师：同学们，今天我们来学习高二粤教版物理选择性必修三第二章气体、液体、固体单元复习。首先进行气体部分的知识点复习。气体部分的核心内容主要是气体实验定律和理想气体状态方程，我们先来回顾气体实验定律。气体实验定律总共有三条，分别为玻意耳定律、查理定律和盖吕萨克定律。我们知道，描述气体的状态参量有三个：压强、体积、温度。要通过实验研究它们之间的关系，需要采用控制变量法。
首先看玻意耳定律，它描述的是气体的等温变化过程。将一段气体封闭在注射器中，缓慢向下压或向上提注射器的柱塞，观察空气柱体积和压力表所示的压强变化，就能得到等温变化过程中气体体积与压强之间的关系。一定质量的某种气体在温度不变的情况下，压强与体积成反比，它的表达式为(P_1V_1 = P_2V_2)，其中(P_1V_1)表示气体初状态的压强和体积，(P_2V_2)表示气体末状态的压强和体积。如果我们在(PV)图中作出气体等温变化的过程，可以得到一条等温线，它是双曲线的一支。
其次是查理定律，查理定律描述的是气体的等容变化过程。把装有气体的瓶子先后放入盛着冰水混合物的容器和盛着热水的容器中，上下移动右管，使左管的液面高度位置保持不变，即瓶内气体体积不变。观察气体温度不同时右管液面的高度变化情况，可得到等容变化过程中气体的温度与压强之间的关系。一定质量的某种气体在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比，它的表达式为(\frac{P_1}{T_1} = \frac{P_2}{T_2})。其中(P_1T_1)表示气体初状态的压强和热力学温度，(P_2T_2)表示气体末状态的压强和热力学温度。如果我们在(PT)图中作出气体等容变化的过程，可以得到一条等容线，它是一条过原点的直线。
最后是盖吕萨克定律，盖吕萨克定律描述的是气体的等压变化过程。把装有气体的瓶子先后放入盛着冰水混合物的容器和盛着热水的容器中，上下移动右管，使左右两管的液面高度保持一致，即瓶内气体压强不变。观察气体温度不同时瓶内气体体积的变化情况，可得到等压变化过程中气体的温度与体积之间的关系。一定质量的某种气体在压强不变的情况下，体积与热力学温度成正比，它的表达式为(\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2})，其中(V_1T_1)表示气体初状态的体积和热力学温度，(V_2T_2)表示气体末状态的体积和热力学温度。如果我们在(VT)图中作出气体等压线，可以得到一条等压线，它是一条过原点的直线。
玻意耳定律、查理定律和盖吕萨克定律，这三个定律都是通过实验研究获得的，它们统称为气体实验定律。它们反映了一定质量的气体的温度、体积、压强三个参量之间的变化关系。我们也可以从微观的角度去解释气体实验定律。根据之前的学习，我们知道气体的压强是大量气体分子频繁碰撞器壁的结果。影响气体压强的因素有两个：气体分子热运动的平均速率和气体分子的密集程度。据此，能很好地解释气体实验定律。一定质量的气体温度保持不变时，分子热运动的平均速率不变。这种情况下，若气体体积减小，分子密集程度增大，气体压强增大；若气体体积增大，分子密集程度减小，气体压强减小，这就是玻意耳定律的微观解释。
一定质量的某种气体体积保持不变时，分子的密集程度不变。若温度升高，分子热运动的平均速率增大，气体压强增大；若温度降低，分子热运动的平均速率减小，气体压强减小，这就是查理定律的微观解释。一定质量的某种气体要使压强保持不变，当温度升高时，由于分子热运动的平均速率增大，必须同时增大气体体积，使分子的密集程度减小；当温度降低时，由于分子热运动的平均速率减小，必须同时减小气体体积，使分子的密集程度增大，这就是盖吕萨克定律的微观解释。
在对气体实验定律的进一步精确实验研究中可以发现，任何实际气体都只是在压强不太大、温度不太低的情况下近似地遵循相关的定律。当压强较大、温度很低时，气体实验定律就不适用了。虽然实际气体不严格遵循气体实验定律，但为了研究方便，我们可以设想有一种严格遵循气体实验定律的气体，这样的气体被称为理想气体。
通过大量宏观的实验验证和微观的定性分析，我们可以推导出一定质量的理想气体的三个状态参量——压强、体积、热力学温度之间的关系，称为理想气体状态方程。对于一定质量的理想气体，其压强、体积、热力学温度三个参量之间满足以下关系：(\frac{P_1V_1}{T_1} = \frac{P_2V_2}{T_2})。其中(P_1V_1T_1)表示气体初状态的压强、体积和热力学温度，(P_2V_2T_2)表示气体末状态的压强、体积和热力学温度。
那么怎么运用气体实验定律或理想气体状态方程进行解题呢？我们的基本思路是这样的：第一步，确定研究对象是哪部分气体；第二步，找到气体初末状态的压强、体积、热力学温度；第三步，明确变化过程的特点，是等温过程、等容过程、等压过程，还是三个参量都变化；第四步，列出对应的方程。如果其中一个状态参量不变，列出对应的气体实验定律；如果三个状态参量都变化，列出理想气体状态方程。接下来我们通过练习来巩固一下。
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^{-3})平方米，气缸内有质量(m = 2)千克的活塞，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(12)厘米。此时气缸内被封闭气体的压强为(1.5×10^{5})帕斯卡，温度为(300K)，外界大气压为(1.0×10^{5})帕斯卡，(g)取(10)米每二次方秒。
第一问，现对密闭气体加热，当温度升到(400K)时，其压强为多大呢？第二问，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，气缸内的气体温度为(360K)，则此时活塞离缸底的距离为多少呢？
我们来分析一下这道题。首先看第一问，以缸内气体为研究对象，由于活塞被销子固定，加热过程气体的体积不变，所以该过程为等容变化过程。初状态气体的压强(P_1 = 1.5×10^{5}Pa)，气体的温度(T_1 = 300K)，末状态气体的温度(T_2 = 400K)。设此时气体的压强为(P_2)。由查理定律(\frac{P_1}{T_1} = \frac{P_2}{T_2})，解得(P_2 = 2.0×10^{5})帕斯卡。
再看第二问，拔去销子后，活塞开始向上运动，最后静止在某一位置上。设气体最终状态的压强为(P_3)。此时对活塞做受力分析，根据平衡条件有(P_0S + mg = P_3S)，解得(P_3 = 1.2×10^{5})帕斯卡。设最后静止时，活塞离缸底的距离为(H_3)，以缸内气体为研究对象，初状态气体的压强(P_1 = 1.5×10^{5})帕斯卡，体积(V_1 = S×H_1 = 1.2×10^{-4})立方米，温度(T_1 = 300K)，末状态气体的压强(P_3 = 1.2×10^{5})帕斯卡，体积(V_3)可以表示为(S×H_3)，温度(T_3 = 360K)。由于气体的三个状态参量均发生变化，所以这里应该列出理想气体状态方程(\frac{P_1V_1}{T_1} = \frac{P_3V_3}{T_3})，解得(H_3 = 18)厘米。