新教材高中物理第1章分子動(dòng)理論與氣體實(shí)驗(yàn)定律第5節(jié)氣體實(shí)驗(yàn)定律教師用書魯科版選擇性

第5節(jié)氣體實(shí)驗(yàn)定律[核心素養(yǎng)·明目標(biāo)]核心素養(yǎng)學(xué)習(xí)目標(biāo)物理觀念知道氣體的等溫變化、等容變化、等壓變化、理想氣體的概念，知道氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋?？茖W(xué)思維掌握玻意耳定律、查理定律、蓋—呂薩克定律的內(nèi)容和公式，并會(huì)應(yīng)用分析和計(jì)算相關(guān)問題。科學(xué)探究能用實(shí)驗(yàn)探究氣體壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系、氣體體積與溫度的關(guān)系，學(xué)會(huì)觀察、交流與合作，提高動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰??？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任通過用圖像處理數(shù)據(jù)，探索規(guī)律，培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。知識點(diǎn)一玻意耳定律1．玻意耳定律(1)內(nèi)容：一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)p與體積V成反比。(2)公式：p1V1＝p2V2。(3)適用條件：①氣體質(zhì)量不變、溫度不變。②氣體溫度不太低、壓強(qiáng)不太大。2．氣體的等溫變化的p-V圖像(1)p-V圖像：一定質(zhì)量的氣體的p-V圖像為一條雙曲線，如圖甲所示。甲乙(2)p-eq\f(1,V)圖像：一定質(zhì)量的氣體的p-eq\f(1,V)圖像為過原點(diǎn)的傾斜直線，如圖乙所示。說明：當(dāng)封閉氣體的溫度保持不變時(shí)，氣體的壓強(qiáng)和體積的乘積為一個(gè)定值。1：思考辨析(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)玻意耳定律適用于質(zhì)量不變，溫度變化的任何氣體。 (×)(2)等溫變化的p-V圖像是一條拋物線。 (×)(3)在利用p1V1＝p2V2計(jì)算時(shí)，壓強(qiáng)可以都用“標(biāo)準(zhǔn)大氣壓”這個(gè)單位。 (√)知識點(diǎn)二查理定律與蓋—呂薩克定律1．查理定律(1)內(nèi)容：一定質(zhì)量的氣體，在體積保持不變的條件下，壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比。(2)公式：eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)。(3)等容變化的圖像：從圖甲可以看出，在等容變化過程中，壓強(qiáng)p與攝氏溫度t是一次函數(shù)關(guān)系，不是簡單的正比例關(guān)系。但是，如果把圖甲中的直線AB延長至與橫軸相交，把交點(diǎn)當(dāng)作坐標(biāo)原點(diǎn)，建立新的坐標(biāo)系(如圖乙所示)，那么這時(shí)的壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系就是正比例關(guān)系了。圖乙坐標(biāo)原點(diǎn)的意義為氣體壓強(qiáng)為0時(shí)，其溫度為0K?？梢宰C明，新坐標(biāo)原點(diǎn)對應(yīng)的溫度就是0_K。甲乙(4)適用條件：氣體的質(zhì)量一定，氣體的體積不變。2．蓋—呂薩克定律(1)內(nèi)容：一定質(zhì)量的氣體，在壓強(qiáng)保持不變的條件下，體積與熱力學(xué)溫度T成正比。(2)公式：eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)。(3)適用條件：氣體質(zhì)量一定，氣體壓強(qiáng)不變。(4)等壓變化的圖像：由V＝CT可知在V-T坐標(biāo)系中，等壓線是一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜的直線。對于一定質(zhì)量的氣體，不同等壓線的斜率不同。斜率越小，壓強(qiáng)越大，如圖所示，p2>(選填“>”或“<”)p1。說明：氣體做等容變化時(shí)，壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T成正比，即p∝T，不是與攝氏溫度t成正比，但壓強(qiáng)變化量Δp與熱力學(xué)溫度變化量ΔT和攝氏溫度的變化量Δt都是成正比的，即Δp∝ΔT、Δp∝Δt。2：思考辨析(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)在質(zhì)量和體積不變的情況下，氣體的壓強(qiáng)與攝氏溫度成正比。 (×)(2)一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變時(shí)，其V-T圖像是過原點(diǎn)的直線。 (√)(3)現(xiàn)實(shí)生活中，自行車輪胎在烈日下暴曬，車胎內(nèi)氣體的變化是等容過程。 (×)知識點(diǎn)三對氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋1．玻意耳定律一定質(zhì)量的氣體分子總數(shù)不變，溫度保持不變時(shí)，分子平均動(dòng)能保持不變。當(dāng)氣體體積減小時(shí)，單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多，氣體的壓強(qiáng)也就增大；當(dāng)氣體體積增大時(shí)，單位體積內(nèi)的分子數(shù)減少，氣體的壓強(qiáng)也就減小。2．查理定律一定質(zhì)量的氣體，在體積保持不變時(shí)，單位體積內(nèi)的分子數(shù)保持不變。當(dāng)溫度升高時(shí)，分子平均動(dòng)能增大，氣體的壓強(qiáng)也就增大；當(dāng)溫度降低時(shí)，分子平均動(dòng)能減小，氣體的壓強(qiáng)也就減小。3．蓋—呂薩克定律對于一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)溫度升高時(shí)，分子平均動(dòng)能增大，為了保持壓強(qiáng)不變，單位體積的分子數(shù)相應(yīng)減少，氣體的體積必然相應(yīng)增大。反之，當(dāng)氣體的溫度降低時(shí)，氣體的體積必然減小。說明：物理學(xué)中把嚴(yán)格遵循三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律的氣體稱為理想氣體。3：思考辨析(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)溫度升高，壓強(qiáng)和體積可能都不變。 (×)(2)壓強(qiáng)不變，溫度降低時(shí)，氣體的密度一定減小。 (×)4：填空一定質(zhì)量的氣體，體積不變，壓強(qiáng)增大時(shí)，氣體分子的平均動(dòng)能一定增大。(填“增大”或“減小”)考點(diǎn)1玻意耳定律在一個(gè)恒溫池中，一串串氣泡由池底慢慢升到水面，有趣的是氣泡在上升過程中，體積逐漸變大，到水面時(shí)就會(huì)破裂。問題：(1)上升過程中，氣泡內(nèi)氣體的溫度發(fā)生改變嗎？(2)上升過程中，氣泡內(nèi)氣體的壓強(qiáng)怎么改變？(3)氣泡在上升過程中體積為何會(huì)變大？提示：(1)因?yàn)樵诤銣爻刂?，所以氣泡?nèi)氣體的溫度保持不變。(2)變小。(3)氣體溫度不變由玻意耳定律pV＝C可知，壓強(qiáng)變小時(shí)，氣體的體積增大。對玻意耳定律的理解及應(yīng)用1．成立條件：玻意耳定律p1V1＝p2V2是實(shí)驗(yàn)定律，只有在氣體質(zhì)量一定、溫度不變的條件下才成立。2．玻意耳定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式pV＝C中的常量C不是一個(gè)普適恒量，它與氣體的種類、質(zhì)量、溫度有關(guān)，對一定質(zhì)量的氣體，溫度越高，該恒量C越大。3．應(yīng)用玻意耳定律的思路和方法：(1)確定研究對象，并判斷是否滿足玻意耳定律成立的條件。(2)確定初、末狀態(tài)及狀態(tài)參量(p1、V1、p2、V2)。(3)根據(jù)玻意耳定律列方程p1V1＝p2V2，代入數(shù)值求解(注意各狀態(tài)參量要統(tǒng)一單位)。(4)注意分析題目中的隱含條件，必要時(shí)還應(yīng)由力學(xué)或幾何知識列出輔助方程。(5)有時(shí)要檢驗(yàn)結(jié)果是否符合實(shí)際，對不符合實(shí)際的結(jié)果要?jiǎng)h去。角度一封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算【典例1】如圖所示，一橫截面積為S的圓柱形容器豎直放置，圓板A的上表面是水平的，下表面是傾斜的，且下表面與水平面的夾角為θ，圓板A的質(zhì)量為M，不計(jì)一切摩擦，大氣壓為p0，則被圓板封閉在容器中的氣體的壓強(qiáng)為()A．p0＋eq\f(Mgcosθ,S) B．eq\f(p0,S)＋eq\f(Mgcosθ,S)C．p0＋eq\f(Mgcos2θ,S) D．p0＋eq\f(Mg,S)D[以圓板A為研究對象，如圖所示，豎直方向受力平衡，pS′cosθ＝p0S＋Mg，S′＝eq\f(S,cosθ)，所以p·eq\f(S,cosθ)·cosθ＝p0S＋Mg，所以氣體的壓強(qiáng)p＝p0＋eq\f(Mg,S)。]封閉氣體壓強(qiáng)的兩種確定方法1．固體平衡法求由固體(汽缸和活塞)封閉的氣體壓強(qiáng)時(shí)，應(yīng)對此固體(汽缸或活塞)進(jìn)行受力分析，利用其受力平衡列方程。氣體對固體的壓力作為固體所受的一個(gè)外力，這個(gè)外力可以通過計(jì)算得出，進(jìn)而求出氣體壓強(qiáng)。2．利用牛頓第二定律求解(1)當(dāng)容器加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，通常選擇與氣體相關(guān)聯(lián)的液柱、活塞等作為研究對象，進(jìn)行受力分析；(2)根據(jù)牛頓第二定律列方程；(3)解方程，求出封閉氣體的壓強(qiáng)；(4)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行討論，得出結(jié)論。角度二玻意耳定律的應(yīng)用【典例2】如圖所示，一個(gè)上下都與大氣相通的直圓筒，內(nèi)部橫截面積為S＝0.01m2，中間用兩個(gè)活塞A和B密閉一定質(zhì)量的氣體。A、B都可沿圓筒無摩擦地上下滑動(dòng)，且不漏氣。A的質(zhì)量不計(jì)，B的質(zhì)量為M，并與一勁度系數(shù)為k＝5×103N/m的較長的彈簧相連。已知大氣壓p0＝1×105Pa，平衡時(shí)兩活塞之間的距離l0＝0.6m，現(xiàn)用力壓A，使之緩慢向下移動(dòng)一段距離后，保持平衡。此時(shí)用于壓A的力F＝500N，求活塞A下移的距離。思路點(diǎn)撥：(1)因?yàn)槭蔷徛乱扑悦荛]氣體溫度不變。(2)應(yīng)用玻意耳定律可以求出活塞A下移的距離l。[解析]設(shè)活塞A下移距離為l，活塞B下移的距離為x，對圓筒中的氣體：初狀態(tài)：p1＝p0V1＝l0S末狀態(tài)：p2＝p0＋eq\f(F,S)V2＝(l0＋x－l)S由玻意耳定律得p1V1＝p2V2即p0l0S＝(p0＋eq\f(F,S))·(l0＋x－l)·S ①根據(jù)胡克定律F＝kx ②代數(shù)解①②得l＝0.3m。[答案]0.3m應(yīng)用玻意耳定律解題時(shí)的兩個(gè)誤區(qū)誤區(qū)1：誤認(rèn)為在任何情況下玻意耳定律都成立。只有一定質(zhì)量的氣體在溫度不變時(shí)，定律成立。誤區(qū)2：誤認(rèn)為氣體的質(zhì)量變化時(shí)，一定不能用玻意耳定律進(jìn)行分析。當(dāng)氣體經(jīng)歷多個(gè)質(zhì)量發(fā)生變化的過程時(shí)，可以分段應(yīng)用玻意耳定律進(jìn)行列方程，也可以把發(fā)生變化的所有氣體作為研究對象，保證初、末態(tài)的氣體的質(zhì)量、溫度不變，應(yīng)用玻意耳定律列方程。eq\a\vs4\al([跟進(jìn)訓(xùn)練])1．(角度一)有一段12cm長的水銀柱，在均勻玻璃管中封住一定質(zhì)量的氣體，若開口向上將玻璃管放置在傾角為30°的光滑斜面上，在下滑過程中被封氣體的壓強(qiáng)為(大氣壓強(qiáng)p0＝76cmHg)()A．76cmHg B．82cmHgC．88cmHg D．70cmHgA[水銀柱所處的狀態(tài)不是平衡狀態(tài)，因此不能用平衡條件處理。水銀柱的受力分析如圖所示，因玻璃管和水銀柱組成的系統(tǒng)的加速度a＝gsinθ，所以對水銀柱由牛頓第二定律得：p0S＋mgsinθ－pS＝ma，故p＝p0。故p＝76cmHg，A正確。]2．(角度二)如圖所示，在一根一端封閉且粗細(xì)均勻的長玻璃管中，用長為h＝10cm的水銀柱將管內(nèi)一部分空氣密封，當(dāng)管開口向上豎直放置時(shí)，管內(nèi)空氣柱的長度l1＝0.3m；若溫度保持不變，玻璃管開口向下放置，水銀沒有溢出。待水銀柱穩(wěn)定后，密封空氣柱的長度l2為多少米？(大氣壓強(qiáng)p0＝76cmHg)[解析]以管內(nèi)封閉的氣體為研究對象。玻璃管開口向上時(shí)，管內(nèi)的壓強(qiáng)p1＝p0＋h，氣體的體積V1＝l1S(S為玻璃管的橫截面積)。當(dāng)玻璃管開口向下時(shí)，管內(nèi)的壓強(qiáng)p2＝p0－h(huán)，這時(shí)氣體的體積V2＝l2S。溫度不變，由玻意耳定律得：(p0＋h)l1S＝(p0－h(huán))l2S所以l2＝eq\f(p0＋h,p0－h(huán))l1＝eq\f(76＋10,76－10)×0.3m≈0.39m。[答案]0.39m考點(diǎn)2氣體的等容變化在炎熱的夏天，打足氣的自行車輪胎在日光的暴曬下有時(shí)會(huì)脹破，忽略輪胎體積變化。試探究：(1)氣體發(fā)生的是什么變化？(2)請解釋原因。提示：(1)氣體發(fā)生的是等容變化。(2)自行車輪胎體積一定，日光暴曬時(shí)，輪胎里的空氣溫度升高明顯，氣體壓強(qiáng)增大，當(dāng)氣體壓強(qiáng)增大到超過輪胎承受的限度時(shí)，輪胎就會(huì)被脹破。1．查理定律的適用條件壓強(qiáng)不太大，溫度不太低的情況。當(dāng)溫度較低，壓強(qiáng)較大時(shí)，氣體會(huì)液化，定律不再適用。2．公式變式由eq\f(p1,T1)＝eq\f(p1＋Δp,T1＋ΔT)得eq\f(p1,T1)＝eq\f(Δp,ΔT)或Δp＝eq\f(ΔT,T1)p1，ΔT＝eq\f(Δp,p1)T1。3．等容線(1)p-T圖像①意義：反映了一定質(zhì)量的氣體在等容變化中，壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T成正比的關(guān)系。②圖像：過原點(diǎn)的傾斜直線。③特點(diǎn)：斜率越大，體積越小。(2)p-t圖像①意義：反映了一定質(zhì)量的氣體在等容變化中，壓強(qiáng)p與攝氏溫度t的線性關(guān)系。②圖像：傾斜直線，延長線與t軸交點(diǎn)為－273.15℃。③特點(diǎn)：連接圖像中的某點(diǎn)與(－273.15℃，0)連線的斜率越大，體積越小?！镜淅?】有人設(shè)計(jì)了一種測溫裝置，其結(jié)構(gòu)如圖所示，玻璃泡A內(nèi)封有一定量氣體，與A相連的B管插在水銀槽中，管內(nèi)水銀面的高度x即可反映泡內(nèi)氣體的溫度，即環(huán)境溫度，并可由B管上的刻度直接讀出。設(shè)B管的體積與A玻璃泡的體積相比可忽略不計(jì)。在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下對B管進(jìn)行溫度刻度(1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓相當(dāng)于76cmHg的壓強(qiáng)，等于101kPa)。已知當(dāng)溫度t1＝27℃時(shí)，管內(nèi)水銀面高度x＝16cm，此高度即為27℃的刻度線，求t＝0℃的刻度線在何處？思路點(diǎn)撥：(1)玻璃泡A的容積不變，是等容變化。(2)找到初末狀態(tài)的p1、T，根據(jù)查理定律可求出刻度線的位置。[解析]選玻璃泡A內(nèi)的一定量的氣體為研究對象，由于B管的體積可略去不計(jì)，溫度變化時(shí)，A內(nèi)氣體經(jīng)歷的是一個(gè)等容過程。玻璃泡A內(nèi)氣體的初始狀態(tài)：T1＝300Kp1＝(76－16)cmHg＝60cmHg末態(tài)，即t＝0℃的狀態(tài)：T0＝273K由查理定律得p＝eq\f(T0,T1)p1＝eq\f(273,300)×60cmHg＝54.6cmHg所以t＝0℃時(shí)水銀面的高度，即刻度線的位置是x0＝(76－54.6)cm＝21.4cm。[答案]21.4cm利用查理定律解題的一般步驟(1)確定研究對象，即被封閉的氣體。(2)分析被研究氣體在狀態(tài)變化時(shí)是否符合定律成立條件，即是否是初、末態(tài)的質(zhì)量和體積保持不變。(3)確定初、末兩個(gè)狀態(tài)的溫度、壓強(qiáng)。(4)按查理定律公式列式求解，并對結(jié)果進(jìn)行討論。eq\a\vs4\al([跟進(jìn)訓(xùn)練])3．圖示是一定質(zhì)量的理想氣體的壓強(qiáng)和攝氏溫度的關(guān)系圖像，氣體由狀態(tài)a變化到狀態(tài)b的過程中，氣體的體積()A．一直增大 B．一直減小C．保持不變 D．先變大后變小B[在p-t圖像中，等容線是延長線過－273.15℃的傾斜直線，斜率越大，體積越小，所以氣體由狀態(tài)a變化到狀態(tài)b的過程中，氣體的體積一直減小，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。]考點(diǎn)3氣體的等壓變化如圖所示，汽缸中封閉著溫度為100℃的空氣，一重物用繩索經(jīng)滑輪跟汽缸中活塞相連接，重物和活塞都處于平衡狀態(tài)，這時(shí)活塞離汽缸底的高度為10cm，如果缸內(nèi)空氣溫度緩慢降至0℃。試探究：(1)在變化過程中氣體發(fā)生的是什么變化？(2)此時(shí)活塞到缸底的距離是多大？提示：(1)是等壓變化。(2)初狀態(tài)V1＝S×(10cm)，T1＝(273＋100)K＝373K；末狀態(tài)V2＝lS，T2＝273K。由eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)，得V2＝eq\f(T2,T1)V1≈S×(7.32cm)，即活塞到缸底的距離l為7.32cm。1．蓋—呂薩克定律的適用范圍壓強(qiáng)不太大，溫度不太低。原因同查理定律。2．公式變式由eq\f(V1,T1)＝eq\f(V1＋ΔV,T1＋ΔT)得eq\f(V1,T1)＝eq\f(ΔV,ΔT)，所以ΔV＝eq\f(ΔT,T1)V1，ΔT＝eq\f(ΔV,V1)T1。3．等壓線(1)V-T圖像①意義：反映了一定質(zhì)量的氣體在等壓變化中體積與熱力學(xué)溫度T成正比的關(guān)系。②圖像：過原點(diǎn)的傾斜直線。③特點(diǎn)：斜率越大，壓強(qiáng)越小。(2)V-t圖像①意義：反映了一定質(zhì)量的氣體在等壓變化中體積與攝氏溫度t成線性關(guān)系。②圖像：傾斜直線，延長線與t軸交點(diǎn)為－273.15℃。③特點(diǎn)：連接圖像中的某點(diǎn)與(－273.15℃，0)，連線的斜率越大，壓強(qiáng)越小。【典例4】如圖甲是一定質(zhì)量的氣體由狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的V-T圖像，已知?dú)怏w在狀態(tài)A時(shí)的壓強(qiáng)是×105Pa。甲乙(1)說出A→B過程中壓強(qiáng)變化的情形，并根據(jù)圖像提供的信息，計(jì)算圖中TA的值；(2)請?jiān)趫D乙所示坐標(biāo)系中，作出由狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的p-T圖像，并在圖像相應(yīng)位置上標(biāo)出字母A、B、C。如果需要計(jì)算才能確定有關(guān)坐標(biāo)值，請寫出計(jì)算過程。思路點(diǎn)撥：(1)在根據(jù)圖像判斷氣體的狀態(tài)變化時(shí)，首先要確定橫、縱坐標(biāo)表示的物理量，其次根據(jù)圖像的形狀判斷各物理量的變化規(guī)律。(2)在氣體狀態(tài)變化的圖像中，圖線上的一個(gè)點(diǎn)表示一定質(zhì)量氣體的一個(gè)平衡狀態(tài)，一個(gè)線段表示氣體狀態(tài)變化的一個(gè)過程。[解析](1)由圖像可知A→B為等壓過程，根據(jù)蓋—呂薩克定律可得eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)，所以TA＝eq\f(VA,VB)TB＝eq\f,0.6)×300K＝200K。(2)根據(jù)查理定律得eq\f(pB,TB)＝eq\f(pC,TC)，pC＝eq\f(TC,TB)pB＝eq\f(400,300)pB＝eq\f(4,3)pB＝eq\f(4,3)pA＝eq\f(4,3)××105Pa×105Pa。則可畫出由狀態(tài)A→B→C的p-T圖像如圖所示。[答案](1)壓強(qiáng)不變200K(2)見解析圖(1)從圖像中的某一點(diǎn)(平衡狀態(tài))的狀態(tài)參量開始，根據(jù)不同的變化過程。先用相對應(yīng)的規(guī)律計(jì)算出下一點(diǎn)(平衡狀態(tài))的狀態(tài)參量，逐一分析計(jì)算出各點(diǎn)的p、V、T。(2)根據(jù)計(jì)算結(jié)果在圖像中描點(diǎn)，連線作出一個(gè)新的圖線，并根據(jù)相應(yīng)的規(guī)律逐一檢查是否有誤。(3)圖像特點(diǎn)：p-eq\f(1,V)圖像、p-T圖像、V-T圖像過原點(diǎn)，在原點(diǎn)附近都要畫成虛線。eq\a\vs4\al([跟進(jìn)訓(xùn)練])4．(2020·廣東佛山高二下統(tǒng)考)一定質(zhì)量的理想氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，溫度由5℃升高到10℃，體積的增量為ΔV1；溫度由10℃升高到15℃，體積的增量為ΔV2，則()A．ΔV1＝ΔV2 B．ΔV1>ΔV2C．ΔV1<ΔV2 D．無法確定A[由蓋—呂薩克定律eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)可得eq\f(V1,T1)＝eq\f(ΔV1,ΔT1)，即ΔV1＝eq\f(ΔT1,T1)V1，所以ΔV1＝eq\f(5,278)×V1，同理ΔV2＝eq\f(5,283)×V2(V1、V2分別是氣體在5℃和10℃時(shí)的體積)，而eq\f(V1,278)＝eq\f(V2,283)，所以ΔV1＝ΔV2，A正確。]考點(diǎn)4氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋如圖所示，當(dāng)我們用力擠壓氣球時(shí)，氣球的體積減小，這時(shí)氣球很容易發(fā)生“爆炸”，你能說出其中的道理嗎？提示：氣球體積減小時(shí)，單位體積分子數(shù)增加，壓強(qiáng)變大，增大到一定程度就會(huì)撐爆氣球。1．玻意耳定律(1)宏觀表現(xiàn)：一定質(zhì)量的某種理想氣體，在溫度保持不變時(shí)，體積減小，壓強(qiáng)增大；體積增大，壓強(qiáng)減小。(2)微觀解釋：溫度不變，分子的平均動(dòng)能不變。體積越小，單位體積分子數(shù)越多，單位時(shí)間內(nèi)撞到單位面積器壁上的分子數(shù)就越多，氣體的壓強(qiáng)就越大，如圖所示。體積大體積小2．蓋一呂薩克定律(1)宏觀表現(xiàn)：一定質(zhì)量的某種理想氣體，在壓強(qiáng)不變時(shí)，溫度升高，體積增大；溫度降低，體積減小。(2)微觀解釋：溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，撞擊器壁的作用力變大，而要使壓強(qiáng)不變，則需影響壓強(qiáng)的另一個(gè)因素，即單位體積分子數(shù)減少，所以氣體的體積增大，如圖所示。3．查理定律(1)宏觀表現(xiàn)：一定質(zhì)量的某種理想氣體，在體積保持不變時(shí)，溫度升高，壓強(qiáng)增大；溫度降低，壓強(qiáng)減小。(2)微觀解釋：體積不變，則單位體積分子數(shù)不變，溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，分子撞擊器壁單位面積的作用力變大，所以氣體的壓強(qiáng)增大，如圖所示?！镜淅?】在一定的溫度下，—定質(zhì)量的氣體體積減小時(shí)，氣體的壓強(qiáng)增大，這是由于()A．單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多，單位時(shí)間內(nèi)分子對器壁碰撞的次數(shù)增多B．氣體分子的數(shù)密度變大，分子對器壁的吸引力變大C．每個(gè)氣體分子對器壁的平均撞擊力都變大D．氣體密度增大，單位體積內(nèi)分子重量變大思路點(diǎn)撥：(1)影響氣體壓強(qiáng)的原因是分子的平均動(dòng)能和單位體積的分子個(gè)數(shù)。(2)溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，體積決定分子的數(shù)密度。A[氣體的溫度不變，分子的平均動(dòng)能不變，對器壁的平均撞擊力不變，C錯(cuò)誤；體積減小，單位體積內(nèi)的分子數(shù)目增多，所以氣體壓強(qiáng)增大，A正確；分子和器壁間無引力作用，B錯(cuò)誤；單位體積內(nèi)氣體的質(zhì)量變大，不是壓強(qiáng)變大的原因，D錯(cuò)誤。](1)宏觀量溫度的變化對應(yīng)著微觀量分子動(dòng)能平均值的變化。宏觀量體積的變化對應(yīng)著氣體分子的數(shù)密度的變化。(2)壓強(qiáng)的變化可能由兩個(gè)因素引起，即分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能和分子的數(shù)密度，可以根據(jù)氣體變化情況選擇相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)定律加以判斷。eq\a\vs4\al([跟進(jìn)訓(xùn)練])5．(多選)對于一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)它的壓強(qiáng)和體積發(fā)生變化時(shí)，以下說法正確的是()A．壓強(qiáng)和體積都增大時(shí)，其分子平均動(dòng)能不可能不變B．壓強(qiáng)和體積都增大時(shí)，其分子平均動(dòng)能有可能減小C．壓強(qiáng)和體積都增大時(shí)，其分子的平均動(dòng)能一定增大D．壓強(qiáng)增大，體積減小時(shí)，其分子平均動(dòng)能一定不變AC[對于一定質(zhì)量的氣體，壓強(qiáng)和體積都增大時(shí)，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，溫度一定升高，故分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能一定增加，A、C正確，B錯(cuò)誤；對于一定質(zhì)量的氣體，壓強(qiáng)增大，體積減小時(shí)，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程知溫度可能會(huì)改變，則平均動(dòng)能可能改變，D錯(cuò)誤。]1．(多選)對一定質(zhì)量的氣體，下列說法正確的是()A．溫度發(fā)生變化時(shí)，體積和壓強(qiáng)可以不變B．溫度發(fā)生變化時(shí)，體積和壓強(qiáng)至少有一個(gè)發(fā)生變化C．如果溫度、體積和壓強(qiáng)三個(gè)量都不變化，我們就說氣體狀態(tài)不變D．只有溫度、體積和壓強(qiáng)三個(gè)量都發(fā)生變化，我們就說氣體狀態(tài)變化了BC[p、V、T三個(gè)量中，可以兩個(gè)量發(fā)生變化，一個(gè)量恒定，也可以三個(gè)量同時(shí)發(fā)生變化，而一個(gè)量變化，另外兩個(gè)量不變的情況是不存在的，氣體狀態(tài)的變化就是p、V、T的變化，故B、C正確。]2．如圖所示，活塞的質(zhì)量為m，缸套的質(zhì)量為m0，通過彈簧吊在天花板上，汽缸內(nèi)封住一定質(zhì)量的氣體，缸套和活塞間無摩擦，活塞面積為S，大氣壓強(qiáng)為p0，則封閉氣體的壓強(qiáng)p為()A．p＝p0＋eq\f(m0g,S) B．p＝p0＋eq\f(（m0＋m）g,S)C．p＝p0－eq\f(m0g,S) D．p