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§14.5 气体的实验定律
（一）玻意耳定律（等温变化规律）
1．定律内容：一定质量的某种气体，在温度不变时压强p 与体积V 成反比
2．气态方程：
、
或
或
3．p−V 图像：双曲线的一支（乘积面积反映温度）
p−
图像：过原点的直线（图线斜率
）
【例1】（2012 年海南卷）如图，一气缸水平固定在静止的小车上，一质量为m、面积为S 的活塞将一定量的气体
封闭在气缸内，平衡时活塞与气缸底相距L。现让小车以一较小的水平恒定加速度向右运动，稳定时发现活塞相对于气缸
移动了距离d。已知大气压强为p0，不计气缸和活塞间的摩擦；且小车运动时，大气对活塞的压强仍可视为p0；整个过程
温度保持不变。求小车加速度的大小。
【答案】
【解析】
以缸内被封闭气体为研究对象
静止时：p1＝p0，V1＝LS；加速时：p2＝？V2＝（L−d）S
气体做等温变化，则
由牛顿第二定律，得活塞的加速度，即小车的加速度
（二）查理定律（等容变化规律）
1．定律内容：一定质量的某种气体，在体积不变时压强p 与热力学温度T 成正比
2．气态方程：
、
p
T =C
或
p1
T 1
= p2
T 2 或
p1
p2
=T 1
T 2
3．p−T 图像：过原点的直线（图线斜率
）
p−t 图像：延长过t 轴-273.15℃处（图线斜率
）
【例2】（2025 年云南卷）图甲为1593 年伽利略发明的人类历史上第一支温度计，其原理如图
乙所示。硬质玻璃泡a 内封有一定质量的气体（视为理想气体），与a 相连的b 管插在水槽中固定，
b 管中液面高度会随环境温度变化而变化。设b 管的体积与a 泡的体积相比可忽略不计，在标准大
气压p0下，b 管上的刻度可以直接读出环境温度。则在p0下（ ）
A．环境温度升高时，b 管中液面升高
B．环境温度降低时，b 管中液面升高
p
O
V
1
2
T1<T
2
等温线
p
O
1/
V
1
2
T1<T
2
p
O
T/K
1
2
V1<V
2
等容线
p
0
1
t/℃
2
V1<V
2
-273.15
C．水槽中的水少量蒸发后，温度测量值偏小
D．水槽中的水少量蒸发后，温度测量值偏大
【答案】BD
【解析】
AB：据题意，a 中气体做等容变化，由
知，当环境温度升高时a 中气体压强增大，又
可知b 管
中液面降低，同理可知环境温度降低时，b 管中液面升高，故A 错B 对
CD：由AB 选项分析可知，b 管中刻度从上到下温度逐渐升高，同一温度，a 中压强不变，b 管中液面液槽内液面高度差
不变，水槽中的水少量蒸发后，槽中液面降低，则b 管内液面降低，则温度测量值偏大，故C 错D 对
（三）盖−吕萨克定律（等压变化规律）
1．定律内容：一定质量的某种气体，在压强不变时体积V 与热力学温度T 成正比
2．气态方程：
、
V
T =C
或
V 1
T 1
=
V 2
T 2 或
V 1
V 2
=
T 1
T 2
3．V−T 图像：过原点的直线（图线斜率
）
V−t 图像：延长过t 轴-273.15℃处（图线斜率
）
【例3】某房间内，上午10 时的温度为15℃，下午2 时的温度为25℃，假定房间内气压无变化，则下午2 时与上午
10 时相比较，房间内的（ ）
A．空气密度增大
B．空气质量减少
C．空气减少40%
D．每个分子对墙壁的平均碰撞力不变
【答案】B
【例4】如图所示，长为d 的绝热气缸水平固定，缸内通过厚度不计、横截面积为S 的绝热活塞封闭了一定质量的理
想气体。开始时，封闭气体温度为T1，活塞位于气缸正中，气缸与活塞之间无相对滑动趋势。现通过电热丝对封闭气体
缓慢加热，活塞与气缸内壁间的最大静摩擦力为p0S/5 且等于滑动摩擦力。不计电热丝的体积，外界大气压强为p0。
（1）对封闭气体缓慢加热，当活塞刚好要相对于气缸滑动时，求封闭气体的温度T2；
（2）在满足（1）问的条件下，继续缓慢升温，当活塞刚好到达缸口的卡环处时，求封闭气体的温度T3。
【答案】（1）
；（2）
【解析】
（1）开始时：压强
，温度为
活塞刚要滑动时：压强
，温度为
从开始到活塞刚要滑动，气体做等容变化，则
（2）活塞刚要滑动时：体积
，温度
V
O
T/K
1
2
p1<p2
等压线
V
0
1
t/℃
2
p1<p2
-273.15
d
活塞刚到卡环时：体积
，温度为
活塞刚要滑动，到活塞刚到卡环，气体做等压变化，则
（四）气体实验定律的成立条件：温度不太低，压强不太大
【作业】
班次 座次 姓名
1．（2024 年北京卷）一个气泡从恒温水槽的底部缓慢上浮，将气泡内的气体视为理想气体，且气体分子个数不变，
外界大气压不变。在上浮过程中气泡内气体（ ）
A．内能变大
B．压强变大
C．体积不变
D．从水中吸热
【答案】D
2．一定质量的气体在体积不变时，下列有关气体的状态变化的说法正确的是（ ）
A．温度每升高1℃，压强的增量是原来压强的1/273 B．温度每升高1℃，压强的增量是0℃时压强的1/273
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
3．如图所示，一根竖直的弹簧支持着一倒立汽缸的活塞，使汽缸悬空而静止。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，则下列结论中正确的是（ ）
A．若外界大气压强增大，则弹簧将压缩一些
B．若外界大气压强增大，则汽缸的上底面距地面的高度将增大
C．若气温升高，则活塞距地面的高度将减小
D．若气温升高，则汽缸的上底面距地面的高度将增大
【答案】D
【解析】
4．（2025 年海南卷）竖直放置的气缸内，活塞横截面积S＝0.01m2，活塞质量不计，活塞与气缸无摩擦，最初活塞
静止，缸内气体T0＝300K，V0＝5×10-3m3，大气压强p0＝1×105Pa，g＝10m/s2。
（1）若加热活塞缓慢上升，体积变为V1＝7.5×10-3m3，求此时的温度T1；
（2）若往活塞上放m＝25kg 的重物，保持温度T0不变，求稳定之后，气体的体积V2。
【答案】（1）450K；（2）4×10-3m3
【解析】
（1）加热气体，活塞缓慢上升，缸内气体做等压变化，则
（2）放上重物后，被封闭气体压强
气体做等温变化，则
5．（2024 年湖南卷）一个充有空气的薄壁气球，气球内气体压强为p、体积为V。气球内空气可视为理想气体。
（1）若将气球内气体等温膨胀至大气压强p0，求此时气体的体积V0（用p0、p 和V 表示）；
（2）小赞同学想测量该气球内气体体积V 的大小，但身边仅有一个电子天平。将气球置于电子天平上，示数为m＝
8.66×10−3kg（此时须考虑空气浮力对该示数的影响）。小赞同学查阅资料发现，此时气球内气体压强p 和体积V 还满足：
（p−p0）（V−VB0）＝C，其中p0＝1.0×105Pa 为大气压强，VB0＝0.5×10−3m3为气球无张力时的最大容积，C＝18J 为常数。
已知该气球自身质量为m0＝8.40×10−3kg，外界空气密度为ρ0＝1.3kg/m3，求气球内气体体积V 的大小。
【答案】（1）
；（2）5×10-3m3
【解析】
（1）球内气体等温膨胀，则
（2）设球内空气体积为
，由（1）知，转化为
、
条件下的体积
气球置于电子天平上时受力如图，由平衡条件得
①
又已知
②
①与②联立，代入数据，解得
