理想气体状态方程典型例题解析

理想气体状态方程·典型例题解析

【例1】某房间的容积为20m 3，在温度为17℃，大气压强为74 cm Hg 时，室内空气质量为25kg ，则当温度升高到27℃，大气压强变为76 cm Hg 时，室内空气的质量为多少千克？

解析：以房间内的空气为研究对象，是属于变质量问题，应用克拉珀龙方程求解，设原质量为m ，变化后的质量为m ′，由克拉珀龙方程

pV RT ＝可得：m M m m m m 25kg 24.81kg ＝……①′＝……②②÷①得：＝∴′＝＝×××＝．MpV RT Mp V RT m m p T p T p T p T 122

211221127629074300

点拨：对于变质量的问题，应用克拉珀龙方程求解的比较简单．

【例2】向汽车轮胎充气，已知轮胎内原有空气的压强为1.5个大气压，温度为20℃，体积为20L ，充气后，轮胎内空气压强增大为7.5个大气压，温度升为25℃，若充入的空气温度为20℃，压强为1个大气压，则需充入多少升这样的空气(设轮胎体积不变)．

解析：以充气后轮胎内的气体为研究对象，这些气体是由原有部分加上充入部分气体所混合构成．

轮胎内原有气体的状态为：p 1＝1.5 atm ，T 1＝293K ，V 1＝20L ．

需充入空气的状态为：p 2＝1atm ，T 2＝293K ，V 2＝？

充气后混合气体状态为：p ＝7.5atm ，T ＝298K ，V ＝20L 由混合气体的状态方程：＋＝得：p V T p V T pV T

111222 V (pV T )(7.520298)117.5(L)2＝－·＝×－××＝p V T T p 1112215302932931

. 点拨：凡遇到一定质量的气体由不同状态的几部分合成时，可考虑用混合气体的状态方程解决．

【例3】已知空气的平均摩尔质量为2.9×10-2 kg/mol ，试估算室温下，空气的密度．

点拨：利用克拉珀龙方程＝及密度公式ρ＝可得ρ＝， pV RT m M m V pM RT

在具体估算时可取p0＝1.01×105Pa，T＝300 K来计算．

参考答案：1.2Kg/m3

【例4】贮气筒的容积为100 L，贮有温度为27℃，压强为30atm的氢气，使用后温度降为20℃，压强降为20个大气压，求用掉的氢气质量．点拨：方法一：选取筒内原有的全部氢气为研究对象，且没有用掉的氢气包含在末状态中．可求出用掉的氢气的体积．再取用掉的氢气为对象，同标准状态相比较，求出用掉氢气的质量，方法二：对使用前、后筒内的氢气用克拉珀龙方程．并可比较这两种方法的繁简程度．

参考答案：87.5g

跟踪反馈

1．活塞把密闭容器分隔成容积相等的两部分A和B，如图13－59所示，在A、B中分别充进质量相同、温度相同的氢气和氧气，则活塞将：

[ ] A．向右运动

B．向左运动

C．不动

D．不能确定

2．有一个充满氢气的氢气球，球的质量为球内充入氢气的3倍，氢气压强为外面空气压强的 1.45倍，温度相同，则氢气球开始上升的加速度为________(空气的平均摩尔质量为29g/mol)

3．当温度为27℃，压强为2.0×105Pa时，32g氧气的体积为多大？密度

是多大？另有48g氧气，温度和压强跟上述数值相同，氧气密度是多大？

4．如图13－60所示，气缸A和容器B由一细管经阀门K相连，A和B 的壁都是透热的，A放在27℃、1标准大气压的大气中，B浸在127℃的恒温

槽内，开始时K是关断的，B内没有气体，容积V B＝2.4L，A内装有气体，体积V A＝4.8L，打开K，使气体由A流入B，等到活塞D停止移动时，A内气体体积是多大？假设活塞D与气缸壁之间没有摩擦，细管的容积忽略不计．

参考答案

1．C 2．1.5g 3．12.5dm32kg/m32kg/m34．3L