3氣體的等壓變化和等容變化【基礎鞏固】1.下列說法正確的是()A.一定質量的某種理想氣體被壓縮時,氣體壓強不一定增大B.一定質量的某種理想氣體溫度不變,壓強增大時,其體積也增大C.氣體壓強是由氣體分子間的斥力引起的D.在失重的情況下,密閉容器內的氣體對器壁沒有壓強解析:理想氣體質量一定時,pVT=常量,顯然A正確,B錯誤.由氣體壓強產生的原因知C錯誤.在失重的情況下,密閉容器中的分子仍做永不停息的無規則運動,氣體對器壁有壓強,D錯誤答案:A2.(2023·廣東)將燒瓶中的水加熱至沸騰,將酒精燈移走,停止沸騰后用燒瓶塞將燒瓶口堵住,倒扣燒瓶,往燒瓶上澆冷水,發現水再次沸騰,下列說法正確的是()A.往燒瓶上澆冷水,燒瓶中的氣體溫度降低,內能不變B.往燒瓶上澆冷水,燒瓶中的氣體內能減少,壓強增大C.燒瓶冷卻后,瓶塞可以更輕松地拔出D.海拔高的地方水的沸點比較低與上述現象涉及的原理相同解析:燒瓶中的水加熱至沸騰后堵住瓶口,倒扣燒瓶,往燒瓶上澆冷水,瓶中氣體遇冷,溫度降低,內能減少,壓強降低,故A、B錯誤;燒瓶冷卻后,瓶中氣體壓強比外界大氣壓強低,所以瓶塞更難被拔出,故C錯誤;水再次沸騰是由于氣體壓強降低,沸點降低,海拔高的地方,氣體壓強較低,沸點較低,所以兩個現象所涉及的原理相同,故D正確.答案:D3.一定質量的某種理想氣體的p-1V圖像如圖所示,圖中BC為過原點的直線,A、B、C為氣體的三個狀態,則下列說法正確的是 (A.TA>TB=TCB.TA>TB>TCC.TA=TB>TC D.TA<TB<TC解析:由題圖可知A→B為等容變化,pA>pB,根據查理定律知,TA>TB.B→C為等溫變化,即TB=TC.所以TA>TB=TC,選項A正確.答案:A4.一定質量的某種理想氣體保持壓強不變,溫度從0℃升到5℃時體積增加量為ΔV1;從10℃升到15℃時體積增加量為ΔV2,則 ()A.ΔV1=ΔV2 B.ΔV1>ΔV2C.ΔV1<ΔV2 D.無法確定解析:由蓋-呂薩克定律V1T1=V2T2=ΔVΔ答案:A5.已知理想氣體的內能與溫度成正比.圖中的實線為汽缸內一定質量的某種理想氣體由狀態1到狀態2的變化曲線,則在整個過程中汽缸內氣體的內能 ()A.先增大后減小 B.先減小后增大C.單調變化 D.保持不變解析:由題圖知汽缸內的理想氣體的狀態參量p1、V的乘積的變化特點是先減小后增大,由pVT=C(常量)可知,溫度T先減小后增大,故氣體內能先減小后增大,B正確答案:B6.0.3mol的某種理想氣體的壓強和溫度的關系圖線如圖所示.p0表示標準大氣壓,則在狀態B時氣體的體積為 ()A.5.6L B.3.2LC.1.2L D.8.4L解析:題中氣體在0℃、壓強為標準大氣壓時,體積為22.4×0.3L=6.72L,根據圖線可知,從壓強為p0的狀態到A狀態,氣體經歷等容變化,A狀態的體積為6.72L,溫度為(127+273)K=400K,從A狀態到B狀態為等壓變化,B狀態的溫度為(227+273)K=500K,根據蓋-呂薩克定律得VATA=VBTB,6.72×500答案:D7.如圖所示,內壁光滑的汽缸和活塞都是絕熱的,缸內被封閉的理想氣體原來體積為V,壓強為p,若用力將活塞向右推,使封閉的氣體體積變為V2,缸內被封閉氣體的 (A.壓強等于2p B.壓強大于2pC.壓強小于2p D.分子勢能增大了解析:汽缸絕熱,壓縮氣體,氣體溫度必然升高,由狀態方程pVT=常量可知,T增大,體積變為V2,則壓強大于2p,故B正確,A、C錯誤.理想氣體分子無分子勢能,D答案:B8.一定質量的某種理想氣體,從狀態A開始按下列順序變化:先等壓降溫,再等溫膨脹,最后等容升溫回到狀態A.選項D中曲線為雙曲線的一部分.下圖能正確表示這一過程的是 ()ABCD解析:根據氣體狀態變化的圖像特點分析,A正確.B圖中,C→A過程為非等容升溫;C圖中,A→B為等容降溫,B→C為等溫壓縮,C→A為等壓升溫;D圖中A→B為等壓升溫,B→C為等容降溫,C→A為等溫壓縮.B、C、D錯誤.答案:A9.燈泡內充有氮、氬混合氣體,如果要使燈泡內的混合氣體在500℃時的壓強不超過標準大氣壓p0,在20℃下充氣,燈泡內氣體的壓強最大為多少?設T=t+273K.解析:混合氣體的初狀態:T1=773K,p1=p0,末狀態:T2=293K,根據查理定律p1T1=p2T2得p2=p1T答案:0.38p0【拓展提高】10.(多選)圖甲、乙為一定質量的某種氣體的等容或等壓變化圖像.關于這兩個圖像,正確的說法是 ()甲乙A.甲是等壓線,乙是等容線B.乙圖中p-t線的延長線與t軸的交點對應的溫度是-273.15℃,而甲圖中V-t線的延長線與t軸的交點不一定是-273.15℃C.由乙圖可知,一定質量的氣體,在任何情況下p與t均呈線性關系D.乙圖表明溫度每升高1℃,壓強增加量相同,但甲圖表明隨溫度的升高壓強不變解析:由查理定律p=CT=C(t+273.15K)及蓋-呂薩克定律V=CT=C(t+273.15K)可知,甲圖是等壓線,乙圖是等容線,故選項A正確.兩種圖線的反向延長線與t軸的交點對應的溫度都為-273.15℃,即熱力學溫度的0K,故選項B錯誤.查理定律及蓋-呂薩克定律是氣體的實驗定律,都是在溫度不太低,壓強不太大的條件下得出的,當壓強很大,溫度很低時,這些定律就不成立了,故選項C錯誤.圖線是直線,故選項D正確.答案:AD11.(多選)一定質量的某種理想氣體的狀態變化過程的p-V圖線如圖甲所示,其中A是初始狀態,B、C是中間狀態.A→B為雙曲線的一部分,B→C與縱軸平行,C→A與橫軸平行.若將上述變化過程改用p-T圖線和V-T圖線表示,則圖乙中正確的是 ()甲ABCD乙解析:在p-V圖像中,氣體由A→B是等溫過程,氣體壓強減小,體積增大;由B→C是等容過程,氣體壓強增大,溫度升高;由C→A是等壓過程,氣體體積減小,溫度降低.由此可判斷A、C錯誤,B、D正確.答案:BD12.如圖所示,兩根粗細相同、兩端開口的直玻璃管A和B,豎直插入同一水銀槽中,各用一段水銀柱封閉著一定質量、相同溫度的空氣,空氣柱長度l1>l2,水銀柱長度h1>h2.現使封閉空氣柱降低相同的溫度(大氣壓強保持不變),則兩管中空氣柱上方水銀柱的移動情況是 ()A.均向下移動,A管移動較多B.均向上移動,A管移動較多C.A管向上移動,B管向下移動D.無法判斷解析:在溫度降低的過程中,被封閉空氣柱的壓強恒等于大氣壓強與水銀柱因自身重力而產生的壓強之和,故封閉空氣柱均做等壓變化,由此推知,封閉空氣柱下端的水銀面高度不變.根據蓋-呂薩克定律的變形式VT=ΔVΔT,可得ΔV=ΔTT·V.因為A、B管中的封閉空氣柱的初溫T相同,溫度降低量ΔT也相同,且ΔT<0,所以ΔV<0,即A、B管中空氣柱的體積都減小;又因為l1>l2,A管中空氣柱的體積較大,所以|ΔV1|>|ΔV2|,A管中空氣柱體積減小得較多.綜上,A、B兩管空氣柱上方的水銀柱均向下移動,且A答案:A13.下圖是一定質量的某種理想氣體從狀態A經狀態B、C到狀態D的p-T圖像,已知氣體在狀態B時的體積是8L,求氣體在其他狀態時的體積VA、VC和VD,并畫出此過程的V-T圖像.解析:A→B為等溫變化過程pAVA=pBVB,解得VA=pBVBpB→C為等容變化過程VC=VB=8L.C→D為等壓變化過程VCTC解得VD=TDTCVC=400300此過程的V-T圖像如圖所示.答案:4L8L10.7LV-T圖像見解析圖.14.(2023·廣東佛山)某個可顯示溫度的水杯容積為500mL,倒入200mL熱水后,擰緊杯蓋,此時顯示溫度為87℃,壓強與外界相同.已知外界大氣壓強p0為1.0×105Pa,溫度為27℃.杯中氣體可視為理想氣體,不計水蒸氣產生的壓強,取T0=-273℃.(1)求杯內溫度降到27℃時,杯內氣體的壓強.(2)杯內溫度降到27℃時稍擰松杯蓋,外界空氣進入杯中,直至穩定.求此過程中外界進入水杯中的空氣體積.解析:(1)杯內氣體做等容變化,有p1T1其中p1=p0=1.0×105Pa,T1=(273+87)K=360K,T2=(273+27)K=300K,解得p2=56×104Pa≈8.33×104(2)設打開杯蓋后進入杯內的氣體在大氣壓強下的體積為ΔV,以杯內原有氣體為研究對象,則p2V2=p0V3,ΔV=V2-V3,其中V2=(500-200)mL=300mL,代入數據解得ΔV=50mL.答案:(1)8.33×104Pa(2)50mL【挑戰創新】15.下圖是一種測定“肺活量”(標準大氣壓下人一次呼出氣體的體積)的裝置,A為開口薄壁圓筒,排盡其中的空氣,倒扣在水中.測量時,被測者盡力吸足空氣,再通過B管用力將氣體吹入A中,使A浮起,設整個過程中呼出氣體的溫度保持不變.(1)呼出氣體的分子熱運動的平均動能(選填“增大”“減小”或“不變”).

(2)設圓筒A的橫截面積為S,大氣壓強為p0(標準大氣壓),水的密度為