素养提升25⇒气体状态变化的四类变质量问题.pptxVIP

素养提升25?

气体状态变化的四类变质量问题;分析气体的变质量问题时，可以通过巧妙地选择合适的研究对象

“化变为定”，即把“变质量”问题转化为“定质量”的气体问题，

然后利用气体实验定律或理想气体状态方程求解，也可以利用pV＝

nRT来处理有关变质量问题。;CONTENTS;;充气问题：在充气时，以充进容器内的气体和容器内的原有气体

作为研究对象时，这些气体的质量是不变的，这样，可将“变质量”

的问题转化成“定质量”问题。;【例1】（2024·湖南湘潭高三校考）水枪是孩子们喜爱的玩具，常

见的气压式水枪储水罐示意图如图，从储水罐充气口充入气体，达到

一定压强后，关闭充气口，扣动扳机将阀门K打开，水即从枪口喷

出。若初始时水枪内气体压强为120kPa，容积3L，现从储水罐充气

口充入气体，充入气体的压强为100kPa，充气过

程气体温度等于环境温度27℃不变，充气完成后

玩具水枪内的压强为240kPa。

（1）求充入气体的体积；;解析：选水枪内气体和充入的气体为研究对象，初始水枪

内气体有p1＝120kPa，V1＝3L，充入气体压强p2＝100kPa，末

态有p3＝240kPa，V3＝V1＝3L，气体做等温变化，由玻意耳定

律有p1V1＋p2V2＝p3V3;（2）当环境温度降为7℃，测得其内部压强为210kPa，试计算水枪

是否漏气。（取T＝t＋273K）;如图所示，高度为h＝1.804m、装有理想气体的薄圆

钢筒，某次工作时，由水面上的船将筒由水面上方

开口向下吊放至水下A位置，筒的上表面到水面的距

离为H＝80m。已知水的密度为ρ＝1.0×103kg/m3，

重力加速度g＝10m/s2，大气压强为p0＝1.0×105Pa，

忽略筒内气体温度的变化和水的密度随深度的变化。保持H不变，由船上的气泵将与原来相同的气体压入筒内，使筒内的水全部排出，则压入气体的质量与筒内原气体质量的比值约为多少？;答案：8.2;;抽气问题：在对容器抽气的过程中，对每一次抽气而言，气体质

量发生变化，解决该类变质量问题的方法与充气问题类似，假设把每

次抽出的气体包含在气体变化的始末状态中，即用等效法把“变质

量”问题转化为“定质量”??问题。;【例2】（2023·湖南高考13题）汽车刹车助力装置能有效为驾驶员

踩刹车省力。如下图，刹车助力装置可简化为助力气室和抽气气室等部

分构成，连杆AB与助力活塞固定为一体，驾驶员踩刹车时，在连杆

AB上施加水平力推动液压泵实现刹车。助力气室与抽气气室用细管连

接，通过抽气降低助力气室压强，利用大气压与助力气室的压强差实

现刹车助力。每次抽气时，K1打开，K2闭合，抽气活塞在外力作用下

从抽气气室最下端向上运动，助力气室中的气体充满抽气气室，达到

两气室压强相等；然后，K1闭合，K2打开，抽气活塞向下运动，抽气

气室中的全部气体从K2排出，完成一次抽气过程。;已知助力气室容积为V0，初始压强等于外部大气压强p0，助力活塞横

截面积为S，抽气气室的容积为V1。假设抽气过程中，助力活塞保持

不动，气体可视为理想气体，温度保持不变。;（1）求第1次抽气之后助力气室内的压强p1；;（2）第n次抽气后，求该刹车助力装置为驾驶员省力的大小ΔF。;解析：第2次抽气过程，有p1V0＝p2（V0＋V1）;?;?;（2）抽气两次后，密闭容器内剩余气体的压强及剩余气体和开始时

气体的质量之比。;?;;分装问题：将一个大容器里的气体分装到多个小容器中的问题也

是变质量问题，分析这类问题时，可以把大容器中的气体和多个小容

器中的气体作为一个整体来进行研究，即可将“变质量”问题转化为

“定质量”问题。;【例3】如图所示，容积为5L的氧气袋广泛用于野外病人急救。若

原来是真空的容积为5L的氧气袋是由医用钢瓶内的氧气分装的，已

知医用钢瓶容积为10L，贮有压强为3.6×106Pa的氧气，充气后的氧

气袋中氧气压强都是1.2×106Pa，设充气过程不漏气，环境温度不

变。求：

（1）一个医用钢瓶最多可分装多少个氧气袋；;解析：选取钢瓶内氧气整体作为研究对象，钢瓶内氧气体

积V1＝10L，p1＝3.6×106Pa

分装n个氧气袋，V2＝（V1＋n×5L），p2＝1.2×106Pa

分装过程是等温变化，根据玻意耳定律得

p1V1＝p2V2;（2）病人用后，氧气袋内气压降至1.0×106Pa，用去的氧气质量与原

来气体总质量之比（结果可以用分数表示）。;?;（2024·贵州统考模拟预测）装有氧气的导热大

钢瓶容积为100L，环境温度为27℃时其内部压强

为30atm。每个小钢瓶容积为5L，原先装有压强为

1atm的氧气。现需要用大钢瓶给小钢瓶充气，

如图所示，将大、小钢