是有规则的，且有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，B、C正确．
2．(多选)云母薄片和玻璃片分别涂一层很薄的石蜡，然后用烧热的钢针去接触云母薄片及玻璃片的反面，石蜡熔化，如图所示，那么 ( )
A．熔化的石蜡呈圆形的是玻璃片
B．熔化的石蜡呈圆形的是云母片
C．实验说明玻璃片有各向同性，可能是非晶体
D．实验说明云母有各向同性，是晶体
【答案】AC
【解析】单晶体在导热这一物理性质上具有各向异性，而非晶体则是各向同性．
3．“嫦娥五号”探测器圆满完成月球采样任务并返回地球．探测器上装有用石英制成的传感器，其受压时表面会产生大小相等、符号相反的电荷，即压电效应．如图所示，石英晶体沿垂直于x轴晶面上的压电效应最显著．石英晶体 ( )
A．没有确定的熔点
B．没有确定的几何形状
C．具有各向同性的压电效应
D．具有各向异性的压电效应
【答案】D
【解析】石英晶体有确定的熔点，有确定的几何形状，A、B错误；沿垂直于x轴晶面上的压电效应最显著，其他方向不明显，故具有各向异性的压电效应，C错误，D正确．
4．石墨是碳原子按图甲排列形成的，其微观结构为层状结构．图乙为石墨烯的微观结构，单碳层石墨烯是单层的石墨，厚1毫米的石墨大概包含大约三百万层石墨烯．石墨烯是现有材料中厚度最薄、强度最高、导热性最好的新型材料．则( )
A．石墨中的碳原子静止不动
B．碳原子的直径大约为3×10－9 m
C．石墨烯的碳原子间只存在分子引力
D．石墨烯熔化的过程中，碳原子的平
均动能不变
【答案】D
考点2 认识固体的微观结构
5．碳纳米管是管状的纳米级石墨．关于碳纳米管，下列说法正确的是 ( )
A．碳原子之间的化学键属于强相互作用
B．碳纳米管具有固定的熔点
C．碳纳米管的所有物理性质都是各向异性
D．碳纳米管上所有的碳原子都是静止不动的
【答案】B
【解析】碳原子之间的化学键属于电磁相互作用，A错误；碳纳米管是管状的纳米级石墨，是晶体，有固定的熔点，B正确；碳纳米管不是所有物理性质都是各向异性，C错误；碳纳米管上所有的碳原子并不是静止不动的，它们在不停地振动，D错误．
6．显微镜下铝－锂－锰合金的断裂面如图所示，它是由许多细小的晶粒组成的，由于这些小的单晶体的取向杂乱无章，我们把金属称为多晶体．多晶体仍保留着与单晶体相同的特征是 ( )
A．一定压强下确定的熔点
B．规则的几何形状
C．显示各向异性
D．显示各向同性
【答案】A
【解析】晶体分为单晶体和多晶体，只有单晶体具有规则的几何外形，物理性质表现为各向异性，而多晶体是由许多小晶粒杂乱无章的排列构成的，因而多晶体没有规则的几何外形，物理性质表现为各向同性，晶体在一定压强下都有确定的熔点．故选A．
7．(多选)(2025年肇庆月考)质量一定的某种物质，在压强不变的条件下，由固态Ⅰ到气态Ⅲ变化过程中温度T随加热时间t变化的关系如图所示，单位时间所吸收的热量可看作不变，气态Ⅲ可看成理想气体．下列说法正确的是 ( )
A．该物质是晶体
B．该物质分子平均动能随着时间的增加而增大
C．在t1～t2时间内，该物质分子势能随着时间的增加而增大
D．在t4～t5时间内，该物质的内能随着时间的增加而增大
【答案】ACD
【解析】该物质有固定的熔点，所以是晶体，A正确；物质的内能是分子总动能与分子总势能之和，温度是分子平均动能的标志，在t1～t2时间内，温度不变，分子的平均动能不变，吸收的热量用来增加分子间的势能，所以分子势能随时间的增加而增大，B错误，C正确；在t4～t5时间内，物质处于气态，分子势能为零，则随着物质的吸热，该物质的内能随着时间的增加而增大，D正确．
8．如图所示，表示一个平面上晶体物质微粒的排列情况，图上画出了三条等长线AB、AC和AD，在这三条线上物质微粒的数目均________(填“相同”或“不同”)，可以得出结论：晶体的物理性质是________(填“各向同性”或“各向异性”)的．
【答案】不同 各向异性
【解析】晶体和非晶体的重要区别是：晶体有一定的熔点，非晶体没有一定的熔点；同时晶体中单晶体具有各向异性，而非晶体都各向同性．因此这三条线上物质微粒的数目均不同，从而得出结论为晶体的物理性质是各向异性的．
9．(多选)固体甲和固体乙在一定压强下的熔解曲线如图所示，横轴表示时间t，纵轴表示温度T．下列判断正确的有 ( )
A．固体甲一定是晶体，固体乙一定是非晶体
综合提升练
B．固体甲不一定有确定的几何外形，固体乙一定没有确定的几何外形
C．在热传导方面固体甲一定表现出各向异性，固体乙一定表现出各向同性
D．固体甲和固体乙的化学成分有可能相同
【答案】ABD
【解析】晶体具有固定的熔点，非晶体则没有固定的熔点，所以固体甲一定是晶体，固体乙一定是非晶体，A正确；固体甲若是多晶体，则不一定有确定的几何外形，固体乙是非晶体，一定没有确定的几何外形，B正确；在热传导方面固体甲若是多晶体，则表现出各向同性，固体乙一定表现出各向同性，C错误；固体甲一定是晶体，固体乙一定是非晶体，但是固体甲和固体乙的化学成分有可能相同，D正确．
10．利用扫描隧道显微镜(STM)可以得到物质表面原子排列的图像，从而可以研究物质的构成规律．如图所示的照片是一些晶体材料表面的STM图像，通过观察、比较，可以看到这些材料都是由原子在空间排列而构成的，具有一定的结构特征．则构成这些材料的原子在物质表面排列的共同特点是：
(1)_____________________．
(2)_____________________．
【答案】(1)在确定方向上原子有规律地排列；在不同方向上原子的排列规律一般不同 (2)原子的排列具有一定的对称性
【解析】从题图中可以看出，这几种材料的原子排列均有一定的规则，因此是晶体，具有晶体的特点．(共52张PPT)
第二章 气体、固体和液体
3 气体的等压变化和等容变化
第1课时 气体的等压变化和等容变化规律
1．知道等压变化、等容变化过程，理解查理定律和盖-吕萨克定律的内容和公式(重点)．2．掌握等容变化的p－T图线和等压变化的V－T图线的物理意义并会应用(重难点)．
课前 自主预习
气体等压变化
1．等压变化
一定质量的某种气体，在___________的条件下，体积随温度的变化．
2．盖-吕萨克定律
(1)文字表述：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积V与热力学温度T成正比．
压强不变
CT
(3)适用条件：气体_________一定；气体________不变．
质量
(4)等压变化的图像：由V＝CT可知在V－T坐标系中，等压线是一条通过坐标原点的倾斜的直线．对于一定质量的气体，不同等压线的斜率不同．斜率越小，压强越大，如图所示，p2______(填“＞”或“＜”)p1．
压强
＞
气体等容变化
1．等容变化
一定质量的某种气体，在体积不变时，________随______的变化．
2．查理定律
(1)文字表述：一定质量的某种气体，在_____________的情况下，________与_______________成正比．
压强
温度
体积不变
压强p
热力学温度T
CT
(3)图像：从图甲可以看出，在等容变化过程中，压强p与摄氏温度t是一次函数关系，不是简单的正比例关系．但是，如果把图甲中的直线AB延长至与横轴相交，把交点当作坐标原点，建立新的坐标系(如图乙所示)，那么这时的压强与温度的关系就是正比例关系了．图乙坐标原点的意义为气体压强为0时，其温度为0 K．可以证明，新坐标原点对应的温度就是_______．
0 K
甲 乙
(4)适用条件：气体的_______一定，气体的________不变．
质量
体积
课堂 重难探究
探究气体等压变化规律
1．盖-吕萨克定律的适用范围
压强不太大，温度不太低．
2．公式变形
3．等压线
(1)V－T图像(如图甲)．
①意义：反映了一定质量的气体在等压变化中体积与热力学温度T成正比．②图像：过原点的直线．③特点：斜率越大，压强越小．
(2)V－t图像(如图乙)．
①意义：反映了一定质量的气体在等压变化中体积与摄氏温度t呈线性关系．②图像：倾斜直线，延长线与t轴交点为－273.15 ℃．③特点：连接图像中的某点与(－273.15 ℃，0)，连线的斜率越大，压强越小．
例1 一开口向上直立的汽缸，被一质量为m的活塞封住一部分气体(不漏气)，大气压强为p0，当密闭气体的温度由T1升高到T2时，求：
(1)温度为T2时气体的压强；
(2)温度为T2时气体的体积．(汽缸的横截面积为S，忽略活塞与汽缸间的摩擦，温度T1时气体的体积为V1)
变式1 (2025年南昌检测)一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，这一过程中气体的压强和体积的变化关系如图所示．若已知状态A时气体的温度为300 K，求：
(1)状态B时气体的温度；
(2)该过程中气体对外做的功．
代入数据可得TB＝600 K．
(2)气体对外做的功 WAB＝pS·Δh＝pΔV，
代入数据可得WAB＝2×105 J．
探究气体的等容变化规律
1．查理定律的适用条件
压强不太大，温度不太低的情况．当温度较低，压强较大时，气体会液化，定律不再适用．
2．公式变形
3．等容线
(1)p－T图像(如图甲)．
①意义：反映了一定质量的气体在等容变化中，压强p与热力学温度T成正比．
②图像：过原点的直线．
③特点：斜率越大，体积越小．
(2)p－t图像(如图乙)．
①意义：反映了一定质量的气体在等容变化中，压强p与摄氏温度t的线性关系．
②图像：倾斜直线，延长线与t轴交点为－273.15 ℃．
③特点：连接图像中的某点与(－273.15 ℃，0)连线的斜率越大，体积越小．
例2 某饮料瓶内密封一定质量理想气体，t＝27 ℃ 时，压强p＝1.050×105 Pa．
(1)若温度t′＝37 ℃时，气压是多大？
(2)保持温度不变，挤压气体，使之压强与(1)相同时，气体体积为原来的多少倍？
解：(1)瓶内气体的始末状态的热力学温度分别为
T＝(27＋273)K＝300 K，T′＝(37＋273)K＝310 K，
解得p′＝1.085×105 Pa．
(2)保持温度不变，挤压气体，等温变化过程，由玻意耳定律pV＝p′V′，解得V′≈0.97V．
变式2 如图所示，一开口向右的汽缸固定在水平地面上，活塞可无摩擦移动且不漏气，汽缸中间位置有一挡板，外界大气压
强为p0．初始时，活塞紧压挡板处．现缓慢升高缸内气体温度，则图中能正确反映缸内气体压强变化情况的p－T图像是 ( )
【答案】C
小练 随堂巩固
1．如图所示，密闭容器内一定质量的理想气体由状态A变化到状态B．则该过程中 ( )
A．气体的内能减小
B．单位体积内的气体分子数增大
C．气体分子对器壁单位面积的作用力减小
D．单位时间内与器壁单位面积碰撞的气体分子数减少
【答案】D
【解析】从A到B气体的温度升高，则气体内能增大，A错误；从A到B气体体积增大，则单位体积内的气体分子数减小，B错误；由盖－吕萨克定律得V＝CT，AB延长线过原点，则从A到B气体压强不变，故气体分子对器壁单位面积的作用力不变，C错误；从A到B气体分子热运动的平均速率变大，气体分子对器壁单位面积的作用力不变，则单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减小，D正确．
2．(多选)(2025年全国卷)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＝pc
C．pa＞pb D．pa＜pc
【答案】AD
3．在研究性学习活动中，小组成员对密闭容器中氧气的状态进行讨论．下列说法中正确的是 ( )
A．若氧气温度升高，所有氧气分子的速率都增大
B．若氧气压强增大，氧气分子之间的斥力变大
C．若氧气压强增大，单位时间内氧气分子对器壁的平均冲量变大
D．若容器的体积减小，单位时间撞击在单位面积上的分子数一定增加
【答案】C
【解析】根据分子动理论，温度增加，速率较大的分子占比增大，并不是所有的氧气分子的速率都增大，A错误；气体压强的产生是大量分子频繁撞击器壁的结果，而不是分子间的相互作用力，B错误；若氧气压强增大，由动量定理知，单位时间内氧气分子对器壁的平均冲量变大，C正确；若容器的体积减小，单位时间撞击在单位面积上的分子数不一定增加，比如温度较大幅度下降，分子活跃度下降，单位时间撞击器壁的分子数可能不变，还有可能减少，D错误．
4．(2025年佛山模拟)如图甲所示为一款陶瓷茶杯，在杯中倒入半杯热水，盖上杯盖．刚盖上杯盖时，杯中气体的压强为p0、温度为T0，过一会儿，当杯中气体的温度为1.2T0时，杯盖刚好要被顶起．已知大气压强为p0，杯盖边沿圆的直径为d，杯盖被顶起前，杯盖
边沿不漏气，且杯盖光滑，重力加速度大小为g，不考虑杯中水的蒸发，杯中气体视为理想气体．求：
(1)杯盖刚好被顶起时，杯中气体的压强；
(2)杯盖的质量．
课后提升训练
考点1 气体的等压变化及图像
1．(2025年珠海期末)有一间空教室开着窗户，早上6点时室温为7 ℃，中午12点时室温为17 ℃，假定大气压强无变化，则早上6点与中午12点教室内的空气质量比值为 ( )
基础对点练
【答案】D
2．(2025年湖北期中)如图所示，左端封闭、右侧开口的U形管内分别用水银封有两部分气体，右侧部分封闭气体的压强为p1，水银面高度差为h．当左侧部分的气体温度升高较小的Δt，重新达到平衡后，h和p1的变化是 ( )
A．h变小 B．h不变
C．p1变小 D．p1变大
【答案】A
3．一定质量的理想气体经过一系列过程，如图所示．下列说法正确的是 ( )
A．a→b过程中，气体压强减小，体积增大
B．a→b过程中，气体压强减小，体积减小
C．b→c过程中，气体压强不变，体积增大
D．b→c过程中，气体温度减小，压强减小
【答案】A
考点2 气体的等容变化及图像
4．在冬季，剩有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚后，第二天拔瓶口的软木塞时觉得很紧，不易拔出来，出现这种现象的主要原因是 ( )
A．软木塞受潮膨胀
B．瓶口因温度降低而收缩变小
C．白天气温升高，大气压强变大
D．瓶内气体压强因温度降低而减小
【答案】D
【解析】冬季气温较低，瓶中的气体在V不变时，p因T减小而减小，这样瓶外的大气压力将瓶塞往下推，使瓶塞盖得紧紧的，所以拔起来就感到很吃力，故D正确．
5．一定质量的气体在等容变化过程中，温度每升高1 ℃，压强的增加量等于它在27 ℃时压强的 ( )
【答案】C
6．如图所示，处于竖直平面内的两端封闭理想气体的U形管、粗细均匀，左管置于容器A中，右管置于容器B中，此时温度相同，右管水银面比左管水银面高h，若同时将A、B升高相同温度，则 ( )
A．h一定增加
B．右管气体体积不一定减小
C．左管气体压强不一定增大
D．右管气体压强和左管气体压强增加一样多
【答案】A
7．一定质量的理想气体经过一系列变化过程，如图所示，下列说法正确的是 ( )
A．a→b过程中，气体温度降低，体积增大
B．b→c过程中，气体温度不变，体积变小
C．c→a过程中，气体压强增大，体积不变
D．在c状态时，气体的体积最小
【答案】C
8．(多选)小明同学学习了气体的知识后，设计了一种测量教室内气温的简易装置，其结构如图所示．大玻璃泡A内封闭有一定量的空气，与A相连的B管插在水银槽中，管内水银面的高度x可反映玻璃泡内空气的温度(即环境温度)，已知教室内的气压相当于76 cm高的水银柱产生的压强，当教室温度为27 ℃
综合提升练
时，B管内水银面的高度为16 cm．B管的体积与大玻璃泡A的体积相比可忽略不计，下列说法正确的是 ( )
A．该测温装置利用了气体的等容变化的规律
B．教室温度为27 ℃时，封闭气体的压强相当于92 cm高的水银柱产生的压强
C．x＝20 cm时，教室内温度低于27 ℃
D．环境温度不变时，若玻璃泡A上有细孔，则玻璃泡A内空气物质的量会减少
【答案】AC
9．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且同温度的空气，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．均向下移动，A管移动较多
B．均向上移动，A管移动较多
C．A管向上移动，B管向下移动
D．无法判断
【答案】A
10．(2024年江西卷)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＝1 200 K，T2＝300 K，气体在状态A的压强pA＝8.0×105 Pa，体积V1＝1.0 m3，气体在状态C的压强pC＝1.0×105 Pa．求：
(1)气体在状态D的压强pD；
(2)气体在状态B的体积V2．
(2)从C到D状态的过程发生等温变化，根据玻意耳定律
pCV3＝pDV1，解得V3＝2.0 m3．
气体从B到C状态发生等容变化，因此在B状态的体积为V2＝V3＝2.0 m3．(共49张PPT)
第一章 分子动理论
提升课一 气体质量变化和关联气体问题
课堂 重难探究
气体质量变化问题
解答这类问题的关键是灵活地选择研究对象，把“变质量”转化为“定质量”问题．常见变质量气体问题有：
1．充气问题：选择原有气体和即将充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问题转化为定质量气体的状态变化问题．
例1 为方便抽取密封药瓶里的药液，护士一般先用注射器注入少量气体到药瓶里后再抽取药液．如图所示，某种药瓶的容积为0.9 mL，内装有0.5 mL的药液，瓶内气体压强为1.0×105 Pa．护士把注射器内横截面积为0.3 cm2、长度为0.4 cm、压强为1.0×105 Pa
的气体注入药瓶，若瓶内外温度相同且保持不变，气体视为理想气体，求此时药瓶内气体的压强．
解：以注入后的全部气体为研究对象，由题意可知瓶内气体发生等温变化，设瓶内气体体积为V1，有V1＝0.9 mL－0.5 mL＝0.4 mL＝0.4 cm3，
注射器内气体体积为V2，V2＝0.3×0.4 cm3＝0.12 cm3，
根据玻意耳定律有p0(V1＋V2)＝p1V1，
代入数据解得p1＝1.3×105 Pa．
变式1 热等静压设备广泛应用于材料加工中．该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中，然后使炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料进行加工处理，改善其性能．一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为0.13 m3，炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中．已知每瓶氩气的容积为3.2×10－2 m3，使用前瓶中气体压强为1.5×107 Pa，使用后瓶中剩余气体压强为2.0×106 Pa；室温温度为27 ℃．氩气可视为理想气体．(T＝t＋273 K)
(1)求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强；
(2)将压入氩气后的炉腔加热到1 227 ℃，求此时炉腔中气体的压强.
解：(1)假设每瓶体积为V0＝3.2×10－2 m3、压强为p0＝1.5×107 Pa的气体压强变为p1＝2.0×106 Pa时，其体积膨胀为V1．由玻意耳定律得p0V0＝p1V1，
则被压入炉腔的气体在室温下和p1下的体积为V1′＝V1－V0．
设10瓶气体压入完成后炉腔中气体的压强为p2，体积为V2．
由玻意耳定律得p2V2＝10p1V1′，
联立并代入数据得p2＝3.2×107 Pa．
联立并代入题给数据得p3＝1.6×108 Pa．
2．抽气问题：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，故抽气过程可以看成是等温膨胀过程．
例2 如图所示，将一汽缸倒放在水平面上，汽缸与地面间密封性能良好，开始时汽缸内气体的温度为T1＝300 K、压强与外界大气压相等为p0；现将汽缸内的气体逐渐加热到T2＝500 K，汽缸对水平面刚好没有压力；如果此时将汽缸顶部的抽气阀门打开放出少量的气体后，汽缸内气体的压强再次与外界大气压相等，放气过程温度不变．已知汽缸的横截面积为S，重力加速度为g，假设气体为理想气体．求：
(1)打开抽气阀门前瞬间，气体的压强为多少？
汽缸的质量为多少？
(2)放出的气体与汽缸内剩余气体的质量之比．
(1)抽气筒每次抽出空气的体积；
(2)抽气两次后，展柜内剩余空气的压强及剩余空气和开始时空气的质量之比．
3．灌气问题：把大容器中的剩余气体和多个小容器中的气体整体作为研究对象，可将“变质量”问题转化为“定质量”问题．
例3 一氧气瓶的容积为0.08 m3，开始时瓶中氧气的压强为20个大气压．某实验室每天消耗1个大气压的氧气0.36 m3．当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时，需重新充气．若氧气的温度保持不变，求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天？
解：设氧气开始时的压强为p1，体积为V1，压强变为p2(2个大气压)时，体积为V2，根据玻意耳定律得
p1V1＝p2V2， ①
重新充气前，用去的氧气在p2压强下的体积V3＝V2－V1， ②
设用去的氧气在p0(1个大气压)压强下的体积为V0，则有
p2V3＝p0V0， ③
联立①②③④式，并代入数据得N＝4(天)．
变式3 某容积为20 L的氧气瓶装有30 atm的氧气，现把氧气分装到容积为5 L的小钢瓶中，使每个小钢瓶中氧气的压强为5 atm，若每个小钢瓶中原有氧气压强为1 atm，问能分装多少瓶？(设分装过程中无漏气，且温度不变)
解：设最多能分装n个小钢瓶，并选取氧气瓶中的氧气和n个小钢瓶中的氧气整体为研究对象．因为分装过程中温度不变，故遵循玻意耳定律．
分装前整体的状态：p1＝30 atm，V1＝20 L；p2＝1 atm，V2＝5n L．
分装后整体的状态：p1′＝5 atm，V1＝20 L；p2′＝5 atm，V2＝5n L，
根据玻意耳定律，有p1V1＋p2V2＝p1′V1＋p2′V2，
代入数据解得n＝25(瓶)．
4．漏气问题：选容器内剩余气体和漏出气体整体作为研究对象，便可使问题变成一定质量气体的状态变化，可用理想气体的状态方程求解．
例4 某双层玻璃保温杯夹层中有少量空气，温度为27 ℃时，压强为3.0×103 Pa．
(1)当夹层中空气的温度升至37 ℃，求此时夹层中空气的压强；
(2)当保温杯外层出现裂隙，静置足够长时间，求夹层中增加的空气质量与原有空气质量的比值．(设环境温度为27 ℃，大气压强为1.0×105 Pa)
解：由题意知，气体质量m＝1 kg，压强p1＝1.0×106 Pa，温度T1＝330 K，经一段时间后温度降为
关联气体问题
这类问题涉及两部分气体，它们之间虽然没有气体交换，但其压强或体积这些量间有一定的关系，分析清楚这些关系是解决问题的关键，以下是解决这类问题的常用方法：
(1)分别选取每部分气体为研究对象，确定初、末状态参量，根据状态方程列式求解．
(2)认真分析两部分气体的压强、体积之间的关系，并列出方程．
(3)多个方程联立求解．
(1)A部分气体的压强pA；
(2)B部分气体的温度TB．
解： (1)A部分气体等温变化，由玻意耳定律得
把pA0＝1.0×105 Pa代入，得pA＝1.5×105 Pa．
(2)B部分气体：
初状态：pB0＝2.0×105 Pa，VB0＝V，TB0＝300 K，
末状态：pB＝pA＋(pB0－pA0)＝2.5×105 Pa．
变式5 U形管两臂粗细不同，开口向上，封闭的粗管横截面积是开口的细管的三倍，管中装入水银，大气压为76 cmHg．开口管中水银面到管口距离为11 cm，且水银面比封闭管内高4 cm，封闭管内空气柱长为11 cm，如图所示．现在开口端用小活塞
封住，并缓慢推动活塞，使两管液面相平，推动过程中两管的气体温度始终不变，试求：
(1)粗管中气体的最终压强；
(2)活塞推动的距离．
解：设左管横截面积为S，则右管横截面积为3S，
(1)以右管封闭气体为研究对象，
p1＝80 cmHg，V1＝11×3S＝33S，
两管液面相平时，细管水银柱下降h1，粗管水银柱上升h2，则有h1S＝3h2S，h1＋h2＝4 cm，解得h1＝3 cm，h2＝1 cm．
V2＝(11－1)×3S＝30S，
由玻意耳定律得p1V1＝p2V2，解得p2＝88 cmHg．
(2)以左管被活塞封闭气体为研究对象，
p0＝76 cmHg，V0＝11S，p＝88 cmHg，
由玻意耳定律得p0V0＝pV，解得V＝9.5 cm×S．
活塞推动的距离L＝11 cm＋3 cm－9.5 cm＝4.5 cm．
小练 随堂巩固
1．如图是容积为2×10－3 m3的气压式浇花喷水壶，现向喷水壶内装入一定质量的水，通过打气使壶内气压达到2p0，浇花时打开喷嘴开关就有水雾喷出．当壶内气压降为1.02p0，壶内的水刚好全部喷出，已知水的密度为1.0×103 kg/m3，细管和喷嘴的容积可忽略，求装入壶内水的质量．
根据理想气体状态方程可得，2p0V1＝1.02p0V，
解得m＝0.98 kg．
2．(2025年佛山检测)如图所示，每个医用氧气钢瓶内体积为40 L，在夜晚时测得钢瓶内氧气压强为1.2×107 Pa，温度为7 ℃，白天时测得钢瓶内氧气压强为1.26×107 Pa．在医院实际使用过程中，先用小钢瓶(加抽气机)缓慢分装，然后供病人使用，小钢瓶体积为10 L，分装后每个
小钢瓶内氧气压强均为4×105 Pa，要求大钢瓶内压强降到2×105 Pa时就停止分装．不计分装过程中氧气的泄漏．求：
(1)在白天时大钢瓶所处环境温度为多少摄氏度？
(2)一大钢瓶氧气可分装多少个小瓶供病人使用？
解：(1)钢瓶的容积一定，从夜晚到白天对钢瓶内气体，根据查理定律
(2)在白天时，设大瓶内氧气由p2、V2等温变化为不分装时的状态p3、V3，则
p2＝1.26×107 Pa，V2＝0.04 m3，p3＝2×105 Pa，
根据玻意耳定律p2V2＝p3V3，解得V3＝2.52 m3．
可用于分装小瓶的氧气压强
p4＝2×105 Pa，V4＝(2.52－0.04)m3＝2.48 m3，
分装成小钢瓶的氧气压强p5＝4×105 Pa，V5＝nV，
其中小钢瓶体积为V＝0.01 m3，
根据玻意耳定律p4V4＝p5V5，
解得n＝124，即一大钢瓶氧气可分装124小瓶．
3．(2025年黄石检测)市场上有一种救生衣，在穿着者落水时，救生衣所连接的储气钢瓶会灌气使救生衣鼓起．救生衣在未鼓起时，其内部无气体；正常工作时，其压强为标准大气压，内部气体体积至少为V＝22 L，与救生衣连接的小钢瓶容积为1 L．取标准大气压p0＝1×105 Pa，忽略温度变化，气体均视为理想气体．问：
(1)检测发现某救生衣所附带的钢瓶内压强为2×106 Pa，救生衣能否正常工作？请说明理由；
(2)出厂时钢瓶内部压强为2.5×106 Pa，在降为2×106 Pa的过程中，求钢瓶漏掉的气体在标准大气压下占的体积；
(3)救生衣配套的钢瓶遗失，换用容积为0.2 L，内部压强为2.5×106 Pa的小钢瓶充气，至少要多少个小钢瓶才能使救生衣正常工作？
解：(1)令p1＝2×106 Pa，钢瓶容积V0＝1 L，充气后救生衣体积为V2，根据玻意耳定律，钢瓶灌气过程有
p1V0＝p0(V0＋V2)，
解得V2＝19 L，V2＜V，救生衣不能正常工作．
(2)设p3＝2.5×106 Pa，漏掉气体体积为ΔV，根据玻意耳定律p3V0＝p1V0＋p0ΔV，
解得ΔV＝5 L．
(3)设用n个小钢瓶能够使救生衣刚好正常工作，每个小钢瓶体积为V4＝0.2 L，根据玻意耳定律
又n取整数，故n≥5，至少要5个小钢瓶才能使救生衣正常工作．
4．(2025年梅州检测)如图所示，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为H＝18 cm的U形管，左管上端封闭，右管上端开口．右管中有高h0＝4 cm的水银柱，水银柱上表面离管口的距离l0＝12 cm．管底水平段的体积可忽略．环境温度为T1＝283 K．大气压强p0＝76 cmHg．
(1)现将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱表面离管口的距离为l1＝10 cm，此时密封气体的温度T2为多少？
(2)维持管内气体温度T2不变，再从右侧端口缓慢注入水银(与原水银柱之间无气隙)，恰好使水银柱下端回到最初位置．此时水银柱的高度为多少？
解：(1)设左、右管的横截面积为S，
密封气体初始体积为V1＝(2H－l0－h0)S＝20S，
压强为p1＝76 cmHg＋4 cmHg＝80 cmHg，
密封气体等压膨胀过程体积变为V2＝(2H－h0－l1)S＝22S，
温度变为T2，由盖-吕萨克定律有
(2)密封气体经等温压缩过程体积又变为V1＝20S，设压强变为p2，
由玻意耳定律有p1V2＝p2V1，解得p2＝88 cmHg，
此时水银柱的高度为h＝88 cm－76 cm＝12 cm．
5．(2025年广州检测)如图甲所示，竖直放置、开口向上的汽缸内用质量m＝10 kg的活塞封闭着一部分理想气体，活塞横截面积S＝0.01 m2，能无摩擦地滑动．初始时活塞处于静止状态，距离汽缸底部的高度h1＝9 cm.
若汽缸、活塞导热性好，气体温度始终保持不变，已知大气压强p0＝1×105 Pa，重力加速度g取10 m/s2．求：
(1)初始时刻气体的压强p1；
(2)将汽缸缓慢倒置后，如图乙所示，活塞距汽缸底部的高度h2．
解：(1)对活塞进行受力分析，有mg＋p0S＝p1S，
初始时刻气体压强p1＝1.1×105 Pa．
(2)对活塞进行受力分析，有mg＋p2S＝p0S，
由等温变化规律，有p1h1S＝p2h2S，
解得h2＝11 cm．
6．(2025年佛山检测)汽车轮胎胎压不能太高，也不能太低，胎压太高不舒适且易爆胎，胎压太低会增加油耗且磨损轮胎．某品牌汽车车胎的指导气压在2.3～2.5 atm之间，若超过4.0 atm，轮胎将会发生爆胎，现有下列情况：
(1)该汽车轮胎的容积是2.5×10－2 m3，原轮胎内空气压强为1 atm．某人在27 ℃室温时向轮胎内打气，直到压强增加到2.5 atm为止，应向轮胎里打进压强为1 atm空气的体积为多少m3？(不考虑胎内温度变化)
(2)若(1)问中充气后的轮胎，在特殊情况下轮胎内温度达到97 ℃，通过计算说明此时是否爆胎？
解：(1)以打气完毕时轮胎内的气体为研究对象，有
p1＝1 atm，V1＝V2＋ΔV；
p2＝2.5 atm，V2＝2.5×10－2 m3，
由玻意耳定律得p1V1＝p2V2，
代入已知数据得ΔV＝3.75×10－2 m3，
即应向轮胎里打进1 atm的空气体积为3.75×10－2 m3．
(2)对于轮胎内气体，温度变化而轮胎体积不变
p2＝2.5 atm，T2＝(273＋27)K＝300 K，
T3＝(273＋97)K＝370 K，
故此汽车在温度为97 ℃不会爆胎．(共42张PPT)
第二章 气体、固体和液体
2 气体的等温变化
第2课时 玻意耳定律的理解及应用
1．熟悉玻意尔定律的内容及表达式，会计算目标气体变化前后的状态量．2．会用玻意耳定律解释一些自然现象，解决简单的实际问题．3．理解气体等温变化的p－V图像的物理意义．
课前 自主预习
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________．
2．公式
_________(常量)或______________．
3．适用条件
(1)气体质量不变、________不变．
(2)气体温度不太低、压强不太大．
反比
pV＝C
p1V1＝p2V2
温度
气体等温变化的p－V图像
1．p－V图像
一定质量的气体的p－V图像为一条_________，如图甲所示．
双曲线
倾斜直线
课堂 重难探究
玻意耳定律的理解及应用
1．对玻意耳定律的理解
(1)玻意耳定律p1V1＝p2V2是实验定律，只有在气体质量一定、温度不变的条件下才成立．
(2)玻意耳定律的数学表达式pV＝C中的常量C不是一个普适恒量，它与气体的种类、质量、温度有关，对一定质量的气体，温度不变，该恒量C为某一定值．
2．应用玻意耳定律的思路和方法
(1)确定研究对象，并判断是否满足玻意耳定律成立的条件．
(2)确定始末状态及状态参量(p1、V1；p2、V2)．
(3)根据玻意耳定律列方程p1V1＝p2V2，代入数值求解(注意各状态参量要统一单位)．
(4)注意分析题目中的隐含条件，必要时还应由力学或几何知识列出辅助方程．
(5)有时要检验结果是否符合实际，对不符合实际的结果要删去．
例1 有一质量为M的圆柱形汽缸，用质量为m的活塞封闭着一定质量的理想气体．当汽缸静置在水平面开口向上时，汽缸内空气柱长为L(图甲)．现把活塞按如图乙那样悬挂，汽缸悬在空中保持静止，求此时汽
缸内空气柱长度为多少？已知大气压为p0，重力加速度为g，活塞的横截面积为S，它与汽缸之间无摩擦且不漏气，气体温度保持不变．
解：开口向上静置时，对活塞受力分析p0S＋mg＝p1S，
静置时气体体积V1＝LS，
悬在空中静止时，对汽缸受力分析p2S＋Mg＝p0S，
悬挂时气体体积V2＝L′S，
根据玻意耳定律有p1V1＝p2V2，
变式1 (2025年贵州检测)空气悬挂减震(气体弹簧)广泛应用于各类车辆悬挂减震，不断提升汽车乘坐舒适性．某新型国产轿车上的气体弹簧减震装置简化结构如图所示，导热良好的直立圆筒形汽缸内用横截面积S＝20 cm2的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑
动，并通过连杆与车轮轴连接．封闭气体初始温度T＝297 K，长度L1＝0.12 m、压强p1＝5.0×105 Pa，当车辆载重时，相当于在汽缸顶部加一物体A，汽缸下降，稳定后封闭气体长度L2＝0.08 m，此过程中气体温度保持不变．求：
(1)稳定后封闭气体的压强p2；(2)物体A的质量m．
解：(1)由玻意耳定律可得p1V1＝p2V2，
(2)气体对汽缸上表面的压力的增加量等于物体的重力大小，则(p2－p1)S＝mg，解得m＝50 kg．
对气体等温变化图像的理解
对比 p－V图像
图像特点
例2 (多选)如图所示是一定质量的某种气体状态变化的p－V图像，气体由状态A变化到状态B的过程中，关于气体的温度和分子平均速率的变化情况，下列说法错误的是 ( )
A．都一直保持不变
B．温度先升高后降低
C．温度先降低后升高
D．平均速率先增大后减小
【答案】AC
【解析】由图像可知，pAVA＝pBVB，所以A、B两状态的温度相等，在同一等温线上，可在p－V图上作出几条等温线，如图所示．由于离原点越远的等温线温度越高，所以从状态A到状态B温度应先升高后降低，分子平均速率先增大后减小．
变式2 如图所示为一定质量的理想气体的p－V图像，A、B是双曲线上的两点，△OAC和△OBD的面积分别为S1和S2，则 ( )
A．S1＜S2
B．S1＝S2
C．S1＞S2
D．S1与S2的大小无法确定
【答案】B
小练 随堂巩固
1．将水杯开口向下倒置在水盆中，可在杯中封闭一段气体．现将水杯缓慢向上提起一段高度(杯口始终未露出水面，杯内气体未漏出)，设环境温度保持不变，此过程中杯中封闭气体 ( )
A．体积变小，压强变小 B．体积变大，压强变大
C．体积变小，压强变大 D．体积变大，压强变小
【答案】D
【解析】将水杯缓慢向上提起一段高度，由于水杯上升，水杯内水面与杯口水面的高度差减小，则杯内气体压强变小，气体做等温变化，根据pV＝C，可知此过程中杯中封闭气体的体积变大．
2．如图，竖直放置、开口向下的试管内用水银封闭一段气体，若试管自由下落，则管内气体 ( )
A．压强增大，体积增大 B．压强增大，体积减小
C．压强减小，体积增大 D．压强减小，体积减小
【答案】B
【解析】试管竖直放置时，封闭的气体压强为p＝p0－ρgh；试管自由下落时，封闭的气体压强为p＝p0，根据玻意耳定律pV＝C，知压强增大，则体积减小，故B正确．
3．(多选)如图所示，在一个恒温池中，一串串气泡由池底慢慢升到水面，有趣的是气泡在上升过程中，体积逐渐变大，下列对气泡内气体分子的描述正确的有 ( )
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．气体分子对气泡壁单位面积的平均作用力减小
【答案】AD
【解析】在气泡缓慢浮起时，温度不变，而压强减小，气体分子对气泡壁单位面积的平均作用力减小，D正确．由玻意耳定律知，体积增大，所以分子数密度减小，B、C错误．温度不变时，分子的平均动能不变，A正确．
4．(多选)如图所示是一定质量气体的两条等温线，则下列关于各状态温度的说法中正确的是(A、B、C、D为四种状态) ( )
A．tA＝tB
B．tB＝tC
C．tC＞tD
D．tD＞tA
【答案】AD
【解析】根据图像的变化规律可知tC＝tD＞tA＝tB．故A、D正确．
课后提升训练
考点1 玻意耳定律的理解
1．如图所示，一端开口的玻璃管，水平放置在桌面上，玻璃管内有一段10 cm的水银柱封闭了长为8 cm的气体．以玻璃管底端为支点，向上缓慢抬起30°角，则空气柱的长度变为(外界大压强为75 cmHg) ( )
基础对点练
A．8.6 cm B．7.5 cm
C．7.2 cm D．7.1 cm
【答案】B
2．(2025年清远检测)比赛用排球的球内气压为1.3×105～1.4×105 Pa，球内气体体积为5 L．某次比赛时周围环境大气压强为1×105 Pa，赛前球内气体压强为1.1×105 Pa．充气筒每次能将外界0.23 L的空气充入排球，充气过程气体的温度不变，气体视为理想气体，赛前至少充气的次数为 ( )
A．29次 B．28次 C．5次 D．4次
【答案】C
【解析】气体做等温变化，有pV＝p1V＋np0ΔV，代入数据解得n≈4.35，故赛前至少充气的次数为5次，C正确．
考点2 对气体等温变化图像的理解
3．如图是一定质量的某种气体在p－V图像中的等温线，A、B是等温线上的两点，△OAD和△OBC的面积分别为S1和S2，则 ( )
A．S1＞S2 B．S1＝S2
C．S1＜S2 D．无法比较
【答案】B
4．(多选)如图所示为一定质量的气体的两条等温线，则下列关于各状态温度的说法正确的有 ( )
A．tA＝tB B．tB＝tC
C．tC＞tA D．tD＞tA
【答案】ACD
【解析】两条等温线，故tA＝tB，tC＝tD，A正确；两条等温线比较，tD＞tA，tC＞tA，B错误，C、D正确．
5．(多选)如图，p表示压强，V表示体积，T为热力学温度，各图中正确描述一定质量的气体发生等温变化的是 ( )
【答案】AB
考点3 玻意耳定律的应用
6．(多选)一定质量的气体，在温度不变的条件下，将其压强变为原来的2倍，则 ( )
A．气体分子的平均动能增大
B．气体的密度变为原来的2倍
C．气体的体积变为原来的一半
D．气体的分子总数变为原来的2倍
【答案】BC
7．汽车行驶时轮胎的胎压太高或太低都容易造成安全隐患．某型号轮胎的容积为30 L，充气前内部温度为27 ℃、压强为2.0个大气压(1 atm)的空气(可视为理想气体)．现通过充气泵对其充气，要求轮胎内部压强达到2.5个大气压，不考虑充气过程气体温度的变化．则需充入压强为1个大气压的空气的体积为 ( )
A．8 L B．10 L
C．13 L D．15 L
【答案】D
【解析】充气前，设压强为p1＝2 atm时，胎内气体体积为V1，压强为p0＝1 atm时，胎内气体体积为V1′，由玻意耳定律有p1V1＝p0V1′．充气后，当轮胎内的压强为p2＝2.5 atm时，设胎内气体体积为V2，当轮胎内的压强为p0＝1 atm时，设胎内气体体积为V2′，则有p2V2＝p0V2′，故需要充入压强为1个大气压的气体体积为ΔV＝V2′－V1′＝15 L，故选D．
8．恒温鱼缸中，鱼吐出的气泡在缓慢上升，能反映气泡上升过程中压强p、体积V和温度T变化的图像是 ( )
综合提升练
【答案】A
9． 用压强为p＝40 atm的氢气钢瓶给容积为V1＝1 m3的气球充气，设气球原来是真空，充气后气球内的氢气压强为p1＝1 atm，钢瓶内氢气压强减小到p2＝20 atm，设充气过程中温度不变，求钢瓶的容积V．
解：由气体状态方程得pV＝p1V1＋p2V，
代入数值解得V＝0.05 m3．
10．为防止病毒传染，传染病患者需采用负压救护车运送．这种救护车采用负压排风技术，将排出的空气利用专门的装置进行消毒处理．某次救护过程中，负压舱内气体质量为m，压强为一个大气压，若要使舱内压强减为0.85个大气压，则需要排出气体的质量为多少？(共54张PPT)
第二章 气体、固体和液体
5 液体
1．知道液体的微观结构．2．掌握液体表面张力的现象和产生的原因(重点)．3．理解浸润和不浸润的概念，会分析其产生的原因(难点)．4．学会用分子力解释毛细现象，理解液晶的微观结构(重点)．
课前 自主预习
液体的微观结构与表面张力
1．微观结构
液体分子之间的距离很小，分子间作用力比固体分子间作用力________．
2．宏观性质
有一定的体积，不易________，具有_________性，比固体扩散_________．
要小
压缩
流动
速度快
3．分子力的特点
在液体内部，分子间的距离在________左右，而在表面层，分子比较_________，分子间的距离大于_______，因此分子间的作用表现为____________．
4．液体的表面张力
(1)定义：液体表面各部分之间相互_______的力．
(2)作用效果：使液体表面具有________的趋势．
(3)表面层：液体跟气体接触的表面存在的一个_______．
r0
稀疏
r0
相互吸引
吸引
收缩
薄层
浸润和不浸润、毛细现象、液晶
1．浸润和不浸润
(1)一种液体会_______某种固体并________在固体的表面上，这种现象叫作________；一种液体不会润湿某种固体，也就不会附着在这种固体的表面上，这种现象叫作__________．
(2)附着层：当液体与________接触时，接触的位置形成一个液体薄层，叫作附着层．
(3)浸润和不浸润是_________作用的表现．
润湿
附着
浸润
不浸润
固体
分子力
2．毛细现象
(1)毛细现象：浸润液体在细管中_______的现象，以及不浸润液体在细管中_______的现象，称为毛细现象．
(2)毛细管内外液面的高度差与毛细管的内径有关，毛细管的内径越小，高度差________．
上升
下降
越大
3．液晶
(1)液晶：像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似，具有___________的物质叫液晶．这是介于液态和固态间的一种中间态．
(2)出现液晶态的条件：液晶是一种特殊物质，有些物质在特定的________范围之内具有液晶态，另一些物质，在适当的溶剂中溶解时，在一定________范围内具有液晶态．
各向异性
温度
浓度
(3)液晶的微观结构：通常_______分子、_______分子和__________ 分子的物质容易具有液晶态．
(4)应用：除用作__________外，在生物医学、电子工业、航空工业等领域都有重要的应用．
棒状
碟状
平板状
显示器
课堂 重难探究
探究液体的微观结构和表面张力
1．液体分子分布特点
由于蒸发现象，表面层分子的分布比液体内部稀疏，即表面层分子间的距离比液体内部分子间的距离大．
2．分子力特点
液体内部分子间引力、斥力基本上相等，而液体表面层分子之间距离较大，分子力表现为引力．
3．表面特性
表面层分子之间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷紧的膜．所以说表面张力是表面层内分子力作用的结果．
4．表面张力的方向
表面张力的方向和液面相切，垂直于液面上的各条线．如图所示．
5．表面张力的作用
表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小．而在体积相同的条件下，球形的表面积最小．
例如，吹出的肥皂泡呈球形，滴在洁净玻璃板上的水银滴呈球形．但由于受重力的影响，往往呈扁球形，在失重条件下才呈球形．
例1 玻璃管裂口尖端非常尖锐如图甲所示，将其在火焰上烧熔，冷却后尖端变钝如图乙所示，该现象说明 ( )
A．玻璃在导热时具有各向异性
B．烧熔使玻璃由晶体变为非晶体
C．玻璃烧熔为液态时表面分子间的作用力表现为斥力
D．玻璃烧熔为液态时表面存在张力
【答案】D
【解析】玻璃是非晶体，高温熔化冷却凝固后仍然是非晶体，导热性表现为各向同性，A、B错误；玻璃管裂口尖端在火焰上烧熔，冷却后尖端变钝，是表面张力的作用，因熔化后的玻璃表面分子间作用力表现为引力使其表面收缩，C错误，D正确．
变式1 (多选)下列关于液体的表面张力的说法正确的是 ( )
A．小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中靠的是液体的表面张力作用
B．小木块能够浮于水面上是液体表面张力与其重力平衡的结果
C．缝衣针浮在水面上不下沉是水的表面张力作用的结果
D．喷泉喷射到空中形成一个个球形的小水珠是表面张力作用的结果
【答案】ACD
【解析】仔细观察可以发现，小昆虫在水面上站定或行进过程中，其脚部位置比周围水面稍下陷，但仍在水面上而未陷入水中，就像踩在柔韧性非常好的膜上一样，因此，这是液体的表面张力在起作用．浮在水面上的缝衣针与小昆虫情况一样，A、C正确；小木块浮于水面上时，木块的下部实际上已经陷入水中(排开一部分水)受到水的浮力作用，是浮力与重力平衡的结果，而非表面张力在起作用，B错误；喷泉喷到空中的水分散时，每一小部分的表面都有表面张力在起作用且水处于完全失重状态，因而形成球状水珠(体积一定情况下以球形表面积为最小，表面张力的作用使液体表面有收缩到最小面积的趋势)，D正确．
理解浸润和不浸润、毛细现象、液晶的特性
例2 喷雾型防水剂是现在市场上广泛销售的特殊防水剂．其原理是喷剂在玻璃上形成一层薄薄的保护膜，形成类似于荷叶外表的效果．水滴以椭球形分布在表面，故无法停留在玻璃上．从而在遇到雨水的时候，雨水会自然流走，保持视野清晰．如图所示．
下列说法正确的是 ( )
A．水滴呈椭球形的是液体表面张力作用的结果，与重力无关
B．照片中喷过防水剂的玻璃和水滴发生了浸润现象
C．水滴与玻璃表面接触的那层水分子间距比水滴内部的水分子间距大
D．照片中水滴表面的分子比水滴的内部密集
【答案】C
【解析】液体表面张力作用使得水滴呈球形，但是由于有重力作用使得水滴呈椭球形，A错误；照片中的玻璃和水滴不浸润，B错误；水滴与玻璃表面接触的那层水分子间距比水滴内部的水分子间距大，C正确；照片中水滴表面分子比水滴的内部稀疏，D错误．
变式2 如图是分别装有水和水银的两个玻璃
杯，下列说法正确的是 ( )
A．水不浸润玻璃
B．水银浸润玻璃
C．水的表面层中的水分子之间的作用力表现为引力
D．水银的表面层中的水银分子之间的作用力表现为斥力
【答案】C
【解析】由题图知水浸润玻璃，故A错误；由题图知水银不浸润玻璃，故B错误；表面层里的分子比液体内部的分子稀疏，分子间的距离比液体内部的大，分子间作用力表现为引力，C正确，D错误．
小练 随堂巩固
1．(多选)下列现象中，由液体的表面张力造成的是 ( )
A．两滴水银相接触，立即会合并到一起
B．熔化的蜡从燃烧的蜡烛上流下来，冷却后呈球形
C．用熔化的玻璃制成各种玻璃器皿
D．水珠在荷叶上呈球形
【答案】ABD
【解析】用熔化的玻璃制成各种器皿，跟各种模型有关，并非表面张力造成的，故本题选A、B、D．
2．如图甲所示，系着细棉线的铁丝环从肥皂液里取出时留下一层薄膜，用烧热的针刺破左侧薄膜后，棉线和薄膜的形状如图乙所示．则 ( )
A．图甲中，两侧薄膜对棉线均没有作用力
B．图甲中，薄膜的表面层与内部分子间距离相等
C．图乙中，薄膜收缩使棉线绷紧
D．图乙中，棉线某处受薄膜作用力方向沿棉线切线方向
【答案】C
【解析】图甲中，薄膜的表面层分子间距离大于内部分子间距离，产生了表面张力，两侧薄膜对棉线均有作用力，A、B错误；图乙中，由于表面张力使薄膜收缩，所以薄膜收缩使棉线绷紧，棉线某处受薄膜作用力方向与棉线垂直，C正确，D错误．
3．(多选)把极细的玻璃管插入水中与水银中，如图所示，会发生的毛细现象是 ( )
A B C D
【答案】AC
【解析】因为水能浸润玻璃，无论管内外均为浸润，所以A正确，B错误；水银不浸润玻璃，C正确；D中外面浸润，里面不浸润，所以是不可能的．
4．下列对浸润与不浸润现象的认识中，正确的是 ( )
A．水是浸润液体，水银是不浸润液体
B．浸润现象中，附着层里分子比液体内部稀疏
C．不浸润现象中，附着层里的分子受到固体分子的吸引较液体内部分子的吸引强
D．不浸润现象中，附着层里分子间表现出吸引力；浸润现象中，附着层里分子间表现出排斥力
【答案】D
【解析】一种液体是否浸润某种固体，与这两种物质的性质均有关，不能肯定哪种液体是浸润液体或不浸润液体，A错误；在浸润现象中，附着层内分子受到固体分子吸引力较液体内部分子吸引力大，分子分布比液体内部更密，因而在附着层里液体分子表现出相互排斥的力，附着层有扩展的趋势，故B、C错误，D正确．
5．液晶电视不断降价，逐步走进了千家万户．液晶电视的关键部件是液晶层，下列关于液晶层的工作原理说法正确的是 ( )
A．液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性
B．液晶的光学性质不随温度的变化而变化
C．液晶的光学性质不随外加电压的变化而变化
D．液晶的光学性质随压力的变化而变化
【答案】D
【解析】液晶分子在特定方向排列比较整齐，具有各向异性，但要注意分子的排列是不稳定的，A错误；温度、压力、外加电压等因素变化时，都会改变液晶的光学性质，B、C错误，D正确．
课后提升训练
考点1 液体的微观结构与表面张力
1．关于液体，下列说法不正确的是 ( )
A．水是浸润液体，水银是不浸润液体
B．草叶上的露珠呈球形是表面张力引起的
C．粉笔能把墨水吸干是毛细现象
D．液体表面层的分子间隙稍大于液体内部分子间隙
【答案】A
基础对点练
【解析】浸润与不浸润是相对的，水银对玻璃来说是不浸润液体，但不是对任何固体都是不浸润，A错误；液体表面的分子分布比液体内部分子的分布要稀疏，故存在液体的表面张力，草叶上的露珠呈球形是由于液体表面张力的作用，B正确；粉笔吸墨水是因为粉笔内部有很多细小的通道，属于毛细现象，C正确；液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，分子力表现为引力，因此液体表面存在张力，D正确．
2．(2025年云浮检测)“天宫课堂”有一个实验是王亚平在太空拧毛巾，拧出的水形成一层水膜，附着在手上，像手套一样，晃动也不会掉．形成这种现象的原因，下列说法正确的是 ( )
A．在空间站中水滴不受重力
B．水和手发生浸润现象
C．水和手发生不浸润现象
D．在空间站中水的表面张力变大，使得水“粘”在手上
【答案】B
【解析】在空间站水滴仍受重力作用，只是重力用来提供向心力，处于失重状态，A错误；由题意，拧出的水形成一层水膜，附着在手上，像手套一样，说明液体水在手表面有扩展趋势，说明水和手发生浸润现象，B正确，C错误；液体水在手表面有扩展趋势，而不是收缩趋势，故不是因为水的表面张力变大的缘故，D错误．
3．如图所示，金属框上阴影部分表示液体肥皂膜，它被棉线分割成a、b两部分，若将液体肥皂膜的a部分用热针刺破，棉线的形状是下图中的 ( )
【答案】D
【解析】肥皂膜未刺破时，作用在棉线两侧的表面张力互相平衡，棉线可以有任意形状，当把a部分液膜刺破后，在b部分液膜表面张力的作用下，棉线将被绷紧．因液体表面有收缩到面积最小的趋势，而在同周长的几何图形中，圆面积最小，所以棉线被拉成凹的圆弧形状，D正确．
4．清晨，草叶上的露珠是由空气中的水汽凝结成的水珠．这一物理过程中，关于水分子间的作用力，下列说法正确的是 ( )
A．引力消失，斥力增大 B．斥力消失，引力增大
C．引力、斥力都减小 D．引力、斥力都增大
【答案】D
【解析】当水汽凝结成水珠时，水分子之间的距离减小，分子间的引力和斥力同时增大．
5．关于液晶的说法正确的是 ( )
A．有些液晶的光学性质随外加电压的变化而变化
B．液晶是液体和晶体的混合物
C．液晶分子保持固定的位置和取向，同时具有位置有序和取向有序
D．液晶具有流动性，光学性质各向同性
【答案】A
【解析】液晶的光学性质随外加电压的变化而变化，故A正确；液晶既具有液体的流动性和连续性，又具有光学性质各向异性的特点，即分子的位置不是固定的，故B、C、D错误．
考点2 浸润和不浸润
6．图甲是吹肥皂泡游戏的场景，在图乙玻璃杯内注入肥皂水，用铁丝做成的圆环放进玻璃杯中，沾满肥皂水后取出，可以吹出肥皂泡，下列说法正确的是 ( )
A．肥皂水不浸润玻璃杯壁
B．肥皂泡表面张力方向和表面垂直
C．肥皂泡呈球状与液体的表面张力有关
D．肥皂泡表面液体分子间只存在引力，没有斥力
【答案】C
【解析】一种液体是否浸润某种固体与这两种物质的性质都有关系，从图中可看出肥皂水可以浸润玻璃，A错误；肥皂泡表面张力方向和表面平行，B错误；表面张力让液体收缩，而球面是同体积物体最小的表面积，所以肥皂泡呈球状与液体的表面张力有关，C正确；肥皂泡表面液体分子间既存在引力也存在斥力，合力表现为引力，D错误．
7．小明发现倒酱油的时候总会有一些酱油沿着瓶口流到瓶子外面，他认为如果选用合适的瓶口材料就能保持瓶子清洁．如图是酱油滴在两种材料表面的油滴形状，下列说法正确的是 ( )
A．图甲说明酱油滴与甲材料不浸润
B．图乙说明酱油滴与乙材料浸润
C．酱油瓶口的材料选用乙材料较合适
D．水银在两种材料表面的形状一定与酱油滴形状相同
【答案】C
【解析】只要选择酱油不浸润的材料做酱油瓶就能保持瓶子清洁，从图示的情况可以看出酱油与甲材料是浸润的，与乙材料是不浸润的，所以应该选择乙材料，A、B错误，C正确．液体在某种材料表面的形状不但与浸润和不浸润有关，而且与液体的体积有关，即使是浸润的，液滴的体积不同其形状也不同，所以无法确定水银在两种材料表面的形状是否与酱油滴的形状相同，D错误．
考点3 毛细现象和液晶
8．(多选)液晶电视不断降价，逐步走进了千家万户，液晶电视的关键部件是液晶层．下列关于液晶层的工作原理，说法中不正确的是 ( )
A．液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性
B．液晶的光学性质随温度的变化而变化
C．液晶的光学性质随外加电压的变化而不变
D．液晶的光学性质随外加电压的变化而变化
【答案】ABC
【解析】液晶分子在特定方向排列比较整齐，具有各向异性，但分子的排列是不稳定的，A错误；外界条件的微小变化都会引起液晶分子排列的变化，从而改变液晶的某些性质．温度、压力、外加电压等因素变化时，都会改变液晶的光学性质．液晶电视是依据液晶的光学性质随外加电压的变化而变化工作的，D正确，B、C错误．
9．(多选)在水中浸入两个同样的毛细管，一个是直的，另一个弯的，如图所示，水在直管中上升的高度比在弯管中的最高点还要高，那么关于弯管中的水，下列说法正确的是 ( )
A．会不断地喷出
B．不会流出
C．不一定会流出
D．水滴在弯管处受到表面张力竖直向上的合力不小于其重力
【答案】BD
【解析】水滴在弯管口处受重力的作用而向下凸出，这时表面张力的合力竖直向上，使水不能流出，B、D正确．
10．如图所示，把一块干净的玻璃板吊在测力计的下端，使玻璃板水平地接触水面，用手缓慢竖直向上拉测力计，则玻璃板在拉离水面的过程中 ( )
A．测力计示数始终等于玻璃板的重力
B．测力计示数会出现小于玻璃板重力的情况
C．因为玻璃板上表面受到大气压力，所以拉力大于玻璃板的重力
综合提升练
D．因为拉起时还需要克服水分子间的吸引力，所以拉力大于玻璃板的重力
【答案】D
【解析】根据题意可知，当玻璃板与水面接触时，玻璃板与水分子之间存在作用力，玻璃板被拉起时，要克服水分子之间的作用力，则拉力大于玻璃板的重力，与压强无关，D正确．
11．(多选)喷雾型防水剂是现在市场上广泛销售的特殊防水剂．其原理是防水剂在玻璃上形成一层薄薄的保护膜，形成类似于荷叶外表的效果，水滴以椭球形分布在玻璃表面，无法停留在玻璃上，从而在遇到雨水的时候，雨水会自然流走，保持视野清晰，如图所示．下列说法正确的是 ( )
A．雨水分子在永不停息地做无规则运动
B．照片中的玻璃和水滴之间发生了浸润现象
C．水滴呈椭球形是液体表面张力和重力共同作用的结果
D．照片中水滴表面分子比水滴的内部密集
【答案】AC
【解析】所有分子都在永不停息的做无规则运动，A正确；浸润即液体在与固体表面接触时能够弥散进入固体表面的现象，而照片中的玻璃和水不浸润，B错误；由于液体表面张力的作用使水滴呈球行，但在重力的作用下水滴呈椭球形，C正确；照片中水滴表面分子比水滴的内部稀疏，水滴与玻璃表面接触的那层水分子间距比水滴内部的水分子间距大，内部分子对表面层分子为引力的作用，使表面层分子有收缩的趋势，从而形成球形，D错误．
12．如图所示，在培养器内注入清水，让两根细木杆相互平行地浮在水面上，再在细木杆之间轻轻地滴入几滴酒精，细木杆会“自动”散开，请解释这一现象．
解：漂浮在水面上的细木杆，原来两边受到大小相等、方向相反的表面张力作用，细木杆处于平衡状态，滴入酒精后，水的纯净度减小，内侧的表面张力减小，内侧比外侧的表面张力小，细木杆就散开了．(共44张PPT)
第二章 气体、固体和液体
1 温度和温标
1．知道什么是状态参量，热平衡的概念，认识生活中的热平衡现象(重点)．2．知道温度计的构造，会使用常见温度计(重点)．3．理解温标、热力学温度的意义，掌握摄氏温度与热力学温度的区别与联系(重难点)．
课前 自主预习
状态参量与平衡态
1．热力学系统：由大量分子组成的____________．
2．外界：系统之外与系统发生相互作用的其他物体．
3．状态参量：为确定系统的状态所需要的一些物理量，如：________、________、温度等．
4．平衡态：无外界影响、_______________的状态．
研究对象
体积
压强
状态参量稳定
热平衡与温度
1．热平衡：两个相互接触的系统，它们之间没有隔热材料，或通过导热性能好的材料接触，经过一段时间，这两个系统的状态参量不再发生变化，即这两个系统达到了_____________．
2．热平衡定律：如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于__________．
3．温度：处于热平衡的系统之间有一“共同热学性质”，即________．这就是温度计能够用来测量温度的基本原理．
热平衡状态
热平衡
温度
温度计与温标
1．温度计
名称 原理
水银温度计 根据水银___________的性质来测量温度
金属电阻温度计 根据金属铂的_______随温度的变化来测量温度
气体温度计 根据气体_______随温度的变化来测量温度
热电偶温度计 根据不同导体因_______产生电动势的大小来测量温度
热胀冷缩
电阻
压强
温差
2．温标：定量描述________的方法．
(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______，水的沸点为________．在0 ℃刻度与100 ℃刻度之间均匀分成_______等份，每份算作1 ℃．
(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”．
温度
0 ℃
100 ℃
100
(3)摄氏温度与热力学温度：
摄氏温度 摄氏温标表示的温度，用符号t表示，单位是________，符号为 ℃
热力学温度 热力学温标表示的温度，用符号T表示，单位是________，符号为K
换算关系 T＝______________
摄氏度
开尔文
t＋273.15 K
课堂 重难探究
对状态量和平衡态的理解
1．平衡态是一种理想情况，因为任何系统完全不受外界影响是不可能的．系统处于平衡态时，仍可能发生偏离平衡态的微小变化．
2．两个系统达到热平衡后再把它们分开，如果分开后它们都不受外界影响，再把它们重新接触，它们的状态不会发生新的变化．因此，热平衡概念也适用于两个原来没有发生过作用的系统．因此可以说，只要两个系统在接触时它们的状态不发生变化，我们就说这两个系统原来是处于热平衡的．
例1 (多选)下列说法中正确的是 ( )
A．状态参量是描述系统状态的物理量，故当系统的状态变化时，其各个状态参量都会改变
B．当系统不受外界影响，且经过足够长的时间，其内部各部分状态参量将会达到稳定
C．只有处于平衡态的系统才有状态参量
D．两个物体发生热传递时，它们组成的系统处于非平衡态
【答案】BD
【解析】由于描述系统的各种性质需要不同的物理量，只要其中某个量变化，系统的状态就会发生变化，不一定各个状态参量都发生变化，A错误；系统处于平衡态或非平衡态，只是状态参量有无变化，因而C错误；当系统不受外界影响时，系统总要趋于平衡，其内部各部分状态参量趋于稳定，B正确；两个物体发生热传递时，状态参量不稳定，所以系统处于非平衡态，D正确．
变式1 下列关于系统是否处于平衡态的说法正确的是 ( )
A．开空调1 min内教室内的气体处于平衡态
B．两个温度不同的物体相互接触时，这两个物体组成的系统处于非平衡态
C．0 ℃的冰水混合物放入1 ℃的环境中，冰水混合物处于平衡态
D．压缩密闭容器中的空气，空气处于平衡态
【答案】B
【解析】开空调1 min内教室内的气体温度、体积均发生变化，故不是平衡态，A错误；两物体温度不同，接触后高温物体会向低温物体传热，是非平衡态，B正确；0 ℃的冰水混合物放入1 ℃的环境中，周围环境会向冰水混合物传热，故不是平衡态，C错误；压缩密闭容器中的空气，要对空气做功，机械能转化为内能，故不是平衡态，D错误．
对热平衡与温度、温度计和温标的理解
1．热平衡
(1)一切达到热平衡的物体都具有相同的温度．
(2)若物体与A处于热平衡，它同时也与B达到热平衡，则A的温度等于B的温度，这就是温度计用来测量温度的基本原理．
2．热平衡定律的意义
热平衡定律又叫热力学第零定律，为温度的测量提供了理论依据．因为互为热平衡的物体具有相同的温度，所以比较各物体温度时，不需要将各个物体直接接触，只需将作为标准物体的温度计分别与各物体接触，即可比较温度的高低．
3．温标
(1)常见的温标有摄氏温标、华氏温标、热力学温标．
(2)比较摄氏温标和热力学温标．
比较 摄氏温标 热力学温标
提出者 摄尔修斯和施勒默尔 英国物理学家开尔文
零度的规定 一个标准大气压下冰水混合物的温度 －273.15 ℃
比较 摄氏温标 热力学温标
温度名称 摄氏温度 热力学温度
温度符号 t T
单位名称 摄氏度 开尔文
单位符号 ℃ K
关系 T＝t＋273.15 K
例2 (多选)关于平衡态和热平衡，下列说法中不正确的有 ( )
A．只要温度不变且处处相等，系统就一定处于平衡态
B．两个系统在接触时它们的状态不发生变化，说明这两个系统原来的温度是相等的
C．热平衡就是平衡态
D．处于热平衡的几个系统的压强一定相等
【答案】ACD
【解析】一般来说，描述系统的状态参量不只是一个，根据平衡态的定义知所有性质都不随时间变化，系统才处于平衡态，A错误；根据热平衡的定义知处于热平衡的两个系统温度相同，B正确，D错误；平衡态是针对某一系统而言的，热平衡是两个系统相互影响的最终结果，C错误．
变式2 (2025年天水期中)关于热力学温度，下列说法正确的是 ( )
A．33 ℃＝240 K
B．温度变化了1 ℃，也就是温度变化了1 K
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273 K＋t
【答案】B
【解析】由热力学温度与摄氏温度的关系T＝t＋273 K可得，33 ℃＝(273＋33)K＝306 K，故A错误；摄氏温度变化了1 ℃，也就是开尔文温度变化了1 K，温度由t ℃升至2t ℃，对应的热力学温度升高了t K，D错误，B正确；热力学温度不可以取负值，C错误．
小练 随堂巩固
1．下面关于温度的叙述不正确的是 ( )
A．温度就是温标
B．两个系统处于热平衡时，它们具有一个共同的性质——温度相同
C．温度是分子热运动平均动能的标志
D．温度的高低决定了分子热运动的剧烈程度
【答案】A
【解析】温度是表示物体的冷热程度，它反映物体内部分子热运动的状况．分子热运动越快，温度就越高．温标是衡量温度高低的标尺，它是描述温度数值的统一表示方法，故温度不是温标，A错误；两个系统处于热平衡时，它们具有一个共同的性质——温度相同，B正确；根据分子动理论，温度是分子热运动平均动能的标志，C正确；温度的高低决定了分子热运动的剧烈程度，D正确．本题选错误的，故选A．
2．(多选)下列说法正确的是 ( )
A．两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的热量
B．如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统也必定处于热平衡
C．温度是决定两个系统是否达到热平衡状态的唯一物理量
D．热平衡定律是温度计能够用来测量温度的基本原理
【答案】BCD
【解析】热平衡的系统都具有相同的状态参量——温度，故A错误，C正确；由热平衡定律可知，若物体与A处于热平衡，它同时也与B处于热平衡，则A的温度便等于B的温度，这也是温度计用来测量温度的基本原理，故B、D正确．
3．(2025年中山检测)气体初始温度为27 ℃，升高了20 ℃．用热力学温标表示为 ( )
A．初始温度为27 K，升高了20 K
B．初始温度为300.15 K，升高了20 K
C．初始温度为27 K，升高了293.15 K
D．初始温度为300.15 K，升高了293.15 K
【答案】B
4．(多选)下列物体处于热平衡状态的是 ( )
A．冰水混合物处在0 ℃的环境中
B．将一铝块放入沸水中加热足够长的时间
C．冬天刚打开空调的教室内的空气
D．一个装有气体的密闭绝热容器匀速运动，容器突然停止运动时，容器内的气体
【答案】AB
【解析】冰水混合物的温度为0 ℃，和环境的温度相同，处于热平衡状态，A正确；铝块在沸水中加热足够长的时间，铝块和水的温度相同，处于热平衡状态，B正确；冬天刚打开空调的教室内的气体各部分温度不相同，未处于热平衡状态，C错误；匀速运动的容器突然停止运动时，机械能转化为气体的内能，容器内的气体温度升高，未达到热平衡状态，D错误．
课后提升训练
考点1 平衡态和热平衡
1．以下说法正确的是 ( )
A．两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的温度
B．相互间达到热平衡的两物体的热量一定相等
C．从平衡位置开始增大分子间距离，分子间的引力将增大、斥力将减小
D．人如果感觉到某个物体很冷，就说明这个物体的温度很低
基础对点练
【答案】A
【解析】两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的温度，A正确，B错误；从平衡位置开始增大分子间距离，分子间的引力和斥力都减小，C错误；人们对物体冷热程度的感觉具有相对性，D错误．
2．以下说法正确的是 ( )
A．在国际单位制中温度的单位为摄氏度
B．0 ℃的水和冰的分子平均动能可能不同
C．如果两个系统均与第三个系统处于热平衡状态，则这两个系统也处于热平衡状态
D．在没有外界影响的情况下，密闭容器内的气体静置足够长时间后，每个分子的速度大小均相等
【答案】C
【解析】在国际单位制中温度的单位为开尔文，故A错误；温度是分子平均动能的标志，温度相同的物体其分子平均动能相同，故B错误；根据热平衡定律知，如果两个系统均与第三个系统处于热平衡状态，则这两个系统也处于热平衡状态，故C正确；分子的热运动是杂乱无章的，每个分子的速度大小不会均相等，故D错误．
考点2 温度的测量
3．严冬湖面上结了厚厚的冰．为了测出冰下水的温度，徐强同学在冰上打了一个洞并拿来一支实验室温度计．用下列四种方法测水温，最准确的做法是 ( )
A．用线将温度计拴牢从洞中放入水里，待较长时间后从水中提出，读出示数
B．取一塑料饮水瓶，将瓶拴住从洞中放入水里，水灌满瓶后取出，再用温度计测瓶中水的温度
C．取一塑料饮水瓶，将温度计悬吊在瓶中，再将瓶拴住从洞中放入水里，水灌满瓶后待较长时间，然后将瓶提出，立即从瓶外观察温度计的示数
D．手拿温度计，从洞中将温度计插入水中，待较长时间后取出立即读出示数
【答案】C
【解析】要测量冰下水的温度，必须使温度计与冰下的水达到热平衡时，再读出温度计的示数．可隔着冰又没法直接读数，把温度计取出来，显示的又不是原热平衡下的温度，所以A的做法不正确，C的做法正确，D的做法不正确，B的做法也失去了原来的热平衡，水瓶提出后，再用温度计测量，这时，周围空气也参与了热交换，测出的温度不再是冰下水的温度了．
4．(2025年东莞检测)常用的两种表示温度的方法就是摄氏温标和热力学温标，关于温度和温标，下列说法正确的是 ( )
A．摄氏温度升高1 ℃小于热力学温度升高1 K
B．某物体热力学温度是20 K，摄氏温度就是293.15 ℃
C．热力学温标亦称“绝对温标”，是由玻意耳首先引入的
D．摄氏温度有负值，热力学温度不可能取负值
【答案】D
【解析】摄氏温度升高1 ℃等于热力学温度升高1 K，A错误；某物体摄氏温度为20 ℃，即热力学温度为T＝20 K＋273.15 K＝293.15 K，B错误；热力学温标亦称“绝对温标”，是由开尔文首先引入的，开尔文所利用的实验事实是气体发生等容变化时，压强与摄氏温度成线性关系，再进行合理外推得到的，C错误；摄氏温度有负值，热力学温度最小是零，不可能为负值，D正确．
5．把摄氏温标和热力学温标作成函数关系图像，正确的是( )
综合提升练
【答案】C
【解析】摄氏温标用t表示，热力学温标用T表示，则热力学温标和摄氏温标的函数关系为T＝t＋273.15 K，由函数关系式可知，T－t图像的斜率为正值，且当T＝0时，t为负值，C正确，A、B、D错误．
6．(多选)如图所示，一个有细长管的球形瓶倒插在装有红色液体的槽中，细管中的液面清晰可见，如果不考虑外界大气压的变化，就能根据液面的变化测出温度的变化，则 ( )
A．该温度计的测温物质是槽中的红色液体
B．该温度计的测温物质是细管中的红色液体
C．该温度计的测温物质是球形瓶中的空气
D．该温度计是利用测温物质热胀冷缩的性质制造的
【答案】CD
【解析】细管中的红色液体用来显示球形瓶中空气的体积随温度的变化情况，测温物质是球形瓶中封闭的空气，该温度计是利用空气的热胀冷缩的性质制造的，故A、B错误，C、D正确．
