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*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.素养点评:通过对气体实验定律的微观解释的探究,培养“物理观念”和“科学思维”的核心素养.对气体实验定律的微观解释的理解精练4对一定质量的气体,若用N表示单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数,则 ()A.当体积减小时,N必定增加B.当温度升高时,N必定增加C.当压强不变而体积和温度变化时,N必定变化D.当体积不变而压强和温度变化时,N可能不变【答案】C【解析】气体的体积减小时,压强和温度是怎样变化的并不清楚,不能判断N是必定增加的,A错误;同理,温度升高时,气体的体积和压强怎样变化也不清楚,无法判断N的变化,B错误;当压强不变而体积和温度变化时,存在两种变化的可能性:一是体积增大时,温度升高,分子的平均动能变大,即分子对器壁碰撞的力度增大,因压强不变,因此对器壁碰撞的频繁度降低,就是N减小;二是体积减小时,温度降低,同理可推知N增大.C正确,D错误.变式4(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,则它的状态变化过程的下列说法不正确的是()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.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.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精练5如图所示,一固定的竖直汽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m1=2.50kg,横截面积为S1=80.0cm2;小活塞的质量为m2=1.50kg,横截面积为S2=40.0cm2;两活塞用刚性轻杆连接,间距保持为l=40.0cm;汽缸外大气的压强为p=1.00×105Pa,温度为T=303K.初始时大活塞与大圆筒底部相距,两活塞间封闭气体的温度为T1=495K.现汽缸内气体温度缓慢下降,活塞缓慢下移.忽略两活塞与汽缸壁之间的摩擦,重力加速度大小g取10m/s2.求:(1)在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间,汽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.变式5一气象探测气球,在充有压强为1.00atm(即76.0cmHg)、温度为27.0℃的氦气时,体积为3.50m3.在上升至海拔6.50km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36.0cmHg,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:(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6.50km高空的过程中,气球内氦气经历一等温过程.根据玻意耳定律有p1V1=p2V2, ①式中p1=76.0cmHg,V1=3.50m3,p2=36.0cmHg,V2是在此等温过程末氦气的体积.由①式得V2≈7.39m3. ②课堂小练|素养达成1.对于一定质量的气体,在体积不变时,压强增大到原来的2倍,则气体温度的变化情况是 ()A.气体的摄氏温度升高到原来的2倍B.气体的热力学温度升高到原来的2倍C.气体的摄氏温度降为原来的一半D.气体的热力学温度降为原来的一半【答案】B2.(多选)对于一定质量的气体,当它的压强和体积发生变化时,以下说法正确的是 ()A.压强和体积都减小时,其分子平均动能一定减小B.压强和体积都增大时,其分子平均动能有可能减小C.压强和体积都增大时,其分子的平均动能一定增大D.压强增大,体积减小时,其分子平均动能一定不变【答案】AC【解析】质量一定的气体,分子总数不变,体积增
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