变质量气体问题的分析技巧

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变质量气体问题的处理方法

变质量气体问题的处理方法1. 引言变质量气体问题是指在热力学系统中，物质的质量发生变化而产生的一类气体问题。

这类问题涉及到物质的进出、化学反应以及物质转化等过程。

在工程实践和科学研究中，我们经常会遇到这类问题，并需要采取相应的处理方法。

本文将介绍变质量气体问题的处理方法，包括控制物质进出、考虑化学反应和转化以及计算相关参数等内容。

2. 控制物质进出在处理变质量气体问题时，首先需要考虑如何控制物质的进出。

常见的方法有以下几种：2.1 进料控制通过控制进料流量和进料时间来控制物质的进入系统。

可以使用阀门、泵等设备来调节流量，确保物质进入系统的稳定性。

2.2 排放控制通过控制排放流量和排放时间来控制物质的离开系统。

可以使用排放阀门、泄压装置等设备来调节流量，确保物质排放的安全性和稳定性。

2.3 密封控制在处理变质量气体问题时，需要注意系统的密封性。

通过选择合适的密封材料、设计合理的密封结构等方式，确保系统的密封性，防止物质的泄漏和外界空气的进入。

3. 考虑化学反应和转化变质量气体问题中常涉及到化学反应和物质转化。

在处理这类问题时，需要考虑以下几个方面：3.1 化学平衡对于存在多种化学反应的系统，需要考虑各个反应之间的平衡关系。

可以根据各个反应的速率常数、反应热力学数据等信息，利用热力学平衡条件求解各个组分的浓度或压力。

3.2 反应速率对于存在快速反应和慢速反应的系统，需要考虑各个反应之间的速率差异。

可以使用动力学模型描述快速反应和慢速反应之间的相互作用，并通过求解动力学方程得到各个组分的浓度或压力随时间变化的规律。

3.3 物质转化在处理变质量气体问题时，常常需要考虑物质之间的转化关系。

可以使用反应速率常数、平衡常数等数据，通过建立适当的动力学模型和质量守恒方程，求解各个组分的转化率和转化程度。

4. 计算相关参数在处理变质量气体问题时，需要计算一些与问题相关的参数。

常见的参数包括：4.1 流量流量是指单位时间内物质通过某一截面的数量。

高中物理新教材同步选择性必修第三册第2章气体液体和固体专题强化变质量问题理想气体的图像问题

变质量问题理想气体的图像问题[学习目标] 1.会巧妙地选择研究对象，使变质量气体问题转化为定质量的气体问题.2.会利用图像对气体状态、状态变化及规律进行分析，并应用于解决气体状态变化问题．一、变质量问题分析气体的变质量问题时，可以通过巧妙选择合适的研究对象，将变质量转化为定质量问题，然后用气体实验定律或理想气体状态方程求解． (1)打气问题向球、轮胎中充气是一个典型的气体变质量的问题．只要选择球、轮胎内原有气体和即将打入的气体作为研究对象，就可以把充气过程中的气体质量变化的问题转化为定质量气体的状态变化问题． (2)抽气问题从容器内抽气的过程中，容器内的气体质量不断减小，这属于变质量问题．分析时，将每次抽气过程中抽出的气体和剩余气体作为研究对象，质量不变，故抽气过程可看作是膨胀的过程．(2020·徐州一中高二开学考试)一只两用活塞气筒的原理图如图1所示(打气时如图甲所示，抽气时如图乙所示)，其筒内体积为V 0，现将它与另一只容积为V 的容器相连接，开始时气筒和容器内的空气压强为p 0，已知气筒和容器导热性能良好，当分别作为打气筒和抽气筒时，活塞工作n 次后，在上述两种情况下，容器内的气体压强分别为(容器内气体温度不变，大气压强为p 0)( )图1A ．np 0，1np 0B.nV 0V p 0，V 0nVp 0 C ．(1＋V 0V )n p 0，(1＋V 0V )n p 0D ．(1＋nV 0V )p 0，(V V ＋V 0)n p 0答案 D解析打气时，活塞每推动一次，就把体积为V 0、压强为p 0的气体推入容器内，若活塞工作n 次，就是把压强为p 0、体积为nV 0的气体压入容器内，容器内原来有压强为p 0、体积为V 的气体，根据玻意耳定律得： p 0(V ＋nV 0)＝p ′V .所以p ′＝V ＋nV 0V p 0＝(1＋n V 0V)p 0.抽气时，活塞每拉动一次，就把容器中的气体的体积从V 膨胀为V ＋V 0，而容器中的气体压强就要减小，活塞推动时，将抽气筒中的体积为V 0的气体排出，而再次拉动活塞时，又将容器中剩余的气体的体积从V 膨胀到V ＋V 0，容器内的压强继续减小，根据玻意耳定律得：第一次抽气p 0V ＝p 1(V ＋V 0)， p 1＝VV ＋V 0p 0.第二次抽气p 1V ＝p 2(V ＋V 0) p 2＝V V ＋V 0p 1＝(V V ＋V 0)2p 0活塞工作n 次，则有： p n ＝(V V ＋V 0)n p 0.故正确答案为D.在分析和求解气体质量变化的问题时，首先要将质量变化的问题变成质量不变的问题，否则不能应用气体实验定律.如漏气问题，不管是等温漏气、等容漏气，还是等压漏气，都要将漏掉的气体“收”回来.可以设想有一个“无形弹性袋”收回漏气，且漏掉的气体和容器中剩余气体同温、同压，这样就把变质量问题转化为定质量问题，然后再应用气体实验定律求解. 针对训练大气压强p 0＝1.0×105 Pa.某容器的容积为V 0＝20 L ，装有压强为p 1＝2.0×106 Pa 的理想气体，如果保持气体温度不变，把容器的开关打开，等气体达到新的平衡时，容器内剩余的气体质量与原来气体的质量之比为( ) A ．1∶19 B ．1∶20 C ．2∶39 D ．1∶18答案 B解析由玻意耳定律得p 1V 0＝p 0V 0＋p 0V ，因V 0＝20 L ，则V ＝380 L ，即容器中剩余20 L 压强为p 0的气体，而同样大气压下气体的总体积为400 L ，所以剩余气体的质量与原来气体的质量之比等于同压下气体的体积之比，即20400＝120，B 正确．二、理想气体的图像问题名称图像特点其他图像等温线p－VpV＝CT(C为常量)，即pV之积越大的等温线对应的温度越高，离原点越远p－1Vp＝CTV，斜率k＝CT，即斜率越大，对应的温度越高等容线p－T p＝CV T，斜率k＝CV，即斜率越大，对应的体积越小等压线V－T V＝Cp T，斜率k＝Cp，即斜率越大，对应的压强越小使一定质量的理想气体的状态按图2甲中箭头所示的顺序变化，图中BC段是以纵轴和横轴为渐近线的双曲线的一部分．图2(1)已知气体在状态A的温度T A＝300 K，求气体在状态B、C和D的温度各是多少？(2)将上述状态变化过程在图乙中画成用体积V和热力学温度T表示的图线(图中要标明A、B、C、D四点，并且要画箭头表示变化的方向)，说明每段图线各表示什么过程．答案(1)600 K600 K300 K(2)见解析解析从p－V图中可以直观地看出，气体在A、B、C、D各状态下压强和体积分别为p A＝4atm ，p B ＝4 atm ，p C ＝2 atm ，p D ＝2 atm ，V A ＝10 L ，V C ＝40 L ，V D ＝20 L. (1)根据理想气体状态方程 p A V A T A ＝p C V C T C ＝p D V DT D，可得T C ＝p C V C p A V A ·T A ＝2×404×10×300 K ＝600 K ，T D ＝p D V Dp A V A ·T A ＝2×204×10×300 K ＝300 K ，由题意知B 到C 是等温变化，所以T B ＝T C ＝600 K. (2)因由状态B 到状态C 为等温变化，由玻意耳定律有p B V B ＝p C V C ，得 V B ＝p C V C p B ＝2×404L ＝20 L.在V －T 图上状态变化过程的图线由A 、B 、C 、D 各状态依次连接(如图)，AB 是等压膨胀过程，BC 是等温膨胀过程，CD 是等压压缩过程．(多选)一定质量的理想气体的状态变化过程的p －V 图像如图3所示，其中A 是初状态，B 、C 是中间状态，A →B 是等温变化，如将上述变化过程改用p －T 图像和V －T 图像表示，则下列图像可能正确的是( )图3答案BD解析A到B是等温变化，气体体积变大，根据玻意耳定律知压强p变小，B到C是等容变化，在p－T图像上为过原点的一条倾斜的直线；C到A是等压变化，气体体积减小，根据盖－吕萨克定律知温度降低，故A错误，B正确；A到B是等温变化，气体体积变大，B到C是等容变化，压强变大，根据查理定律，温度升高；C到A是等压变化，气体体积变小，在V－T图像中为过原点的一条倾斜的直线，故C错误，D正确．1.(图像问题)(多选)一定质量的气体的状态经历了如图4所示的ab、bc、cd、da四个过程，其中bc的延长线通过原点，cd垂直于ab且与T轴平行，da与bc平行，则气体体积在()图4A．ab过程中不断增加B．bc过程中保持不变C．cd过程中不断增加D．da过程中保持不变答案AB解析因为bc的延长线通过原点，所以bc是等容线，即气体体积在bc过程中保持不变，B 正确；ab是等温线，压强减小则体积增大，A正确；cd是等压线，温度降低则体积减小，C 错误；如图所示，连接aO交cd于e，则ae是等容线，即V a＝V e，因为V d<V e，所以V d<V a，即da过程中气体体积变大，D错误．2．(变质量问题)用打气筒将压强为1 atm的空气打进自行车轮胎内，如果打气筒容积ΔV＝500 cm3，轮胎容积V＝3 L，原来压强p＝1.5 atm.现要使轮胎内压强变为p′＝4 atm，若用这个打气筒给自行车轮胎打气，则要打气次数为(设打气过程中空气的温度不变)()A．10次B．15次C．20次D．25次答案 B解析打气过程中空气的温度不变，由玻意耳定律的分态气态方程得pV＋np0ΔV＝p′V，代入数据解得n ＝15.3. (图像问题)如图5所示是一定质量的气体从状态A 经状态B 、C 到状态D 的p －T 图像，已知气体在状态B 时的体积是8 L ，求V A 、V C 和V D ，并画出此过程中的V －T 图像．图5答案 4 L 8 L323L 见解析图解析 A →B 为等温过程，由玻意耳定律得p A V A ＝p B V B 所以V A ＝p Bp A V B ＝1.0×1052.0×105×8 L ＝4 LB →C 为等容过程，所以V C ＝V B ＝8 L C →D 为等压过程，有V C T C ＝V DT D则V D ＝T D T C V C ＝400300×8 L ＝323 L此过程的V －T 图像如图所示．考点一变质量问题1．空气压缩机的储气罐中储有1.0 atm 的空气6.0 L ，现再充入1.0 atm 的空气9.0 L ．设充气过程为等温过程，空气可看作理想气体，则充气后储气罐中气体压强为( ) A ．2.5 atm B ．2.0 atm C ．1.5 atm D ．1.0 atm 答案 A解析取全部气体为研究对象，由p 1(V 1＋V 2)＝pV 1得p ＝2.5 atm ，故A 正确．2．容积为20 L 的钢瓶充满氧气后，压强为150 atm ，打开钢瓶的阀门让氧气同时分装到容积为5 L 的小瓶中，若小瓶原来是抽空的，小瓶中充气后压强为10 atm ，分装过程中无漏气，且温度不变，那么最多能分装( ) A ．4瓶 B ．50瓶 C ．56瓶 D ．60瓶答案 C解析取全部气体为研究对象，根据玻意耳定律：p 0V 0＝p ′(V 0＋nV 1) n ＝p 0V 0－p ′V 0p ′V 1＝150×20－10×2010×5瓶＝56瓶，故选C.3．一个瓶子里装有空气，瓶上有一个小孔跟外面大气相通，原来瓶里气体的温度是7 ℃，如果把它加热到47 ℃，瓶里留下的空气的质量是原来质量的( ) A.18 B.34 C.56 D.78 答案 D解析取原来瓶中气体为研究对象，初态V 1＝V ，T 1＝280 K 末态V 2＝V ＋ΔV ，T 2＝320 K 由盖－吕萨克定律得：V 1T 1＝V 2T 2又m 余m 原＝V V ＋ΔVm 余m 原＝T 1T 2＝78，故选D. 考点二图像问题4.(多选)如图1所示，用活塞把一定质量的理想气体封闭在固定的导热汽缸中，用水平外力F 作用于活塞杆，使活塞缓慢向右移动，气体由状态①变化到状态②.如果环境保持恒温，分别用p 、V 、T 表示该理想气体的压强、体积、温度．气体从状态①变化到状态②，此过程可用下图中哪几个图像表示( )图1答案 AD解析由题意知，气体由状态①到状态②的过程中，温度不变，体积增大，根据pVT＝C 可知压强将减小．对A 图像进行分析，p －V 图像是双曲线，即等温线，且由状态①到状态②，气体体积增大，压强减小，故A 项正确；对B 图像进行分析，p －V 图像是直线，气体温度会发生变化，故B 项错误；对C 图像进行分析，可知气体温度不变，但体积减小，故C 项错误；对D 图像进行分析，可知气体温度不变，压强减小，故体积增大，故D 项正确． 5.如图2为一定质量理想气体的压强p 与体积V 的关系图像，它由状态A 经过等容过程到状态B ，再经过等压过程到状态C .设A 、B 、C 状态对应的温度分别为T A 、T B 、T C ，则下列关系式中正确的是( )图2A ．T A <TB ，T B <TC B ．T A >T B ，T B ＝T C C ．T A >T B ，T B <T CD ．T A ＝T B ，T B >T C 答案 C解析根据pVT ＝C 可知，从A 到B 体积不变，压强减小，则温度降低，即T A >T B ，从B 到C压强不变，体积变大，则温度升高，即T B <T C ，故选C.6.(2021·吉林江城中学高二期中)一定质量的理想气体经过一系列过程，如图3所示，下列说法中正确的是( )图3A ．a →b 过程中，气体体积减小，压强减小B ．b →c 过程中，气体压强不变，体积增大C ．c →a 过程中，气体压强增大，体积减小D ．c →a 过程中，气体内能增大，体积不变答案 D解析 a →b 过程中，温度不变，压强减小，根据pV ＝C 可知体积变大，A 错误；b →c 过程中，压强不变，温度降低，根据VT ＝C 可知体积减小，B 错误；c →a 过程中，图像为过坐标原点的倾斜直线，所以体积不变，温度升高，压强增大，内能增大，C 错误，D 正确．7．用活塞式抽气机抽气，在温度不变的情况下，从玻璃瓶中抽气，第一次抽气后，瓶内气体的压强减小到原来的45，要使容器内剩余气体的压强减为原来的256625，抽气次数应为( )A ．2B ．3C ．4D ．5 答案 C解析设玻璃瓶的容积是V ，抽气机的容积是V 0，气体发生等温变化，由玻意耳定律可得 pV ＝45p (V ＋V 0)，解得V 0＝14V ，设抽n 次后，气体压强变为原来的256625，由玻意耳定律可得：抽一次时：pV ＝p 1(V ＋V 0)，解得p 1＝45p ，抽两次时：p 1V ＝p 2(V ＋V 0)，解得p 2＝(45)2p ，抽n 次时：p n ＝(45)n p ，又p n ＝256625p ，则n ＝4，C 正确．8．氧气瓶的容积是40 L ，瓶内氧气的压强是130 atm ，规定瓶内氧气压强降到10 atm 时就要重新充氧．有一个车间，每天需要用1 atm 的氧气400 L ，一瓶氧气能用几天？(假定温度不变，氧气可视为理想气体) 答案 12解析用如图所示的方框图表示思路．以氧气瓶内的气体为研究对象，气体发生等温变化，由V 1→V 2，由玻意耳定律可得p 1V 1＝p 2V 2， V 2＝p 1V 1p 2＝130×4010L ＝520 L ，由(V 2－V 1)→V 3，由玻意耳定律可得p 2(V 2－V 1)＝p 3V 3， V 3＝p 2(V 2－V 1)p 3＝10×4801 L ＝4 800 L ，则V 3400 L＝12(天)．9.(2020·山东高二期末)如图4，医院消毒用的压缩式喷雾器储液桶的容量为5.7×10－3 m3，开始时桶内倒入了4.2×10－3m3的药液．现关闭进气口，开始打气，每次能打进2.5×10－4m3的空气，假设打气过程中药液不会向外喷出．当打气n次后，喷雾器内空气的压强达到4 atm，设周围环境温度不变，气压为标准大气压强1 atm.图4(1)求出n的数值；(2)试判断这个压强能否使喷雾器的药液全部喷完．答案(1)18(2)能解析(1)根据理想气体状态方程的分列式，得p0V＋p0nV′＝4p0V，其中V＝5.7×10－3 m3－4.2×10－3 m3＝1.5×10－3 m3，V′＝2.5×10－4 m－3，代入数值，解得n＝18；(2)当空气完全充满储液桶后，如果空气压强仍然大于标准大气压强，则药液可以全部喷出．由于温度不变，根据玻意耳定律p1V1＝p2V2，得p2＝4p0V 5.7×10－3解得p2≈1.053p0＞p0所以药液能全部喷出．10．(2021·吉化第一高级中学高二月考)如图5甲所示是一定质量的气体由状态A经过状态B 变为状态C的V－T图像，已知气体在状态A时的压强是1.5×105 Pa.图5(1)根据图像提供的信息计算图甲中T A对应的温度值；(2)请在图乙坐标系中作出该气体由状态A经过状态B变为状态C的p－T图像，并在图线相应位置上标出字母A、B、C，如果需要计算才能确定有关坐标值，请写出计算过程．答案(1)200 K(2)见解析解析(1)由题图甲所示图像可知，A与B的连线所在的直线过原点O，所以A→B是一个等压过程，即p A＝p B＝1.5×105 Pa由题图甲可知，V A＝0.4 m3，V B＝V C＝0.6 m3，T B＝300 K，T C＝400 K，从A到B过程，由盖—吕萨克定律得V A T A ＝V B T B解得T A ＝200 K.(2)从B 到C 为等容过程，由查理定律得p B T B ＝p C T C解得p C ＝2×105 Pa ，气体状态变化的p －T 图像如图所示11．(2019·全国卷Ⅰ)热等静压设备广泛应用于材料加工中．该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中，然后炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理，改善其性能．一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为0.13 m 3，炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中．已知每瓶氩气的容积为3.2×10－2 m 3，使用前瓶中气体压强为1.5×107 Pa ，使用后瓶中剩余气体压强为2.0×106 Pa ；室温温度为27 ℃.氩气可视为理想气体．(1)求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强；(2)将压入氩气后的炉腔加热到1 227 ℃，求此时炉腔中气体的压强．答案 (1)3.2×107 Pa (2)1.6×108 Pa解析 (1)设初始时每瓶气体的体积为V 0，压强为p 0；使用后瓶中剩余气体的压强为p 1.假设体积为V 0、压强为p 0的气体压强变为p 1时，其体积膨胀为V 1.由玻意耳定律得：p 0V 0＝p 1V 1① 被压入炉腔的气体在室温和p 1条件下的体积为：V 1′＝V 1－V 0②设10瓶气体压入完成后炉腔中气体在室温下的压强为p 2，体积为V 2，由玻意耳定律：p 2V 2＝10p 1V 1′③联立①②③式并代入题给数据得：p 2＝3.2×107 Pa ④(2)设加热前炉腔的温度为T 0，加热后炉腔的温度为T 1，气体压强为p 3，由查理定律得：p 3T 1＝p 2T 0⑤ 联立④⑤式并代入题给数据得：p 3＝1.6×108 Pa.。

变质量问题的处理技巧

变质量问题的处理技巧高中物理中，常常出现流体连续冲击固体表面或者飞船进入宇宙微尘区问题，这类问题的典型特征是研究对象不明确，这让很多同学往往不知道如何下手，还有一些同学一知半解，随意选取一段较长时间进行考察，从而在重力考虑与否问题上犹豫不决。

根据笔者多年的教学经验，特对这类变质量问题作如下总结，供大家参考。

一、基本入手点：研究对象的选取——mt ∆→∆选取一段极短时间t ∆（0→∆t ）内的冲击到固体的流体或附着到飞船上的微尘为研究对象，求出这部分对象的质量m ∆，然后再对这部分对象m ∆应用动力学规律进行分析处理。

注意，这段时间一般应该取极短，如果取得太长，则在这段较长的时间内，这些冲击到固体表面的流体分子或者附着到飞船上的微尘，在作用前后的位置、速度就是一个取值差别较大的分布，使用微元法处理时，研究对象的初末态就不具有确定的速度和位置，其动力学方程无法简洁书写。

很多同学之所以发现重力不得不考虑，实际上就是时间取长了导致的。

二、动量定理与作用力的求解这类问题除了研究对象选取的上述技巧外，还要注意两条：其一，动量定理矢量方程，要规定好正方向后，各量带入正负号写进方程，一般规定初速度方向为正方向；其二，注意题目一般问的是流体对固体的冲击力，但是我们选择的是流体微元为研究对象，需要用到牛顿第三定律。

【例1】高压采煤水枪出水口的横截面积为S ，水的射速为v ，射到煤层上后，水的速度为零．若水的密度为ρ，求水对煤层的冲力．[解析]设在一段极短时间Δt 时间内从高压采煤水枪出水口射出的水的质量为Δm ，则Δm ＝ρSv ·Δt以质量为Δm 的水为研究对象，F ′N 为煤层对水的反冲力，因为F ′N ≫Δmg ，所以水受的重力可以忽略。

取水的初速度方向为正方向，则在Δt 时间内，由动量定理，有－F ′N ·Δt ＝0－Δmv ＝－ρSv 2·Δt由牛顿第三定律，水对煤层的冲力：F N ＝F ′N联立解得F N ＝ρSv 2．【例2】用豆粒模拟气体分子，可以模拟气体压强产生的原理．如图所示，从距秤盘80cm 高度处把1000粒的豆粒连续均匀地倒在秤盘上，持续作用时间为1s ，豆粒弹起时竖直方向的速度变为碰前的一半．若每个豆粒只与秤盘碰撞一次，且碰撞时间极短(在豆粒与秤盘碰撞极短时间内，碰撞力远大于豆粒受到的重力)，已知1000粒的豆粒的总质量为100g ，则在碰撞过程中秤盘受到的压力大小约为()A ．0．2NB ．0．6NC ．1．0ND ．1．6N[解析]由题意，单位时间内倒出的豆粒是N =1000颗，每颗豆粒的质量为N m m =0，则一段极短时间Δt 时间内到达秤盘的豆粒质量为0m t N m ⋅∆=∆，设豆粒从80cm 高处落到秤盘上时速度为v ，有v 2－02=2gh ，以向下为正方向，对这部分豆粒，由动量定理，有mv v m t F ∆-⋅∆-=∆-)2(，联立，解得F=0．6N ，选项B 正确．[反思]本题有两个问题是很多同学不放心的，值得仔细辨析一下：其一，如果考虑重力，则动量定理的表达式为mv vm t F t mg ∆-⋅∆-=∆-∆⋅∆)2(，解得23v t m mg F ⋅∆∆+∆=，其中0Nm tm =∆∆，0→∆t 时，0→∆m ，23v t m F ⋅∆∆≈。

2023高考物理热学专题冲刺训练--气体实验定律的综合应用(三)--气体变质量问题

气体变质量问题一、变质量问题的求解方法二、针对练习1、一个篮球的容积是2.5 L，用打气筒给篮球打气时，每次把105 Pa的空气打进去125 cm3.如果在打气前篮球内的空气压强也是105 Pa，那么打30次以后篮球内的空气压强是多少？(设打气过程中气体温度不变)2、某双层玻璃保温杯夹层中有少量空气，温度为27 ℃时，压强为3.0×103 Pa。

(1)当夹层中空气的温度升至37 ℃，求此时夹层中空气的压强；(2)当保温杯外层出现裂隙，静置足够长时间，求夹层中增加的空气质量与原有空气质量的比值，设环境温度为27 ℃，大气压强为1.0×105 Pa。

3、用容积为ΔV 的活塞式抽气机对容积为V 0的容器中的气体抽气，如图所示．设容器中原来的气体压强为p 0，抽气过程中气体温度不变．求抽气机的活塞抽气n 次后，容器中剩余气体的压强p n 为多少？4、(2020·全国Ⅰ卷)甲、乙两个储气罐储存有同种气体（可视为理想气体）。

甲罐的容积为V ，罐中气体的压强为p ；乙罐的容积为V 2，罐中气体的压强为p 21. 现通过连接两罐的细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去，两罐中气体温度相同且在调配过程中保持不变，调配后两罐中气体的压强相等. 求调配后(1)两罐中气体的压强；(2)甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比.5、某容积为20 L 的氧气瓶装有30 atm 的氧气，现把氧气分装到容积为5 L 的小钢瓶中，使每个小钢瓶中氧气的压强为5 atm ，若每个小钢瓶中原有氧气压强为1 atm ，问能分装多少瓶？(设分装过程中无漏气，且温度不变)6、容器中装有某种气体，且容器上有一小孔跟外界大气相通，原来容器内气体的温度为C o 27,如果把它加热到C o 127，从容器中逸出的空气质量是原来质量的多少倍?7、某个容器的容积是10 L，所装气体的压强是2.0×106 Pa.如果温度保持不变，把容器的开关打开以后，容器里剩下的气体是原来的百分之几？(设大气压是1.0×105 Pa)8、如图所示为某充气装置示意图。

热点专题系列7 变质量气体问题与关联气体问题

A．打气后，球内每个气体分子对球内壁的作用力增大
B．打气后，球内气体分子对球内壁单位面积的平均作用力增大
C．打气6次后，球内气体的压强为1.4 atm
D．打气6次后，球内气体的压强为1.7 atm
答案
解析打气后，不是每一个分子的速率都增大，所以一定不是每个气体分子对球内壁的作用力增大，A错误；打气后，球内气体的压强变大，即球内气体分子对球内壁单位面积的平均作用力增大，B正确；打气6次后，由玻意耳定律p1V0＋p0×6×0.05V0＝pV0，解得p＝1.4 atm，即球内气体的压强为1.4 atm，C正确，D错误。
第十五章热学
热点专题系列(七) 变质量气体问题与关联气体问题
热点概述：变质量气体问题与关联气体问题是高考热点题型和难点，熟练应用气体实验定律和理想气体状态方程是解决这类问题的基本要求。利用转换思维将变质量气体转换为定质量气体，是解决变质量气体问题的关键。与力学规律综合应用，并结合题中几何关系列辅助方程，是解决关联气体问题的关键。
解析
根据玻意耳定律可得：p2V3＝p4V4 其中 p4＝p0＋1×ρg1h05 atm ＝1 atm＋1×1013××11005×290 atm＝30 atm 则压入水舱的次数为 N＝ΔVV4 联立解得 N＝13.67 次所以在贮气钢筒重新充气前，可将贮气钢筒内的空气压入水舱 13 次。
解析
6. (2021·河南省开封市高三下三模)某同学设计了一个活塞式抽气机对容积为 V0 的容器进行抽气，如图所示，a、b 为单向阀门，容器内的初始压强为大气压强 p0，活塞式抽气机的容积为12V0，活塞的横截面积为 S，不计活塞的重力，抽气过程中气体温度不变。
解析
＝L3S，根据玻意耳定律可得：p1V1＝p3V3，解得：L3＝23L，活塞下降的高度为 Δh′＝L－L3＝L－23L＝13L，故 B 错误；当活塞刚好到达 CD 位置时，对气室 1、2 内的气体，根据玻意耳定律可得：p0LS＋2p0LS＝p′LS，解得： p′＝3p0，对活塞受力分析，根据共点力平衡可得：p0S＋mg＝p′S，解得： m＝2pg0S，若 m＝3pg0S>2pg0S，则单向阀门已打开且活塞已经到达 CD，此时气室 1 内气体的压强为 3p0，故 D 正确。

等效法解决变质量气体问题的实验

等效法解决变质量气体问题的实验等效法是一种常用的解决变质量气体问题的实验方法。

它通过将气体与其他物质进行等效处理，从而简化实验过程，更好地研究和理解气体的性质和行为。

以下将对等效法解决变质量气体问题的实验进行全面详细的回答。

一、等效法概述等效法是一种将复杂系统简化为等效系统的方法。

在研究变质量气体问题时，我们可以通过将气体与其他物质进行等效处理，使其具有相似的性质和行为，从而简化实验过程和分析。

二、实验步骤1. 实验准备：准备所需的仪器和材料，包括容器、温度计、压力计、天平等。

2. 气体选择：选择一个具有代表性的气体进行实验。

常见的选择包括空气、二氧化碳、甲烷等。

3. 等效物质选择：根据需要研究的特定性质或行为，选择一个能够与所选气体进行等效处理的物质。

在研究压力-温度关系时可以选择液态或固态物质作为等效物质。

4. 等效处理：将所选气体与等效物质进行等效处理。

具体方法包括将气体放入容器中，与等效物质接触，并使其达到相同的温度和压力条件。

5. 实验观测：根据实验目的，观测并记录气体在等效处理后的性质和行为。

可以测量等效系统中的温度、压力、体积等参数。

6. 数据分析：根据实验观测结果，进行数据分析和处理。

可以通过绘制图表、计算相关物理量等方法来分析和解释实验结果。

7. 结论与讨论：根据数据分析的结果，得出结论并进行讨论。

可以比较所研究气体与其等效物质之间的相似性和差异性，以及探讨可能存在的原因。

三、应用举例1. 研究理想气体状态方程：通过选择适当的等效物质（如固态或液态物质），可以简化理想气体状态方程PV=nRT中的变量，并更好地研究气体在不同温度和压力下的行为。

2. 研究溶解度规律：通过将气体与液态或固态溶剂进行等效处理，可以研究气体在不同温度和压力下的溶解度规律，从而更好地理解气体溶解的机制。

3. 研究气体的扩散性质：通过将气体与固态或液态物质进行等效处理，可以研究气体在不同条件下的扩散速率和扩散系数，从而探索气体分子间相互作用和运动规律。

理想气体变质量问题的两种解法

Total.258October 2013（C）The Science Education Article Collects总第258期2013年10月（下）摘要本文对高中阶段理想气体在不同状态下变质量问题进行方法讲解和举例，并对两种方法在解题中应用进行比较，便于学生在解决此类问题时能够正确选择合适的方法，起到事半功倍的效果。

关键词理想气体变质量解法On Two Solutions to Variable Mass Problem of Ideal Gas //Bai Qiongyan,Li Shengren,Li ChunwangAbstract This paper illustrates the solutions to the variable mass problem of ideal gas under different states with examples at high school level,and the application of both methods are compared in solving problems,so as to make it convenient for students to se-lect appropriate methods in solving such problems,and achieve multiplier effect.Key words ideal gas;variable mass;solution在高中阶段，理想气体的变质量问题是学生在学习过程中的难点。

变质量问题多在计算不同状态下气体的压缩和一定容积容器中气体的使用。

无论是压缩气体还是使用气体，气体质量在变化时气体状态也在发生变化，因此，在处理理想气体变质量问题时，要选择正确的方法。

下面介绍两种常用的处理理想气体变质量问题的方法。

1“分步”计算法这种方法是在选择与本题有关的所有气体为研究对象，把变质量问题转化为定质量问题的条件下，把气体的实际变化过程分两步进行。

教科版高中物理选择性必修第三册第2章固体、液体和气体专题提升课2 变质量气体问题和关联气体问题

3.(漏气问题)(2023 河北石家庄高二期末)一个瓶子里装有空气,瓶上有一个小
孔跟外面大气相通,原来瓶里气体的温度是 7 ℃,如果把它加热到 47 ℃,瓶
里留下的空气的质量是原来质量的( D )
1
A.8
3
B.4
5
C.6
7
D.8
解析取原来瓶中气体为研究对象,初态 V1=V,T1=280 K
末态 V2=V+ΔV,T2=320 K
学习目标
1.会巧妙地选择研究对象,使变质量气体问题转化为定质量的气体问题。
(科学思维)
2.会利用图像对气体状态、状态变化及规律进行分析,并应用于解决气体
状态变化问题。(科学思维)
目录索引
重难探究•能力素养全提升
学以致用•随堂检测全达标
重难探究•能力素养全提升
探究点一
变质量气体问题
知识归纳
若小瓶原来是抽空的,小瓶中充气后压强为1.0×106 Pa,分装过程中无漏气,
且温度不变,那么最多能分装( C )
A.4瓶
B.50瓶
C.56瓶
D.60瓶
解析取全部气体为研究对象,根据气体等温变化规律,有 p0V0=p'(V0+nV1),得
0 0 -'0
n= ' =56
1
瓶,故选 C。
【例2】 (2023山东东营高三模拟)如图,一容器由横截面积分别为2S和S的
两个气缸连通而成,容器平放在水平地面上,气缸内壁光滑。整个容器被通
过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分,分别充有氢气、空气和氮气。平衡
时,氮气的压强和体积分别为p0和V0,氢气的体积为2V0,空气的压强为p,现
缓慢地将中部的空气全部抽出,抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变,活

变质量气体问题的两种处理方法赏析

变质量气体问题的两种处理方法赏析作者：杨宗礼任海燕来源：《中学生数理化·高考理化》2022年第05期在利用理想气体的实验定律或状态方程解题时，研究对象应是一定质量的理想气体，但是在实际问题中，气体的质量可能是变化的。

当遇到变质量气体问题时，可以先通过恰当选取研究对象，将变质量问题转化为定质量问题，再利用气体实验定律列式求解，也可以利用理想气体状态方程分态式求解。

下面对2021年河北省普通高中学业水平考试中的一道变质量气体问题进行深入探讨，归纳出求解这类问题的两种方法，希望对同学们的复习备考有所帮助。

题目：某双层玻璃保温杯夹层中有少量空气，温度为27℃时，压强为3.0x103Pa。

（1）当夹层中空气的温度升至37℃时，求此时夹层中空气的压强。

（2）当保温杯外层出现裂隙后，静置足够长时间，求夹层中增加的空气质量与原有空气质量的比值。

设环境温度为27℃，大气压强为1.0x105Pa。

命题意图：本题借助日常生活中常用的双层玻璃保温杯设置情境，考查考生运用理论知识解释生活现象，学以致用的能力。

（1）问属于定质量气体问题，较为简单，根据查理定律列式求解即可;（2）问属于变质量气体问题，有一定的难度，需要巧选分析思路，灵活运用物理规律求解。

解析：（1）当夹层中空气的温度由27℃升至37℃时，做等容变化，根据查理定律得，其中T1=（273+27）K=300 K， T2=（273+37）K=310K，p1=3.0x 103Pa，解得P2=3.1x103Pa。

（2）思路一：恰当选取研究对象，将变质量问题转化为定质量问题。

方法1：当保温杯外层出现裂隙后，静置足够长时间，夹层中的空气压强和大气压强相等。

设夹层中容积为V，以静置后夹层中的所有空气为研究对象，则p。

V=p1V1，其中p。

=1.0x10°Pa，p1=3.0x103Pa，解得。

增加的空气的体积。

因为同温同压下空气的质量之比等于体积之比，所以增加的空气质量与原有空气质量之比方法2：设夹层中容积为V，以夹层中原有的空气为研究对象，根据题意得p1=3.0x103Pa，p2=1.0x105 Pa，这部分空气做等温变化，根据玻意耳定律得p1V=p2V2，解得。

2022-2023年高考物理一轮复习变质量问题的处理方法

第二种抽法：p0V＝p′(V＋3) p′＝V＋V 3 p0＝V3＋V33V2 p0>p3。
由此可知第一种抽法抽出气体后，剩余气体的压强小，即抽出气体的质量多。
答案：A
3．贮气筒内压缩气体的温度为27 ℃,压强是20 atm,从
筒内放出一半质量的气体后,并使筒内剩余气体的温
度降低到12 ℃,求剩余气体的压Байду номын сангаас为多大？
解析：以容器内剩余气体为研究对象，它原来占有整个容器容积的一半，后来充满整个容器，设容器的容积为 V，则初态：p1＝20 atm，V1＝12V，T1＝(273＋27) K＝300 K；末态：p2＝？V2＝V，T2＝(273＋12)K＝285 K 根据理想气体状态方程：pT1V1 1＝pT2V2 2 得：p2＝pV1V2T1T12＝20×30V20×V285 atm＝9.5 atm。
解析：设初状态气体压强为 p0，抽出气体后压强为 p，对气体状态变化应用玻意耳定律，则：第一种抽法：p0V＝p1(V＋1) p1＝Vp＋0V1 p1V＝p2(V＋1) p2＝Vp＋1V1＝p0(V＋V 1)2 p2V＝p3(V＋1) p3＝Vp＋2V1＝p0(V＋V 1)3
即三次抽完后： p3＝p0V3＋3VV2＋3 3V＋1
变质量问题的处理方法
分析变质量问题时,可以通过巧妙地选择合适的研究对象,使这类问题转化为一定质量的气体问题,从而用气体实验定律或理想气体状态方程解决.
1．打气问题向球、轮胎中充气是一个典型的变质量的气体问题,只要选择球内原有气体和即将打入的气体作为研究对象,就可把充气过程中的气体质量变化的问题转化为定质量气体状态变化的问题.
()
A．8次
B．10次
C．12次

理想气体变质量问题方法总结

理想气体变质量问题方法总结理想气体变质量问题，是指在理想气体状态下，气体质量发生变化的一类问题。

这类问题的研究对象是理想气体，因此需要遵循理想气体定律。

解决这类问题的方法主要包括以下几种：1. 理想气体定律 (pV = nRT)：理想气体定律是解决理想气体变质量问题的基础，其中 p 表示压强，V 表示体积，n 表示气体摩尔数，R 是气体常数，T 表示温度。

在变质量过程中，质量与摩尔数的关系为：m = nM，其中 m 是质量，M 是摩尔质量。

2. 质量守恒：在气体质量变化过程中，质量守恒原理仍然适用。

即：系统内气体的质量增加或减少，应等于与外界气体质量的交换量。

3. 能量守恒与热力学第一定律：在变质量过程中，热力学第一定律（能量守恒定律）仍然适用。

即：系统内气体能量的增加或减少，应等于从外界获得或释放的能量。

4. 过程分析法：根据气体在过程中所经历的具体状态，分析气体的状态参数（压强、体积、温度）之间的关系。

例如，等压过程、等温过程、等熵过程（绝热过程）等。

5. 状态方程与状态函数：状态方程是表示气体状态参数之间关系的方程，例如范德瓦尔斯方程。

状态函数是描述气体状态的函数，例如内能、焓、熵等。

通过状态方程与状态函数的求解，可以求出气体变质量过程中的状态参数。

6. 基尔霍夫定律及其他物理定律：在解决理想气体变质量问题时，还需要根据具体问题运用其他物理定律，如基尔霍夫定律、牛顿定律、连续性方程等。

通过以上方法的综合应用，可以解决理想气体变质量问题。

在解题过程中，首先应找出题目中所涉及的物理过程，然后根据物理过程选择合适的物理定律和方法进行求解。

最后，根据求解结果进行分析和讨论，得出问题的答案。

理想气体的四类变质量问题

理想气体的四类变质量问题理想气体的四类变质量问题引言理想气体是热力学中的一个经典模型，它假设气体分子间的相互作用可以忽略，从而使得气体分子之间的碰撞完全弹性，能量只有在碰撞瞬间才会转移。

这种假设使得理想气体具有简单、易于处理的特点。

在实际应用中，我们经常需要研究理想气体的四类变质量问题，即等温过程、绝热过程、等压过程和等容过程。

本文将对这四类问题进行详细介绍。

一、等温过程定义：在等温过程中，系统的温度保持不变。

特点：由于系统温度不变，所以系统内部能量也不会发生改变。

物理图像：当系统发生等温膨胀时（如活塞式容器内的气体被加热），外界对系统做功，使得系统内部分子运动增加，从而导致压强增大；当系统发生等温压缩时（如活塞式容器内的气体被压缩），系统对外界做功，并且对外界吸收热量来保证温度不变，使得系统内部分子运动减少，从而导致压强减小。

理论公式：在等温过程中，理想气体的状态方程为：PV=nRT其中P表示气体的压强，V表示气体的体积，n表示气体的摩尔数，R 为气体常数，T为气体的温度。

根据热力学第一定律（能量守恒定律），可得等温过程中系统对外界所做的功为：W=nRTln(V2/V1)其中W为系统对外界所做的功，V1和V2分别表示初始和最终状态下气体的体积。

二、绝热过程定义：在绝热过程中，系统与外界不进行热量交换。

特点：由于系统与外界不进行热量交换，所以系统内部能量只有通过做功才能改变。

物理图像：当系统发生绝热膨胀时（如活塞式容器内的气体被突然放松），外界对系统不做功，并且由于没有热量传递进入系统内部，使得系统内部分子运动增加，从而导致压强降低；当系统发生绝热压缩时（如活塞式容器内的气体被突然压缩），系统对外界不做功，并且由于没有热量传递出去，使得系统内部分子运动减少，从而导致压强增加。

理论公式：在绝热过程中，理想气体的状态方程为：PV^γ=常数其中γ=Cp/Cv，Cp和Cv分别表示气体在定压和定容条件下的比热容。

四类变质量问题-高考物理复习

细管和压强计内的气体体积。则V等于( D )
A.30 cm3
B.40 cm3
C.50 cm3
D.60 cm3
解析根据玻意耳定律可知p0V＋5p0V0＝p1×5V，已知p0＝750 mmHg，V0＝ 60 cm3，p1＝750 mmHg＋150 mmHg＝900 mmHg，代入数据整理得V＝ 60 cm3，故D正确。
图2
将注射器内气体注入药瓶后，药瓶内气体的体积V2＝V1＝0.4 mL，设
压强为p2
根据玻意耳定律有p1V1＋p0V0＝p2V2
解得p2＝1.3×105 Pa。
3.(2024·广东中山高三校联考)氧气瓶是医院、家庭护理、个人保
健及各种缺氧环境补充用氧较理想的供氧设备。如图3所示，
现有一氧气瓶，在温度为17 ℃的室内气压计显示瓶内氧气的
3.气体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 已知某钢瓶容积200 L，在室外测得其瓶内氧气压强为3×105 Pa，环境温度为－23 ℃，医院病房内温度27 ℃(钢瓶的热胀冷缩可以忽略)。则： (1)移入室内达热平衡后钢瓶内氧气的压强为多少？
(2)选取氧气袋内p2＝1.2×106 Pa氧气整体作为研究对象，设气压降至p3＝1.0× 106 Pa时氧气的体积为V，用气过程是等温变化，根据玻意耳定律得p2V0＝p3V 解用所去得以气用V＝体去56的气V体体0 积的为质量ΔV与＝原56V来0－气V体0＝总51质V量0 之比为Δmm＝ρρΔVV＝ΔVV＝16。
法二保持气体温度不变，降压前气体体积为V2，压强为p2＝p1＝1.2 atm，降压后压强减小为p3＝1.0 atm，气体体积增大为V3，由玻意耳定律有 p1V2＝p3V3 同时ρ2V2＝ρ3V3 联立解得ρ3≈1.18 kg/m3。答案 1.18 kg/m3

变质量问题(打气、分装、漏气、抽气)

变质量问题：分装、打气、漏气、抽气一、变质量问题转化为定质量问题的方法1.充气问题:向球、轮胎等封闭容器中充气选择容器内原有气体和即将打入的气体作为研究对象。

2.抽气问题:从容器内抽气的过程中,容器内的气体质量不断减小。

分析时,将每次抽气过程中抽出的气体和剩余气体作为研究对象。

3.分装问题:将一个大容器里的气体分装到多个小容器中，把大容器中的气体和多个小容器中的气体看成整体来作为研究对象。

4.漏气问题:容器漏气过程中气体的质量不断发生变化，选容器内剩余气体和漏出气体为研究对象。

二针对训练1．容积为20L的钢瓶充满氧气后，压强为150atm，打开钢瓶的阀门让氧气同时分装到容积为5L的小瓶中，若小瓶原来是抽空的，小瓶中充气后压强为10atm，分装过程中无漏气，且温度不变，那么最多能分装CA．4瓶B．50瓶C．56瓶D．60瓶2．一只两用活塞气筒的原理如图所示（打气时如图甲所示，抽气时如图乙所示），其筒内体积为V，现，已知气筒和容器导热将它与另一只容积为V的容器相连接，开始时气筒和容器内的空气压强为p性良好，当分别作为打气筒和抽气筒使用时，活塞工作n次后，在上述两种情况下，容器内的气体压强分别为D3．小张开车出差，汽车某个轮胎的容积为20L，在上高速前检验胎压为，此时车胎的温度为27℃，在经过几个小时的行驶进入服务区后，小张发现该轮胎有漏气现象，检测得出胎压变化为2atm，此时轮胎内气体的温度为87℃。

（1）求车胎漏出气体的质量占原来气体质量的比例；（2）求车胎温度恢复到27℃时车胎内气体的压强；（不考虑此过程的漏气和轮胎体积的变化）内有温度调节器，以便调节球内空气的温度，使气球可以上升或下降，设气球的总体积Ｖ０＝500ｍ（球（3）补胎后，在第（2）的基础上给轮胎打气，假设每次打入气体的体积为，压强为 1atm ，温度为27℃，打多少次能使车胎内气体压强恢复到。

【答案】（1）（2）（3）50 次【解析】（1）对原来气体由理想气体状态方程，其中，代入数据可得，漏出的气体占总体积的（2）对轮胎内剩余的气体，由理想气体状态方程，其中，解得；（3），解得 n=50 次；4．某热气球的球囊体积 V 1=×103m 3。

物理变质量气体问题

物理变质量气体问题
物理变质量气体问题涉及到理解气体的物理性质和物态变化。

在物理学中，气体是一种无定形的物质，其分子间距离很大，分子之间的相互作用力很小，因此气体具有可压缩性、可扩散性、可溶性、可混合性等特性。

气体的质量是由其分子的质量、数量和速度所决定的。

在常温常压下，气体的体积和压强呈反比例关系，即波义尔定律。

而根据理想气体状态方程PV=nRT（P表示压强，V表示体积，n表示摩尔数，R表示气体常量，T表示温度），可以计算出气体的物理性质。

在物理变质量气体问题中，一个常见的问题是气体的物质量如何变化。

在理想气体的条件下，气体的质量不会改变。

但是在实际情况下，气体的物质量可能会发生变化。

例如在气体化学反应中，气体的物质量会因为反应而减少或增加。

此外，在气体升华、凝固和融化等相变过程中，气体的物质量也会发生变化。

总之，物理变质量气体问题需要考虑气体的物理性质和物态变化，以及气体化学反应等因素的影响。

通过理解和运用气体状态方程等相关知识，可以较好地解决这些问题。

高中物理之求解气体变质量问题的方法

高中物理之求解气体变质量问题的方法在利用气体的状态方程解题时，每个方程的研究对象都是一定质量的理想气体，但是在有些问题中，气体的质量可能是变化的。

下面来谈谈求解这类问题的方法。

一、恰当选取研究对象，将“变质量问题”转化为“定质量问题”运用理想气体状态方程解决问题时，首先要选取一定质量的理想气体作为研究对象。

对于状态发生变化过程中，气体质量发生变化的问题，如充气，漏气等，如何选择适当的研究对象，将成为解题的关键。

图1（a）例1、如图1（a）所示，一容器有孔与外界相通，当温度由300K升高到400K对，容器中溢出的气体质量占原来的百分之几？解法一：选取气体温度为300K时容器中的气体作为研究对象，当温度升高后，有一部分气体溢出，我们假设溢出的部分被一个“没有弹性可以自由扩张的气囊”装着，如图1（b）。

这样，当气体温度升高后，容器中的气体与“囊”中的气体质量之和便与初始状态相等。

于是，将“变质量问题”转化成了“定质量问题”。

由于本题压强未发生变化，状态参量列出如下：初状态：末状态：由盖吕萨克定律可知：得，则溢出的气体质量与原来总质量之比为：。

图1（c）解法二：选取气体温度为400K时容器中剩余的气体作为研究对象。

设所选对象在300K时的体积为，如图1（c）示。

以温度为300K时所选对象的状态为初状态，以温度为400K 时所选对象的状态为末状态，则：初状态：末状态：由盖吕·萨克定律可知：，说明最后剩余部分气体，在温度为300K时占总体积的75%，则溢出部分的气体占原来总质量的25%。

二、利用理想气体状态方程的推论，求解“变质量问题”一定质量的理想气体（），若分成n个状态不同的部分，则。

在利用此推论求解“变质量问题”时，要注意初状态的气体质量与末状态的各部分气体质量之和相等。

例2、潜水艇的贮气筒与水箱相连。

当贮气筒中的空气压入水箱后，水箱便排出水，使潜水艇浮起。

某潜水艇贮气筒的容积是，贮有压强为的压缩空气。

素养提升5 气体变质量问题

(2)判断在负压排风净化系统启用过程中剩余气体是吸热还是放热,并简述原因。
25
素养提升5 气体变质量问题
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素养提升5 气体变质量问题
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(2)抽气过程剩余气体的温度升高, 内能增加,ΔU>0,剩余气体体积增大对外做功, W<0, 由热力学第一定律ΔU=W+Q
可知Q=ΔU-W>0
气体从外界吸收热量。
强为1atm 。问最多能分装多少瓶?(设分装过程中无漏气,且温度不变)
【答案】34瓶
17
素养提升5 气体变质量问题来自返回目录【解析】设最多能分装N个小钢瓶,并选取氧气瓶中的氧气和N个小钢瓶中的氧气整体为研究对象。按题设,分装前后温度T不变。
分装前整体的状态
p1 =30 atm,V1=20 L
p 2=1 atm,V2=5NL 分装后整体的状态
前后容器内的气体质量发生改变。
因此求解这类题的一个难点是正确找出变化
的研究对象, 即把变质量问题
转化为
问题来求解。
质量不变
定质量
5
素养提升5 气体变质量问题
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考向❶ 充气问题[热点]
◎典型例题
1. (2021年保定检测)一个足球的容积V=2.5L 。用打气筒给这个足球打气,每打一次都把体积为V0 =125mL,压强与大气压相同、温度与环境温度相同的气体打进足球内。如果在打气前足球就已经是球形且其内部气体的压强与大气压相同。已知外
【答案】 (1)1.44×107 Pa (2)556个
20
素养提升5 气体变质量问题
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21
素养提升5 气体变质量问题
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◎典型例题

2025高考物理总复习充气、抽气、灌气、漏气模型

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。
程为p1(V+nV0)=p2V2。若初态时内外气体压强不同,则体积不等于内外气
体体积之和,状态方程应为p1V+np1'V0=p2V2。
抽气与充气问题不太一样——灵活选取研究对象是解决这类问题的关键。
另外,状态方程分态形式的应用也是解决充气和抽气问题的快捷方法。
题型三
灌气模型
典题3 某南方医院从北方购置了大钢瓶氧气(如图所示),每个钢瓶内体积
1 0
则由理想气体状态方程得
1
解得
=
3
3
103
V=102 V0>V0
余
所以烧瓶漏气,剩余空气的质量与原来空气质量的比值为 =
总
0

=
102
。
103
等质量问题,可用理想气体状态方程求解。
题型一
充气模型
典题1 为保障师生在校的健康安全,某校校医室制定了师生返校后的消杀方案,
对课室、图书馆、饭堂等场所进行物表与空气消毒。该方案利用如图所示的便
携式消毒器,桶内消毒液上方用塞子密封了一定质量的理想气体,初始体积为1 L。
使用时利用打气筒进行打气,封闭气体压强达到1.5p0时,即可把消毒液以雾化的
(2)在南方医院时,设大钢瓶内氧气由状态p2、V2等温变化为停止分装时的
状态p3、V3

气体变质量问题汇总

气体变质量问题汇总分析变质量问题时，我们可以通过选择合适的研究对象，将其转化为一定质量的气体问题，然后利用气体实验定律或理想气体状态方程来解决。

常见的变质量问题包括打气问题、抽气问题、灌气问题、漏气问题和气体混合问题。

打气问题是一个典型的变质量气体问题，我们可以选择球内原有气体和即将充入的气体作为研究对象，将充气过程中的气体质量变化问题转化为定质量气体的状态变化问题。

抽气问题中，内的气体质量不断减小，属于变质量问题。

我们可以将每次抽气过程中抽出的气体和剩余气体作为研究对象，质量不变，故抽气过程可以看做是等温膨胀过程。

灌气问题是将一个大里的气体分装到多个小中的问题。

我们可以将大中的剩余气体和多个小中的气体视为整体作为研究对象，将变质量问题转化为定质量问题。

漏气问题中，漏气过程中气体的质量不断发生变化，属于变质量问题。

如果我们选内剩余气体和漏出气体整体作为研究对象，便可使问题变成一定质量气体的状态变化，可用理想气体的状态方程求解。

气体混合问题是两个或两个以上的气体混合在一起的过程，也是变质量气态变化问题。

通过巧妙的选取研究对象及一些中间参量，我们可以把变质量问题转化为定质量问题来处理。

在解决变质量问题时，我们可以利用克拉珀龙方程，其方程为pV=nRT。

这个方程有四个变量：p是指理想气体的压强，V为理想气体的体积，n表示气体物质的量，而T则表示理想气体的热力学温度；还有一个常量：R为理想气体常数，对任意理想气体而言，R是一定的，约为8.31J/（mol·K）。

（补充分太式，密度式写法）举个例子，我们考虑一个太阳能空气集热器，开始时内部封闭气体的压强为p，经过太阳曝晒，气体温度由T＝300 K升至T1＝350 K。

首先，我们可以利用查理定律得到气体压强的变化。

其次，我们可以保持气体温度不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到p，然后求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值。

最后，我们需要判断在抽气过程中剩余气体是吸热还是放热，并简述原因。