第二章 专题：气体变质量问题 课件-2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

专题：气体变质量问题 通过打气、漏气、抽气等实际问题分析，学会变质量气体问题的处理方法。 例题1：足球的容积为V=2.5L。用打气筒给足球打气，每次都把体积为V0=125mL的空气打进足球内。如果在打气前足球就已经是球形并且里面的压强与大气压相同，打了n=20次后足球内部空气的压强是大气压的多少倍？（大气压为P0） 解：由玻意耳定律： P0V＋P0nV0＝PV 代入数据解得： P=2P0 打气后压强是大气压的2倍 将变质量问题变成定质量问题： 将打进容器内的气体和容器内原有的气体为研究对象，视为气体的初始状态，汇总后为气体的末状态，这样总气体质量前、后相同（质量保持不变） 练习：用打气筒将压强为P0=1atm的空气打进自行车轮胎内，如果每次打入空气体积V0=500cm3，轮胎的容积为V=3L，原来压强P=1.5atm。现要使轮胎内压强变为P/=4atm，若用这个打气筒给自行车轮胎打气，则要打气次数为（ ） A.10 B.15 C.20 D.25 B 如果打气时每一次打入的空气质量、体积和压强不相同： 例如：将若干部分(p1，V1，m1)、(p2，V2，m2)、…、(pn、Vn、mn)，合并成(p，V，m)的一部分， 满足: m1＋m2＋…＋mn＝m p1V1＋p2V2＋…＋pnVn＝pV 练习：容积V＝20 L的钢瓶充满氧气后，压强p＝30atm，打开钢瓶阀门，让氧气分装到容积为V′＝5 L的小瓶中去(小瓶子已抽成真空)．分装完成后，每个小钢瓶的压强p′＝2 atm.在分装过程中无漏气现象，且温度不变，那么最多可能装的瓶数是(　　) A．4瓶　　B．50瓶 C．56瓶 D．60瓶 C 解：由玻意耳定律： PV＝P/V＋P/nV/ 代入数据得：n=56 瓶 分装气体就是充气的逆过程，解决方法与充气相同。 例题2：某个容器的容积是V1=10L，所装气体的压强是P1=2×106Pa。如果温度保持不变，把容器的开关打开以后，经过足够长时间，容器里剩下的气体是原来的百分之几？(大气压P0=1.0×105Pa) P1 V1 P2 V2 等温膨胀 解：P2 = P0 = 1.0×105 Pa 由玻意耳定律：P1V1＝P2V2 容器里剩下的气体与原来比值 容器里剩下的气体是原来的5% 将变质量问题变成定质量问题： 容器漏气过程中气体的质量不断发生变化，属于变质量问题。如果选容器内剩余气体和漏出的气体组成的整体为研究对象，便可使问题变成一定质量的气体的状态变化问题。 练习：消防员在火灾现场发现一个容积为V0的废弃氧气罐，经检测，内部封闭气体压强为1.2P0，为消除安全隐患，消防员拟用下面处理方案：保持罐内气体温度不变，缓慢放出一部分气体，使气体压强降为P0，求氧气罐内剩余气体的质量与原来总质量之比。 解：以全部气体为研究对象，由玻意耳定律得 p1V0＝p0V V＝1.2V0 则剩余气体的质量与原来总质量之比 例题3:用容积为∆V的活塞式抽气机对容积为V0的容器中的气体抽气。设容器中原来气体压强为P0，抽气过程中气体温度不变。求抽气机的活塞抽动n次后，容器中剩余气体的压强Pn为多大？ V0 b a ∆V 例题3:用容积为∆V的活塞式抽气机对容积为V0的容器中的气体抽气。设容器中原来气体压强为P0，抽气过程中气体温度不变。求抽气机的活塞抽动n次后，容器中剩余气体的压强Pn为多大？ V0 b a ∆V 解：第一次抽气: 第二次抽气: 第n次抽气: 将变质量问题变成定质量问题 从容器内抽气的过程中，容器内的气体质量不断减小，这属于变质量的问题。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等温膨胀过程。 练习:恒温室内有容积为V=100L的储气钢瓶，钢瓶中装有压强为P0气体，现使用两种方式抽取钢瓶中气体，第一种方式使用大抽气机，一次缓慢抽取V1=10L气体，第二种方式使用小抽气机，缓慢抽两次，每次抽取V2=5L气体. 求： (1)第一种方式抽气后钢瓶内气体的压强P1 (2)第二种方式抽气后钢瓶内气体的压强P2 解：(1)由P0V=P1(V+V1) 解得 (2)由P0V=P2/(V+V2)解得 第二次抽取，由P2/V=P2(V+V2) 解得 练习：（2020高考全国）甲、乙两个储气罐储存有同种气体。甲罐容积为V，罐中气体压强为P；乙罐的容积为2V，罐中气体压强为0.5P。现通过连接两罐的细管把甲罐中部分气体调配到乙罐中去，两罐中气体温度相同且保持不变，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。 解：（1）由玻意耳定