素养提升5 气体变质量问题

专题五

近代物理

、振动与波动

、光学

、热学素养提升5

气体变质量问题01考点·解读梳理02

考向·逐一突破素养提升5

气体变质量问题◎考点解读返回目录4素养提升5

气体变质量问题

返回目录◎教材回归1.理想气体实验定律的研究对象必须是一定量

的封闭气体,

即质量不变的气体。2.充气、抽气、漏气、分装这类问题,

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。已知外界环境温度t0=27℃,外界大气压p0=1.0×105Pa。(1)不考虑足球内气体的温度变化及足球容积变化,求打气4次后,足球内气体的压强。(2)若某次打气结束后,足球的容积比原来增大了1%,足球内气体的压强变为2×105Pa,素养提升5

气体变质量问题温度升高至30℃,求打气的次数。

返回目录6素养提升5

气体变质量问题返回目录7【技巧点拨】充气问题的求解方法设想将充进容器内的气体用一个无形的弹性口袋收集起来,那么当我们取容器和口袋内的全部气体为研究对象时,这些气体状态不管怎样变化,其质量总是不

变的

。这样,就将变质量问题转化为定质量问题。【易错提醒】求解气体中的变质量问题时,选取的研究对象一定要把变化前后都包括进去,否则质量变化,实验定律不再适用。素养提升5

气体变质量问题

返回目录82.[2021年广东卷,T15(2)]为方便抽取密封药瓶里的药液,护士一般先用注射器注入少量气体到药瓶里后再抽取药液,如图所示。某种药瓶的容积为0.9mL,内装有0.5mL的药液,瓶内气体压强为1.0×105Pa。护士把注射器内横截面积为0.3cm2、长度为0.4cm、压强为1.0×105Pa的气体注入药瓶,若瓶内外温度相同且保持不变,气体视为理想气体,求此时药瓶内气体的压强。素养提升5

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返回目录9【答案】

1.3×105

Pa【解析】根据玻意耳定律有p1V1+p2V2

=p3V3上式中p1

=p2

=1×105

Pa,V1

=0.9mL

-0.5mL

=0.4ml,V2

=0.3×0.4mL

=0.12mL,V3

=V1解得p3

=1.3×105

Pa。素养提升5

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返回目录10气体变质量问题考向❷抽气问题[重点]◎典型例题素养提升5返回目录11素养提升5

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返回目录【技巧点拨】抽气问题的求解方法用抽气筒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,其解决方法同充气问题类似,假设把每次抽出的气体包含在气体变化的始末状态中,即把变质量问题转化为定质量问题。144.(2021年邯郸二模)如图所示,A.B是两只容积为V的容器,C是用活塞密封的气筒,它的工作体积为0.5V,C与A.B通过两只单向进气阀a、b相连,当气筒抽气时a打开、b关闭,当气筒打气时b打开、a关闭。最初A.B两容器内气体的压强均为大气压强p0,活塞位于气筒C的最右侧。(气筒与容器间连接处的体积不计,气体温度保持不变)(1)求以工作体积完成第一次抽气结束后气筒C内气体的压强p1。(2)现在让活塞以工作体积完成抽气、打气各2次后,求A.B容器内的气体压强之素养提升5

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返回目录15比。素养提升5

气体变质量问题返回目录165.(改编)某容积为20L的氧气瓶里装有30atm的氧气,现把氧气分装到容积为5L的小钢瓶中,使每个小钢瓶中氧气的压强为4atm,如每个小钢瓶中原有氧气压强为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瓶气体变质量问题考向❸素养提升5◎典型例题分装问题[重点]

返回目录17【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

=30atm,V1

=20

Lp2

=1atm,V2

=5NL分装后整体的状态p1

"=p2

"=4atm,V1

"=20L,V2

"=5NL由此有分类式p1V1+p2V2

=p1

"V1

"+p2

"V2

"代入数据解得N=34.7,取34瓶。素养提升5

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返回目录18【技巧点拨】分装问题的求解方法将一个大容器里的气体分装到多个小容器中的问题,可以把大容器中的气体和多个小容器中的气体看作整体作为研究对象,将变质量问题转化为定质量问题

。【易错提醒】分装后,氧气瓶中剩余氧气的压强p1

"应大于或等于小钢瓶中氧气应达到的压强p2

",

即p1

"≥p2

",但通常取p1

"=p2

"。千万不能认为p1

"=0,

因为通常情况下不可能将氧气瓶中的氧气全部灌入小钢瓶中。素养提升5

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返回目录196.(2021年张家口模拟)武汉疫情期间,从辽宁调入一大批钢瓶氧气,每个钢瓶容积为40L,在辽宁测得氧气压强为1.2×107Pa,环境温度为-23℃,长途运输到武汉方舱医院时,当地医院室内温度27℃(钢瓶的热胀冷缩可以忽略)。现使用其中一个大钢瓶,对容积5L小钢瓶缓慢分装,小钢瓶分装前内部可视为真空,分装后每个小钢瓶压强为2×105Pa,要求大钢瓶内压强降到5×105Pa时就停止分装,在分装过程中大小钢瓶温度均保持不变。问:(1)到达武汉方舱医院后大钢瓶内氧气的压强为多少?(2)一大钢瓶氧气可分装多少个小钢瓶供病人使用?【答案】(1)1.44×107Pa(2)556个20素养提升5

气体变质量问题

返回目录素养提升5

气体变质量问题返回目录217.[2021年河北卷,T15(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3.0×103Pa。(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1.0×105Pa。气体变质量问题考向❹素养提升5◎典型例题漏气问题[重点]

返回目录22素养提升5

气体变质量问题返回目录23【技巧点拨】漏气问题的求解方法容器漏气过程中气体的质量不断发生变化,不能用理想气体状态方程求解。如果选容器内剩余气体为研究对象,可将变质量问题转化为定质量问题。素养提升5

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返回目录248.(2021年衡水二模)负压救护车是应对新冠肺炎疫情的重点需求物资之一,被业内称为“移动的N95口罩”。所谓负压,就是通过负压排风净化装置,使车内气压低于车外,空气在自由流动时只能由车外流向车内,而且负压救护车还能将车内的空气进行无害化处理后排出,避免更多的人感染,在救治和转运患有传染病等特殊疾病的病人时可以最大限度地减少医务人员交叉感染的概率。若已知某负压救护车内部空间体积V=12m3,启用前车内温度t1=-3℃,外界大气压强为p0=1.01×105Pa,启用后,某时刻监测到车内温度t2=27℃,负压为-15Pa(指车内与外界大气压p0的差值)。(1)请估算负压排风净化系统启用后,负压救护车内部空间减少的气体质量与启用前内部空间气体总质量的比值。(2)判断在负压排风净化系统启用过