1、气体气体第八章第八章气气 体体 章章 末末 小小 结结第八章第八章规律方法规律方法2触及高考触及高考3考题探析考题探析4临场练兵临场练兵5知识结构知识结构1知识结构知识结构规律方法规律方法一、气体定律与理想气体状态方程的应用一、气体定律与理想气体状态方程的应用1玻意耳定律、查理定律，盖玻意耳定律、查理定律，盖吕萨克定律可看成是理想吕萨克定律可看成是理想气体状态方程在气体状态方程在T恒定、恒定、V恒定、恒定、p恒定时的特例。恒定时的特例。2正确运用定律的关键在于状态参量的确定，特别是压正确运用定律的关键在于状态参量的确定，特别是压强的确定。强的确定。3求解压强的方法：气体定律的适用对象是理想气体
2、，求解压强的方法：气体定律的适用对象是理想气体，而确定气体的始末状态的压强又常以封闭气体的物体而确定气体的始末状态的压强又常以封闭气体的物体(如液如液柱、活塞、气缸等柱、活塞、气缸等)作为力学研究对象，分析受力情况，根据作为力学研究对象，分析受力情况，根据研究对象所处的不同状态，运用平衡的知识、牛顿定律等列式研究对象所处的不同状态，运用平衡的知识、牛顿定律等列式求解。求解。4注意定律或理想气体状态方程的适用条件，即适用于注意定律或理想气体状态方程的适用条件，即适用于定质量的气体，对打气、抽气、灌气、漏气的等变质量问题，定质量的气体，对打气、抽气、灌气、漏气的等变质量问题，巧妙地选取对象，使变质
3、量的气体问题转化为定质量的气体问巧妙地选取对象，使变质量的气体问题转化为定质量的气体问题。题。(2014济南市模拟济南市模拟)如图，由如图，由U形管和细管连接形管和细管连接的玻璃泡的玻璃泡A、B和和C浸泡在温度均为浸泡在温度均为0的水槽中，的水槽中，B的容积是的容积是A的的3倍。阀门倍。阀门S将将A和和B两部分隔开。两部分隔开。A内为真空，内为真空，B和和C内都充内都充有气体。有气体。U形管内左边水银柱比右边的低形管内左边水银柱比右边的低60mm。打开阀门。打开阀门S，整个系统稳定后，整个系统稳定后，U形管内左右水银柱高度相等。假设形管内左右水银柱高度相等。假设U形管形管和细管中的气体体积远小
4、于玻璃泡的容积。和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积。(1)求玻璃泡求玻璃泡C中气体的压强中气体的压强(以以mmHg为单位为单位)(2)将右侧水槽的水从将右侧水槽的水从0加热到一定温度时，加热到一定温度时，U形管内左形管内左右水银柱高度差又为右水银柱高度差又为60mm，求加热后右侧水槽的水温。，求加热后右侧水槽的水温。解析：解析：考查气体实验定律的应用，解题的思路大致如下：考查气体实验定律的应用，解题的思路大致如下：根据打开阀门根据打开阀门S前后气体前后气体B、C的压强关系及玻意耳定律求出的压强关系及玻意耳定律求出C中气体的压强；根据气体中气体的压强；根据气体B、C压强关系和查理定律可求加热压
5、强关系和查理定律可求加热后右侧水槽的水温。后右侧水槽的水温。(1)在打开阀门在打开阀门S前，两水槽水温均为前，两水槽水温均为T0273K。设玻璃泡。设玻璃泡B中气体的压强为中气体的压强为p1，体积为，体积为VB，玻璃泡，玻璃泡C中气体的压强为中气体的压强为PC，依题意有，依题意有p1pCp式中式中p60mmHg。打开阀门。打开阀门S后，两水槽水温仍为后，两水槽水温仍为T0，设玻璃泡设玻璃泡B中气体的压强为中气体的压强为pB。依题意，有依题意，有pBpC二、变质量问题转化为定质量问题的方法二、变质量问题转化为定质量问题的方法分析变质量问题时，可以通过巧妙地选择合适的研究对分析变质量问题时，可以通
6、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，用相关规律求象，使这类问题转化为一定质量的气体问题，用相关规律求解。解。1充气问题充气问题向球、轮胎等封闭容器中充气是一个典型的变质量的气体向球、轮胎等封闭容器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。题。2抽气问题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
7、量问题。分析时，将每次抽气过程中抽出的气体和剩属于变质量问题。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，可把抽气过程中的气体质量转化为定质余气体作为研究对象，可把抽气过程中的气体质量转化为定质量问题。量问题。3分装问题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成整体来作为研究对象，可将变质体和多个小容器中的气体看成整体来作为研究对象，可将变质量问题转化为定质量问题。量问题转化为定质量
8、问题。4漏气问题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，不能用相关方程式求解。如果选容器内剩余气体为研究对题，不能用相关方程式求解。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，用相关方程求象，便可使问题变成一定质量的气体状态变化，用相关方程求解。解。一只两用活塞气筒的原理如图所示一只两用活塞气筒的原理如图所示(打气时如打气时如图甲，抽气时如图乙图甲，抽气时如图乙)，其筒内体积为，其筒内体积为V0，现将它与另一只容，现将它与另一只容积为积为V的容器相连接，气筒和容器内的空气压强为的容器相连接，气筒和
9、容器内的空气压强为p0，已知气，已知气筒和容器导热性能良好，当分别作为打气筒和抽气筒时，活塞筒和容器导热性能良好，当分别作为打气筒和抽气筒时，活塞工作工作n次后，在上述两种情况下，容器内的气体压强分别为次后，在上述两种情况下，容器内的气体压强分别为()三、图象问题三、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，处理起来有一定的难度，要不相同，考查的内容又比较丰富，处理起来有一定的难度，要解决好这个问题，应从以下几个方面入手。解决好这个问题，应从以下几个方面入手。1看清坐标轴，理解图象的意义。看清坐标轴
10、，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。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若不是特殊过程，可在坐标系中作特殊变化的图象(如如等温线、等容线或等压线等温线、等容线或等压线)实现两个状态的比较。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。的对应关系。例例3如图所示，一定质量的分子势能可忽略的气体从如图所示，一定质量的分子势能可忽略的气体从状态状态A
11、经经B、C、D再回到再回到A，问，问AB、BC、CD、DA是什么过是什么过程？已知在状态程？已知在状态A时容积为时容积为1L，并把此图改画为，并把此图改画为pV图。图。触及高考触及高考本章内容为新课标地区的选考内容，多以选择、填空形式本章内容为新课标地区的选考内容，多以选择、填空形式出现，对气体的三大定律的考查多为计算题，应引起考生的高出现，对气体的三大定律的考查多为计算题，应引起考生的高度重视。度重视。考题探析考题探析(2014新课标全国卷新课标全国卷，33)如图，两气缸如图，两气缸A、B粗细均匀，等高且粗细均匀，等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连
12、通，通，A的直径是的直径是B的的2倍，倍，A上端封闭，上端封闭，B上上端与大气连通；两气缸除端与大气连通；两气缸除A顶部导热外，顶部导热外，其余部分均绝热。两气缸中各有一厚度可其余部分均绝热。两气缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞忽略的绝热轻活塞a、b，活塞下方充有氮，活塞下方充有氮气，活塞气，活塞a上方充有氧气。上方充有氧气。临场练兵临场练兵1(2014大纲全国卷，大纲全国卷，16)对于一定量的稀薄气体，下列对于一定量的稀薄气体，下列说法正确的是说法正确的是()A压强变大时，分子热运动必然变得剧烈压强变大时，分子热运动必然变得剧烈B保持压强不变时，分子热运动可能变得剧烈保持压强不变时，分子热运
13、动可能变得剧烈C压强变大时，分子间的平均距离必然变小压强变大时，分子间的平均距离必然变小D压强变小时，分子间的平均距离可能变小压强变小时，分子间的平均距离可能变小答案：答案：BD解析：解析：在微观上，气体的压强由单位体积内的分子数和分在微观上，气体的压强由单位体积内的分子数和分子的平均动能决定。压强变大平均动能不一定增大，分子间的子的平均动能决定。压强变大平均动能不一定增大，分子间的平均距离也不一定减小，平均距离也不一定减小，A、C正确，由于压强由单位体积内正确，由于压强由单位体积内的分子数和平均动能共同决定，所以的分子数和平均动能共同决定，所以B、D选项正确。选项正确。2(2014福建理综，
14、福建理综，29)(1)如图，横坐标如图，横坐标v表示分子速率，纵坐标表示分子速率，纵坐标f(v)表示各等间表示各等间隔速率区间的分子数占总分子数的百分比。图中曲线能正确表隔速率区间的分子数占总分子数的百分比。图中曲线能正确表示某一温度下气体分子麦克斯韦速率分布规律的是示某一温度下气体分子麦克斯韦速率分布规律的是_。(填选项前的字母填选项前的字母)A曲线曲线B曲线曲线C曲线曲线D曲线曲线(2)下图为一定质量理想气体的压强下图为一定质量理想气体的压强p与体积与体积V的关系图的关系图象，它由状态象，它由状态A经等容过程到状态经等容过程到状态B，再经等压过程到状态，再经等压过程到状态C。设设A、B、C
15、状态对应的温度分别为状态对应的温度分别为TA、TB、TC，则下列关系式，则下列关系式中正确的是中正确的是_。(填选项前的字母填选项前的字母)ATATB，TBTB，TBTCCTATB，TBTC答案：答案：(1)D(2)C解析：解析：(1)分子速率分布曲线是正态分布，一定温度下气体分子速率分布曲线是正态分布，一定温度下气体分子速率很大和很小的占总分子数的比率都很少，呈现分子速率很大和很小的占总分子数的比率都很少，呈现“中间中间多，两头少多，两头少”的规律，只有曲线的规律，只有曲线符合实际情况。本题易错选符合实际情况。本题易错选B，注意到曲线上速率为零的分子占有总分子数的比率是某一，注意到曲线上速率
16、为零的分子占有总分子数的比率是某一值，这是不可能的，因为分子在做永不停息的无规则热运动。值，这是不可能的，因为分子在做永不停息的无规则热运动。3(2014新课标全国卷新课标全国卷，33)一定质量的理想气体被活一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形气缸内，气缸壁导热良好，活塞可塞封闭在竖直放置的圆柱形气缸内，气缸壁导热良好，活塞可沿气缸壁无摩擦地滑动。开始时气体压强为沿气缸壁无摩擦地滑动。开始时气体压强为p，活塞下表面相，活塞下表面相对于气缸底面的高度为对于气缸底面的高度为h，外界的温度为，外界的温度为T0，现取质量为，现取质量为m的的沙子缓慢地倒在活塞的上表面，沙子倒完时，活塞下降了沙
17、子缓慢地倒在活塞的上表面，沙子倒完时，活塞下降了h/4。若此后外界的温度变为。若此后外界的温度变为T，求重新达到平衡后气体的体，求重新达到平衡后气体的体积，已知外界大气的压强始终保持不变、重力加速度大小为积，已知外界大气的压强始终保持不变、重力加速度大小为g。4(2014山东理综，山东理综，37)一种水下重物打捞方法的工作原一种水下重物打捞方法的工作原理如图所示。将一质量理如图所示。将一质量M3103kg、体积、体积V00.5m3的重物捆的重物捆绑在开口朝下的浮筒上。向浮筒内充入一定质量的气体，开始绑在开口朝下的浮筒上。向浮筒内充入一定质量的气体，开始时筒内液面到水面的距离时筒内液面到水面的距
18、离h140m，筒内气体体积，筒内气体体积V11m3。在拉力作用下浮筒缓慢上升，当筒内液面到水面的距离为在拉力作用下浮筒缓慢上升，当筒内液面到水面的距离为h2时，拉力减为零，此时气体体积为时，拉力减为零，此时气体体积为V2，随后浮筒和重物自动上，随后浮筒和重物自动上浮。求浮。求V2和和h2。已知大气压强已知大气压强p01105Pa，水的密度，水的密度1103kg/m/m3 3，重力加速度的大小重力加速度的大小g g10m/10m/s2。不计水温变化，筒内气体质量。不计水温变化，筒内气体质量不变且可视为理想气体，浮筒质量和筒壁厚度可忽略。不变且可视为理想气体，浮筒质量和筒壁厚度可忽略。答案：答案：2.5m310m解析：解析：当当F0时，由平衡条件得时，由平衡条件得Mgg(V0V2)代入数据得代入数据得V22.5m3设筒内气体初态、末态的压强分别为设筒内气体初态、末态的压强分别为p1、p2，由题意得，由题意得p1p0gh1p2p0gh2在此过程中筒内气体温度和质量不变，由玻意耳定律得在此过程中筒内气体温度和质量不变，由玻意耳定律得p1V1p2V2联立联立式，代入数据得式，代入数据得h210m
