理想气体状态方程与气体实验定律的应用

一、热力学第一定律

1、内能:_______________________________________________________________

2、改变内能的两种方式:__________________________________________________

3、热力学第一定律公式:__________________________________________________

二、理想气体状态方程与气体实验定律的应用

(一)理想气体状态方程与气体实验定律的关系:

1、理想气体状态方程:

2、气体实验定律

(1)公式: 图像:

(2)公式: 图像:

(3)公式: 图像:

题型1:图像类

1、如图为一定质量的理想气体两次不同体积下的等容变化图线,有关说法正确的就是

A .a 点对应的气体状态其体积大于b点对应的气体体积

B.a点对应的气体状态其体积小于b点对应的气体体积

C.a点对应的气体分子密集程度大于b点的分子密集程度

D.a点气体分子的平均动能等于b点的分子的平均动能

2、如图所示,一定质量的理想气体,由状态a沿直线ab变化到状

态b。在此过程中

A.气体的温度保持不变

B.气体分子平均速率先减小后增大

C.气体的密度不断减小

D.气体必然从外界吸热

3、定质量的理想气体,由状态A(1,3)沿直线AB变化到

C(3,1),如图所示,气体在A、B、C三个状态中的温度之比

就是

A.1:1:1

B.1:2:3

C.3:4:3

D.4:3:4

4、如图所示,就是某同学利用DIS实验系统研究一定质量的理想气

体的状态变化,得到的P-T图象。气体状态由A变化至B的过程中,

气体的体积将(填“变大”或“变小”),这就是(填“吸

热”或“放热”)过程。

5.一定质量的理想气体,经历一膨胀过程,这一过程可以用下图

上的直线ABC来表示,在A、B、C三个状态上,气体的温度T A、

T B、T C相比较,大小关系为()

A.T B＝T A＝T C

B.T A>T B>T C

C.T B>T A＝T C

D.T B

题型2: 玻璃管

1、一U形玻璃管竖直放置,左端开口,右端封闭,左端上部有一光滑的

轻活塞.初始时,管内汞柱及空气柱长度如图所示.用力向下缓慢推活

塞,直至管内两边汞柱高度相等时为止.求此时右侧管内气体的压强与

活塞向下移动的距离.已知玻璃管的横截面积处处相同;在活塞向下移

动的过程中,没有发生气体泄漏;大气压强p0＝75、0 cmHg、环境温度

不变.

2、如图所示,一粗细均匀的U形管竖直放置,A侧上端封闭,B侧

上端与大气相通,下端开口处开关K关闭;A侧空气柱的长度l＝10、0 cm,B侧水银面比A侧的高

h＝3、0 cm。现将开关K打开,从U形管中放出部分水银,当两侧水银面的高度

差为h1＝10、0 cm时将开关K关闭。已知大气压强p0＝75、0 cmHg。

(1)求放出部分水银后A侧空气柱的长度;

(2)此后再向B侧注入水银,使A、B两侧的水银面达到同一高度,求注入的

水银在管内的长度。

3.如图所示,U形管右管横截面积为左管横截面积的2倍,在左管内用水银封闭

一段长为26 cm、温度为280 K的空气柱,左右两管水银面高度差为36 cm,外界

大气压为76 cmHg、若给左管的封闭气体加热,使管内气柱长度为30 cm,则此时左管内气体的温

度为多少？

4.一端开口的U 形管内由水银柱封有一段空气柱,大气压强为76cmHg ,当气体温度为27℃时空气柱长为8cm ,开口端水银面比封闭端水银面低2cm, 如下图所示,求: (1)当气体温度上升到多少℃时,空气柱长为10cm?

(2)若保持温度为27℃不变,在开口端加入多长的水银柱能使空气柱长为6cm?

题型3 :气缸活塞

1、如图所示,足够长的圆柱形气缸竖直放置,其横截面积为1×10－

3m 2,气缸内有质量m ＝2kg 的活塞,活塞与气缸壁封闭良好,不计摩擦。开始时活塞被销子K 销于如图位置,离缸底12cm ,此时气缸内被封闭气体的压强1、5×105 Pa ,温度为300K 。外界大气压为1、0×105Pa ,g ＝10m/s 2。 (1)现对密闭气体加热,当温度升到400K ,其压强多大？

(2)若在此时拔去销子K ,活塞开始向上运动,当它最后静止在某一位置时,气缸内气体的温度为360K ,则这时活塞离缸底的距离为多少？

2、如图所示,一固定的竖直气缸由一大一小两个同轴圆筒组成,两圆筒中各

有一个活塞。已知大活塞的质量为m 1＝2、50 kg,横截面积为S 1＝80、0 cm 2

;

小活塞的质量为m 2＝1、50 kg,横截面积为S 2＝40、0 cm 2

;两活塞用刚性轻

杆连接,间距保持为l ＝40、0 cm;气缸外大气的压强为p ＝1、00×105

Pa,温度为T ＝303 K 。初

始时大活塞与大圆筒底部相距2l

,两活塞间封闭气体的温度为T 1＝495 K 。现气缸内气体温度缓慢下降,活塞缓慢下移。忽略两活塞与气缸壁之间

的摩擦,重力加速度大小g 取10 m/s 2

。求:

(1)在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间,气缸内封闭气体的温度; (2)缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时,缸内封闭气体的压强。

3、如图,A 容器容积为10 L,里面充满12 atm 、温度为300 K 的理想气体,B 容器就是真空,现将A 中气体温度升高到400 K,然后打开阀门S,将A 中的气体释放一部分到B 容器,当A 容器内压强降到4 atm 时,关闭阀门,这时B 容器内的压强就是3 atm 、不考虑气体膨胀过程中温度的变化,求B 容器的容积.

4、如图所示,一圆柱形绝热气缸竖直放置,通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体.活塞的质量为m 、横截面积为S,与容器底部相距h,此时封闭气体的温度为T.现通过电热丝缓慢加热气体,当气体吸收热量Q 时,气体温度上升到1、5T ,已知大气压强为p 0,重力加速度为g,不计活塞与气缸间的摩擦,求: ①加热后活塞到气缸底部的距离; ②加热过程中气体的内能增加量.

题型4 :变质量 (充气、漏气、抽气等)

1、一氧气瓶的容积为0、08 m 3

,开始时瓶中氧气的压强为20个大气压.某实验室每天消耗1个

大气压的氧气0、36 m 3

、当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时,需重新充气.若氧气的温度保持不变,求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天.

2、一只容器的体积为V 0,封在容器中的气体的压强为p 0,现用活塞式抽气机对容器抽气,活塞筒的有效抽气容积为V ,其工作示意图如图所示,K 1,K 2为工作阀门,求抽气机抽n 次后容器里气体的压强(设温度不变).

3、某种喷雾器贮液筒的总容积为7、5L,如图所示,现打开密封盖,装入6L 的药液后再关闭,与贮液筒相连的活塞式打气筒,每次能压入300cm 3

,1atm 的空气,若以上过程温度都保持不变,则要使贮气筒中空气

压强达到4atm,打气筒应该拉压几次( )

(1)要使贮气筒中空气的压强达到4 atm,打气筒应打压几次？

(2)在贮气筒中空气的压强达到4 atm 时,打开喷嘴使其喷雾,直到内外气体压强相等,这时筒内还剩多少药液？