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高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册3 气体的等压变化和等容变化示范课ppt课件
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这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册3 气体的等压变化和等容变化示范课ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了课前•自主预习，压强不变，体积不变，压强p，热力学温度T，气体实验定律，密集程度，平均动能，课堂•重难探究，答案C等内容，欢迎下载使用。
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．
(3)适用条件：气体________一定；气体________不变．(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_______p1．(填“＞”或“＜”)
一定质量的某种气体，温度降得足够低时其状态是否发生变化？等压变化是否还遵守盖吕萨克定律？【答案】温度降得足够低时，气体变成了液体，所以盖吕萨克定律不再适用．
(多选)对于一定质量的气体，在压强不变时，若体积增大到原来的两倍，则正确的说法是( )A．气体的摄氏温度升高到原来的两倍B．气体的热力学温度升高到原来的两倍
D．体积的变化量与温度的变化量成正比【答案】BD
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．
(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________．(4)适用条件：气体的________一定，气体的_______不变．
甲 乙
查理定律适用于质量不变，温度变化的任何气体吗？【答案】不是，查理定律只适用于温度不太低，压强不太大的气体．
(多选)一定质量的气体在体积不变时，下列有关气体状态变化的说法，正确的是( )
C．气体的压强和热力学温度成正比D．气体的压强和摄氏温度成正比【答案】BC
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．
理想气体在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律吗？【答案】理想气体在温度不太低，压强不太大的情况下都遵从气体实验定律．
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．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．
从微观的角度分析气体体积不变，温度升高，压强一定变大？【答案】气体体积不变，单位体积的分子数不变，温度升高，分子的平均动能增大，对容器壁的碰撞力增大，压强一定变大．
－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．公式变式
3．等压线(1)V－T图像．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．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．
对盖吕萨克定律的理解和应用例1 一开口向上直立的汽缸，被一质量为m的活塞压住一部分气体(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时的气体体积．(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 如图所示， 一端封闭的粗细均匀的玻璃管，开口向上竖直放置，管中用一段长度为4 cm的水银柱封闭了一段长度为50 cm的空气柱．已知环境的温度是27 ℃ ，大气压强为76 cmHg，问：(1)空气柱的压强多大？(2)现将玻璃管缓慢均匀地加热至87 ℃，此时空气柱的长度是多少？ (玻璃管足够长)
解：(1)设管内封闭空气压强为p1，水银柱自身高度表示液体压强，则根据液体压强平衡可得p1＝p0＋4 cmHg，解得p1＝80 cmHg．(2)若玻璃管缓慢地均匀加热，剩余气体变化为等压变化，设玻璃管的横截面积为S，变化后的高度为H，则可得
利用盖吕萨克定律解题的一般步骤1．确定研究对象，即被封闭气体．2．分析被研究气体在状态变化时是否符合定律成立条件，即是否是质量和压强保持不变．3．分别找出初、末两状态的温度、体积．4．根据盖吕萨克定律列方程求解，并对结果进行讨论．
－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．公式变式
3．等容线(1)p－T图像．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．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．
对查理定律的理解和应用例2 (2023年海南卷)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)时相同时，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，
(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 汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故，太低会造成耗油上升．已知某型号轮胎能在－40 ℃～90 ℃的环境中正常工作，为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过3.5 atm，最低胎压不低于1.6 atm，那么t＝20 ℃时给该轮胎充气，充气后的胎压在什么范围内都可以正常工作？(设轮胎容积不变，计算结果保留3位有效数字)
解：由于轮胎容积不变，轮胎内气体做等容变化．设在T0＝293 K充气后的最小胎压为pmin，最大胎压为pmax．依题意知，当T1＝233 K时胎压为p1＝1.6 atm．
变式3 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( )
利用查理定律解题的一般步骤1．确定研究对象，即被封闭的气体．2．分析被研究气体在状态变化时是否符合定律成立条件，即质量和体积是否保持不变．3．确定初、末两个状态的温度、压强．4．按查理定律公式列式求解，并对结果进行讨论．
1．理想气体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．
对理想气体的理解例3 (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4 (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．
理想气体的内能仅与温度有关1．对于一切物体而言，物体的内能包括分子动能和分子势能．2．对于理想气体而言，其微观本质是忽略了分子力，即不存在分子势能，只有分子动能，故一定质量的理想气体的内能完全由温度决定．
－探究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．
对气体实验定律的微观解释的理解例4 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．气体从外界吸收了热量
【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；气体发生等容变化，无做功过程，又因为温度升高，内能增大，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，则气体从外界吸收了热量，D正确．
变式5 (多选)如图所示，一定质量的理想气体由状态A沿平行纵轴的直线变化到状态B，则下列对于它的状态变化过程的说法，不正确的是( )A．气体的温度不变B．气体的内能增加C．气体的分子平均速率减小D．气体分子在单位时间内与容器壁单位面积上碰撞的次数不变【答案】ACD
【解析】从p－V图像中的AB图线看，气体状态由A变到B为等容升压，根据查理定律，一定质量的气体，当体积不变时，压强跟热力学温度成正比，所以压强增大，温度升高，A错误；一定质量的理想气体的内能仅由温度决定，所以气体的温度升高，内能增加，B正确；气体的温度升高，分子平均速率增大，C错误；气体压强增大，则气体分子在单位时间内与器壁单位面积上碰撞的次数增加，D错误．
变式6 (2023年江苏卷)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小【答案】B
1．宏观量温度的变化对应着微观量分子动能平均值的变化．宏观量体积的变化对应着气体分子密集程度的变化．2．压强的变化可能由两个因素引起，即分子热运动的平均动能和分子的密集程度，可以根据气体变化情况选择相应的实验定律加以判断．
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)．
气体实验定律的综合应用
2．利用气体实验定律解决问题的基本思路
例5 (多选)(2023年莆田阶段检测)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( )
变式7 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
(2)在停止加热较长一段时间后，氦气的温度逐渐从T1＝300 K下降到与外界气体温度相同，即T2＝225 K．这是一等压过程．根据盖吕萨克定律有
式中V3是在此等压过程末氦气的体积．由③式得V3≈5.54 m3．
1．如图所示为0.3 ml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 LB．3.2 LC．1.2 LD．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AB．状态BC．状态CD．状态D【答案】C
3．(2023年南通阶段检测)如图所示，汽缸悬空而静止，设活塞和缸壁间无摩擦且可以在缸内自由移动，缸壁导热性能良好，使缸内气体温度总能与外界大气的温度相同，则( )A．气温降低，汽缸的上底面距地面的高度减小B．气温升高，汽缸中气体分子数的密度变大
C．外界大气压强减小，弹簧伸长D．外界大气压强增大，汽缸的上底面距地面的高度增大【答案】A
4．(2023年潮州联考)潮州素有瓷都之美誉，而现代瓷器烧制通常采用电加热式气窑．烧制过程中为避免窑内气压过高，窑上安有一个单向排气阀，当窑内气压达到2.5×105 Pa时，单向排气阀变为开通状态．某次烧制前，封闭在窑内的气体温度为27 ℃，
压强为1.0×105 Pa．已知烧制过程中窑内气体温度均匀且缓慢升高．不考虑瓷胚体积的变化，求排气阀开始排气时窑内气体的温度．
解：对封闭在气窑内的气体，排气前容积V0不变，烧制前温度为T0＝(273＋27) K＝300 K， 解得T＝750 K．
5．用易拉罐盛装碳酸饮料非常卫生和方便，但如果剧烈碰撞或严重受热会导致爆炸．我们通常用的可乐易拉罐容积V＝355 mL．假设在室温(17 ℃)时罐内装有0.9V的饮料，剩余空间充满CO2气体，气体压强为1 atm．若易拉罐承受的压强为1.2 atm，则保存温度不能超过多少？
解：取CO2气体为研究对象，则初态：p1＝1 atm，T1＝(273＋17) K＝290 K．末态：p2＝1.2 atm，T2＝未知量．t＝(348－273) ℃＝75 ℃．
6．图甲是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的V－T图像，已知气体在状态A时的压强是1.5×105 Pa．
甲 乙
(1)说出A→B过程中压强变化的情形，并根据图像提供的信息，计算图中TA的值．(2)请在图乙所示坐标系中，作出由状态A经过状态B变为状态C的p－T图像，并在图像相应位置上标出字母A、B、C．如果需要计算才能确定有关坐标值，请写出计算过程．
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．
(3)适用条件：气体________一定；气体________不变．(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_______p1．(填“＞”或“＜”)
一定质量的某种气体，温度降得足够低时其状态是否发生变化？等压变化是否还遵守盖吕萨克定律？【答案】温度降得足够低时，气体变成了液体，所以盖吕萨克定律不再适用．
(多选)对于一定质量的气体，在压强不变时，若体积增大到原来的两倍，则正确的说法是( )A．气体的摄氏温度升高到原来的两倍B．气体的热力学温度升高到原来的两倍
D．体积的变化量与温度的变化量成正比【答案】BD
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．
(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________．(4)适用条件：气体的________一定，气体的_______不变．
甲 乙
查理定律适用于质量不变，温度变化的任何气体吗？【答案】不是，查理定律只适用于温度不太低，压强不太大的气体．
(多选)一定质量的气体在体积不变时，下列有关气体状态变化的说法，正确的是( )
C．气体的压强和热力学温度成正比D．气体的压强和摄氏温度成正比【答案】BC
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．
理想气体在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律吗？【答案】理想气体在温度不太低，压强不太大的情况下都遵从气体实验定律．
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．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．
从微观的角度分析气体体积不变，温度升高，压强一定变大？【答案】气体体积不变，单位体积的分子数不变，温度升高，分子的平均动能增大，对容器壁的碰撞力增大，压强一定变大．
－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．公式变式
3．等压线(1)V－T图像．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．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．
对盖吕萨克定律的理解和应用例1 一开口向上直立的汽缸，被一质量为m的活塞压住一部分气体(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时的气体体积．(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 如图所示， 一端封闭的粗细均匀的玻璃管，开口向上竖直放置，管中用一段长度为4 cm的水银柱封闭了一段长度为50 cm的空气柱．已知环境的温度是27 ℃ ，大气压强为76 cmHg，问：(1)空气柱的压强多大？(2)现将玻璃管缓慢均匀地加热至87 ℃，此时空气柱的长度是多少？ (玻璃管足够长)
解：(1)设管内封闭空气压强为p1，水银柱自身高度表示液体压强，则根据液体压强平衡可得p1＝p0＋4 cmHg，解得p1＝80 cmHg．(2)若玻璃管缓慢地均匀加热，剩余气体变化为等压变化，设玻璃管的横截面积为S，变化后的高度为H，则可得
利用盖吕萨克定律解题的一般步骤1．确定研究对象，即被封闭气体．2．分析被研究气体在状态变化时是否符合定律成立条件，即是否是质量和压强保持不变．3．分别找出初、末两状态的温度、体积．4．根据盖吕萨克定律列方程求解，并对结果进行讨论．
－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．公式变式
3．等容线(1)p－T图像．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．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．
对查理定律的理解和应用例2 (2023年海南卷)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)时相同时，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，
(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 汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故，太低会造成耗油上升．已知某型号轮胎能在－40 ℃～90 ℃的环境中正常工作，为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过3.5 atm，最低胎压不低于1.6 atm，那么t＝20 ℃时给该轮胎充气，充气后的胎压在什么范围内都可以正常工作？(设轮胎容积不变，计算结果保留3位有效数字)
解：由于轮胎容积不变，轮胎内气体做等容变化．设在T0＝293 K充气后的最小胎压为pmin，最大胎压为pmax．依题意知，当T1＝233 K时胎压为p1＝1.6 atm．
变式3 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( )
利用查理定律解题的一般步骤1．确定研究对象，即被封闭的气体．2．分析被研究气体在状态变化时是否符合定律成立条件，即质量和体积是否保持不变．3．确定初、末两个状态的温度、压强．4．按查理定律公式列式求解，并对结果进行讨论．
1．理想气体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．
对理想气体的理解例3 (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4 (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．
理想气体的内能仅与温度有关1．对于一切物体而言，物体的内能包括分子动能和分子势能．2．对于理想气体而言，其微观本质是忽略了分子力，即不存在分子势能，只有分子动能，故一定质量的理想气体的内能完全由温度决定．
－探究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．
对气体实验定律的微观解释的理解例4 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．气体从外界吸收了热量
【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；气体发生等容变化，无做功过程，又因为温度升高，内能增大，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，则气体从外界吸收了热量，D正确．
变式5 (多选)如图所示，一定质量的理想气体由状态A沿平行纵轴的直线变化到状态B，则下列对于它的状态变化过程的说法，不正确的是( )A．气体的温度不变B．气体的内能增加C．气体的分子平均速率减小D．气体分子在单位时间内与容器壁单位面积上碰撞的次数不变【答案】ACD
【解析】从p－V图像中的AB图线看，气体状态由A变到B为等容升压，根据查理定律，一定质量的气体，当体积不变时，压强跟热力学温度成正比，所以压强增大，温度升高，A错误；一定质量的理想气体的内能仅由温度决定，所以气体的温度升高，内能增加，B正确；气体的温度升高，分子平均速率增大，C错误；气体压强增大，则气体分子在单位时间内与器壁单位面积上碰撞的次数增加，D错误．
变式6 (2023年江苏卷)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小【答案】B
1．宏观量温度的变化对应着微观量分子动能平均值的变化．宏观量体积的变化对应着气体分子密集程度的变化．2．压强的变化可能由两个因素引起，即分子热运动的平均动能和分子的密集程度，可以根据气体变化情况选择相应的实验定律加以判断．
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)．
气体实验定律的综合应用
2．利用气体实验定律解决问题的基本思路
例5 (多选)(2023年莆田阶段检测)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( )
变式7 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
(2)在停止加热较长一段时间后，氦气的温度逐渐从T1＝300 K下降到与外界气体温度相同，即T2＝225 K．这是一等压过程．根据盖吕萨克定律有
式中V3是在此等压过程末氦气的体积．由③式得V3≈5.54 m3．
1．如图所示为0.3 ml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 LB．3.2 LC．1.2 LD．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AB．状态BC．状态CD．状态D【答案】C
3．(2023年南通阶段检测)如图所示，汽缸悬空而静止，设活塞和缸壁间无摩擦且可以在缸内自由移动，缸壁导热性能良好，使缸内气体温度总能与外界大气的温度相同，则( )A．气温降低，汽缸的上底面距地面的高度减小B．气温升高，汽缸中气体分子数的密度变大
C．外界大气压强减小，弹簧伸长D．外界大气压强增大，汽缸的上底面距地面的高度增大【答案】A
4．(2023年潮州联考)潮州素有瓷都之美誉，而现代瓷器烧制通常采用电加热式气窑．烧制过程中为避免窑内气压过高，窑上安有一个单向排气阀，当窑内气压达到2.5×105 Pa时，单向排气阀变为开通状态．某次烧制前，封闭在窑内的气体温度为27 ℃，
压强为1.0×105 Pa．已知烧制过程中窑内气体温度均匀且缓慢升高．不考虑瓷胚体积的变化，求排气阀开始排气时窑内气体的温度．
解：对封闭在气窑内的气体，排气前容积V0不变，烧制前温度为T0＝(273＋27) K＝300 K， 解得T＝750 K．
5．用易拉罐盛装碳酸饮料非常卫生和方便，但如果剧烈碰撞或严重受热会导致爆炸．我们通常用的可乐易拉罐容积V＝355 mL．假设在室温(17 ℃)时罐内装有0.9V的饮料，剩余空间充满CO2气体，气体压强为1 atm．若易拉罐承受的压强为1.2 atm，则保存温度不能超过多少？
解：取CO2气体为研究对象，则初态：p1＝1 atm，T1＝(273＋17) K＝290 K．末态：p2＝1.2 atm，T2＝未知量．t＝(348－273) ℃＝75 ℃．
6．图甲是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的V－T图像，已知气体在状态A时的压强是1.5×105 Pa．
甲 乙
(1)说出A→B过程中压强变化的情形，并根据图像提供的信息，计算图中TA的值．(2)请在图乙所示坐标系中，作出由状态A经过状态B变为状态C的p－T图像，并在图像相应位置上标出字母A、B、C．如果需要计算才能确定有关坐标值，请写出计算过程．
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