高一物理 气体性质

高一物理 气体性质(一)

【教学结构】

一.气体的状态参量。气体在一定条件下，具有一定的宏观状态。我们用某些物理量来描述气一定质量的某种气体，用气体的压强、体积和温度就可以描述它所处的状态，所以对于一定质量的的状态参量，气体的状态由温度，压强和体积共同决定，对于一定质量的某种气体，当描述它的三的状态，即平衡态，若其中某个状态参量发生变化，必然会导致另外一个或两个状态参量随之发生

1.气体的温度。温度在宏观上表示物体的冷热程度，微观上是分子平均动能的标志。温度有两其符号用“T”表示，单位是开尔文，单位符号“K”实际生活中还常用摄氏温度表示，其符号“t度和摄氏温度的关系是T=273+t。

2.气体的体积。气体的体积等于容器的容积，因为气体分子能够充满整个容器的空间。体积的国

3.气体的压强。气体压强是由大量气体分子对器壁频繁碰撞产生的，其大小等于气体对容器壁Pa，常用单位有atm、cmHg、mmHg。换算关系是1atm=76cmHg=760mmHg=1.01×105Pa。研究气体状态处理方法如下：①研究用液体封闭在静止容积中的气体压强时，就用连通器原理，选取低液面液体气体压强时，选取活塞或气缸为研究对象，进行受力分析，列平衡方程求解。③研究容器加速运动对象，进行受力分析，根据牛顿第二定律列方程求解。

二.气体的三个实验定律

1.气体的等温变化，玻一马定律。一定质量的气体，在温度不变时，压强随体积而变化，这种律是玻一马定律。内容是：一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积或反比。表达化规律还可以用等温图线表示。在P—V图中，等温图线是双曲线在第Ⅰ象限的一个分支，如图1等温变化时，温度越高，等温线距坐标轴越远，图1中，两条等温线的温度关系是t1＞t2。

2.气体的等容变化，查理定律。一定质量的气体在体积不变时，压强随温度而变化，这种变化用摄氏温标表示温度时，查理定理内容是，一定质量的气体，在保持体积不变的情况下，温度升高在0℃时压强的1/273。表达式为Pt=P0+(1+1/273)。用绝对温标表示温度时，查理定律内容是：一

热力学温度成正比。表达

式为。气体的等容变化表现也可用等容线表示，如图2所示，P—t图中的等温线是一

中直线在P轴上的截距P0是气体在0℃时的压强。等容线的斜率表示气体保持不变的体积大小的关时体积V1＞V2。如图3所示，P—T图中的等容线是一条延长线过原点的倾斜直线。等容线斜率越小＞V2。

3.气体的等压变化，盖·吕萨克定律，一定质量的气体在压强不变时，体积随温度变化而变化循盖·吕萨克定律。用摄氏温标表示温度时，其内容是：一定质量的气体，在保持压强不变情况下体积等于它在0℃时体积的1/273。表达式为Vt=V0(1+1/273)。用热力学温标表示温度时，其内容表体积与热力学温度成正比，表达式为

。V—t图中的等压线如图4所示，斜率越小，压强

压线如图5所示，斜率越小，压强越大，气体等压时的压强P1＞P2。

【解题点要】

例1.如图6所示，粗细均匀的U型管的A端是封闭的，B端开口向下，两管中水银面高度差封闭气体的压强。

分析解答：这是求静止液体封闭气体的压强问题，可应用连通器原理，选取液片平衡法确定封对象，根据连通器原理，在B管中与A管液面相平处的压强与A管内压强PA相等，所以B管内中压力P0S平衡。即：(PA+Ph)S=P0S, PA=P0－Ph=76－20=56(cmHg)

点评：正确分析和计算气体的压强，是运用三个实验定律和气态方程解决气体问题的关键，求低液面列平衡方程求解。

例2.如图7所示，A、B两个固定的气缸，缸内气体均被活塞闭着，A缸内活塞的面积是B缸内连接，当大气压强为P0，A缸内气体压强为1.5P0时，两个活塞恰好静止不动，不计活塞与缸壁间

分析解答：这是一个典型的活塞封闭气体平衡问题。一定质量的气体被静止的活塞封闭住时，同轻杆为研究对象，其受到水平向右的力(PASA+P0SB)，和水平向左的力(P0SA+PBSB)，活塞静止，水平

B缸中气体压强为：

例3.如图8(1)所示，上端封闭，下端开口的竖直玻璃管，管内有一段长为h的水银柱将一定加速上升，当水银柱与玻璃管保持相对静止时，求管内空气柱的压强。(已知大气压强为P0，水银

分析解答：当封闭气体的水银柱(或活塞)与气体一起加速运动时，要以水银柱(或活塞)为研究压强。本题选水银柱为研究对象，它与玻璃管具有共同的加速度a，设玻璃管的内横截面积为S，所示，根据牛顿第二定律有

P=P0－

。

例4.如图9所示。将一端封闭的玻璃管插入水银槽中，内封一定质量的气体，若将管略压下一 A.玻璃管内气体体积将增大 B.玻璃管内气体体积将减小

C.管内外水银面高度差减小 D.管内外水银面高度差增大

分析解答：以试管中封闭的气体为研究对象，在温度不变的条件下，将玻璃管略向下压，封闭变化。设气体体积不变，则管内水银面将下降，h减少。根据封闭气体压强

，P将增大

少，管内水银面将上升。B选项正确。由于管内气体压强增大，h将比原来的值减少，管内外水银

点评：对于一定质量的气体，温度不变时而压强体积同时发生变化时，可选假定压强或体积中

出压强和体积的变化情况。

例5.两端封闭，粗细均匀，水平放置的玻璃管正中有一段水银柱，如图10①所示，两边是压上部空气柱是下部空气柱长度的2倍，则玻璃管水银柱的长度h应为( ) A.76cm B.57cm C.38cm D.19cm

分析解答：水银柱封闭着两部分空气设为1和2，1竖直放置后在上部。1和2两部分气体原有PV=

2VP1，可得出竖直放置和1部分气体压强P1=3P/4；2部分气体有：PV=2VP2，得出竖直放

由水银柱连接，P2=P1+，用cmHg为压强单位h=P2－P1=3P/2－3P/4=3P/4=57cm，B选项正确。

点评：液柱封闭两部分气体的问题，两部分气体状态要同时发生变化，需以各部分气体为研究分气体状态变化前后压强的关系可由液柱平衡找出。

例6.如图11所示，长为100cm的内径均匀的细玻璃管，一端被封闭，一端开口，当开口端竖柱，当开口竖直向下时，管内被封闭的空气柱长为多少？(大气压为76cmHg)

分析解答：以封闭气体为研究对象，当开口向上时，P1=96cmHg,V1=49S。当开口向下时，P2=56可得开口向下时气体长度L=84cm，这里要注意，我们的这个解是不合题意的，因为此时空气柱长大于玻璃管总长100cm。水银将流出一部分，这样整个物理图景发生变化，还要根据流出部分水银流出一部分后空气柱长度为L，则当在管内水银柱长100－L。那么P2+(100－L)=P0，P2=(L－24)cm24)LS，解得L=81.5cm

点评：对于开口向上，液柱封闭气体的玻璃管，当开口水平或开口向下时，需分析由于气体压流出的问题。如果部分水银流出，则应根据新物理图景重新计算。

例7.容积为20L的钢瓶，充满氧气后，压强为150个大气压，打开钢瓶的阀门，把氧气分装空的，装至10个大气压为止，假设在分装过程中不漏气，并且温度不变，那么最多能装多少瓶。

分析解答：钢瓶中的氧气要分装到各个小瓶中去，钢瓶内氧气将减少，是一个变质量问题，但的气体规律去做可选原来在钢瓶中的20L，150atm的氧气为研究对象，在温度不变时，这些氧气全马定律，20×150=10V，V=300L。钢瓶内仍要有10atm20L的氧气，其余部分可看成装到若干个小瓶

点评：对于充气、放气、打气等问题，要注意选择研究对象，保证定质量应用气体实验定律，情况而定。

例8.如图14所示，质量为M，内横截面积为S的气缸，静止放在水平面上，缸内有一质量为时，缸内封闭气体的体积V，大气压强为P0，现将活塞缓慢上提，直到气缸开始离开地面，若温度

分析解答：本题的特点在于气体的状态变化过程限制在气缸保持平衡，且不离开地面的条件下力学条件。处理这种问题，关键在于认真分析找出把气体状态变化规律与要满足的力学规律联系起

积V，压强。活塞上提距离h，缸内气体压强减为P的过程中，缸内气体状态变化遵守在上述气体状态变化过程，要满足的力学条件是气缸的受力平衡。以气缸为研究对象，它受到四个体对缸底部的压力PS；两个向上的力，大气压对缸底部压力P0S和水平面的支持力。气缸在上述四个活塞上提过程中，缸内气体压强减小，使得地面对气缸的支持力N不断减小。当活塞上提到刚好N时，活塞便要开始离开地面，从上面分析可以看出，本题中把气体变化规律①式和要满足的力学规P。由③式求出P代入①式，便可求出应上提的距离h=(M+m)gV/(P0S－Mg)S。

例9.一定质量的某种气体，100℃压强为P，在等容条件下，使其温度从100℃升到200℃

A.增大到2P B.增大了473P/373 C.增大了100P/273 D.增

分析解答：一定质量的气体，体积不变时，压强随温度的变化遵从查理定律。本题中，气体状

根据

。故D选项正确。

点评：查理定律有两种数学表达式，用热力学温标，表达式为标的表达式更简捷明了。 【同步练习】

1.在摄氏温度与热力学温度的换算中，下列哪种说法是正确的( )

；用摄氏温标，表达式

A.5℃等于278K B.升高5℃就是升高278K C.降低到5℃就是降低到278K D.降低了5℃就是降低了278K

2.如图15所示，一支薄壁试管倒扣在水银槽中，上面用弹簧拉着保持静止，此时管内有一部管重，弹簧秤的示数等于( )

A.外部大气与内部空气对试管平底部分的压力之差 B.试管内h高水银的重力 C.上述所述的两个数值之和 D.试管内H高水银的重力

3.如图16所示，一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置，金属圆板A的上表面是水平的，θ，圆板A的质量为M，不计圆板与容器内壁之间的摩擦，若大气压强为P0，则被圆板封闭的容器

4.一端封闭的粗细均匀的玻璃管中，有一段水银柱将管内气体封闭，管口竖直朝下放置，现将 A.被封闭的气体压强将增大 B.被封闭的气体压强将减小 C.被封闭的气体体积将增大 D.被封闭的气体体积将减小

5.一定质量的某种气体保持体积不变，温度从1℃升高到5℃，压强的增量为2.0×105Pa，则 A.它从5℃升高到10℃，压强的增量为2.0×105Pa

B.它从15℃升高到20℃，压强的增量为2.0×105Pa C.它在0℃的压强为1.4×105Pa

D.它每升高1℃，压强的增量为原来的1/273

6.钢瓶内贮有二氧化碳20L，压强为120atm，保持温度不变，将钢瓶阀门打开，达到平衡后，百分之几，逸出的二氧化碳体积多大？ 【参考答案】

1. A C 2. A B 3. P0+Mg/S 4. A D 5. C 6. 0.83%, 2380L 【单元点评】

一定质量的某种气体状态发生变化时，一般情况下描述其状态的三个参量：压强、体积和温度是遵循三个气体实验定律的。气体实验定律的研究对象是一定质量的某种气体，应用时要选好研究太低时才适用。

B.它从15℃升高到20℃，压强的增量为2.0×105Pa C.它在0℃的压强为1.4×105Pa

D.它每升高1℃，压强的增量为原来的1/273

6.钢瓶内贮有二氧化碳20L，压强为120atm，保持温度不变，将钢瓶阀门打开，达到平衡后，百分之几，逸出的二氧化碳体积多大？ 【参考答案】

1. A C 2. A B 3. P0+Mg/S 4. A D 5. C 6. 0.83%, 2380L 【单元点评】

一定质量的某种气体状态发生变化时，一般情况下描述其状态的三个参量：压强、体积和温度是遵循三个气体实验定律的。气体实验定律的研究对象是一定质量的某种气体，应用时要选好研究太低时才适用。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/rdy.html