1、 1 / 5 素养提升素养提升微微突破突破 17 理想气体状态方程理想气体状态方程 认知物理状态和物理过程的联系 理想气体 理想气体除分子与分子间、分子与容器壁的碰撞外，分子间没有相互作用，因此理想气体没有分子势 能，其内能仅有气体质量及温度决定，与体积无关。 热等静压设备广泛用于材料加工中。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，然后炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理，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
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。 （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。 一、气体实验定律一、气体实验定律 气体初末状态的状态参量的确定和气体实验定律公式的应用是这部分内容的重点，关键是区分气体发 生的过程和公式的选用，而应用图像分析气体发生的过程是难点。 玻意耳定律 查理定律 盖吕萨克定律 内 容 一定质量的某种气体， 在温度不变的情况下， 一定质量的某种气体， 在体积不变的情况下， 一定质量的某
3、种气体， 在压强不变的情况下， 2 / 5 压强与体积成反比 压强与热力学温度成 正比 其体积与热力学温度成 正比 表达式 p1V1p2V2 或 pV常量 p1 T1 p2 T2 或p T常量 V1 T1 V2 T2 或V T常量 图像 TaTb VaVb papb 【2018 全国卷】如图，容积为 V 的汽缸由导热材料制成，面积为 S 的活塞将汽缸分成容积相等的上下两 部分，汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连，细管上有一阀门 K。开始时，K 关闭，汽缸内 上下两部分气体的压强均为 p0。 现将 K 打开， 容器内的液体缓慢地流入汽缸， 当流入的液体体积为V 8时， 将 K 关闭，活塞平
4、衡时其下方气体的体积减小了V 6。不计活塞的质量和体积，外界温度保持不变，重力 加速度大小为 g。求流入汽缸内液体的质量。 二、理想气体状态方程 理想气体的概念、初末状态参量的分析及理想气体状态方程的应用是解决问题的关键。而理想气体三 个状态参量 p、V、T 之间的制约关系是分析问题的难点。 1.理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体。 2.一定质量的理想气体的状态方程：p1V1 T1 p2V2 T2 或pV T C常量。 【2019 吉林实验中学模拟】如图所示，内径均匀的弯曲玻璃管 ABCDE 两端开口，AB、CD 段竖直，BC、 DE 段水平，AB90 cm，BC40 c
5、m，CD60 cm，竖直段 CD 内有一长 10 cm 的水银柱。在环境温度 为 300 K 时， 保持 BC 段水平， 将玻璃管 A 端缓慢竖直向下插入大水银槽中， 使 A 端在水银面下 10 cm， 此时 CD 段中的水银柱上端距 C 点 10 cm。已知大气压为 75 cmHg 且保持不变。 3 / 5 (1)环境温度缓慢升高，求温度升高到多少时，CD 段中水银柱下端刚刚接触 D 点； (2)环境温度在(1)问的基础上再缓慢升高，求温度升高到多少时，CD 段中水银柱刚好全部进入水平管 DE。(计算结果保留三位有效数字) 1 【2018 全国卷】(多选)如图，一定质量的理想气体从状态 a
6、开始，经历过程、到达状态 e。 对此气体，下列说法正确的是 A过程中气体的压强逐渐减小 B过程中气体对外界做正功 C过程中气体从外界吸收了热量 D状态 c、d 的内能相等 E状态 d 的压强比状态 b 的压强小 2 【2018 全国卷】如图，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口 a 和 b，a、b 间距为 h，a 距缸底 的高度为 H；活塞只能在 a、b 间移动，其下方密封有一定质量的理想气体。已知活塞质量为 m，面积 为 S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦。开始时活塞处于静止状态，上、下方 气体压强均为 p0，温度均为 T0。现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体，直至活塞刚
7、好到达 b 处。求此时 汽缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功。重力加速度大小为 g。 4 / 5 3 【2019 昆明、玉溪统考】如图所示，竖直放置的圆柱形汽缸内有一不计质量的活塞，可在汽缸内无摩擦 滑动，活塞下方封闭一定质量的理想气体。已知活塞截面积为 100 cm2，大气压强为 1 105 Pa，汽缸内气 体温度为 27 ，求： (1)若保持温度不变，在活塞上放一重物，使汽缸内气体的体积减小一半，这时气体的压强和所加重物 的重力； (2)在放着重物的情况下，要使汽缸内的气体恢复原来的体积，应使气体温度升高到多少摄氏度。 4 【2019 安阳模拟】如图甲所示为“”形上端开口的玻璃管
8、，管内有一部分水银封住密闭气体，管的上部 足够长，图中粗、细部分横截面积分别为 S12 cm2、S21 cm2。封闭气体初始温度为 57 ，气体长度 为 L22 cm，图乙为对封闭气体缓慢加热过程中气体压强随体积变化的图线。求： (1)封闭气体初始状态的压强； (2)若缓慢升高气体温度，升高至多少摄氏度方可将所有水银全部压入细管内。 5 如图所示为一简易火灾报警装置， 其原理是： 竖直放置的试管中装有水银， 当温度升高时， 水银柱上升， 使电路导通，蜂鸣器发出报警的响声。27 时，被封闭的理想气体气柱长 L1为 20 cm，水银上表面与导 线下端的距离 L2为 5 cm。 (1)当温度达到多少摄氏度时，报警器会报警？ (2)如果大气压降低，试分析说明该报警器的报警温度会如何变化。 5 / 5
