专题 ：理想气体的变质量问题的处理方法 导学案 -2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

专题：理想气体的变质量问题的处理方法 【教学目标】 1学会把变质量问题转化为定质量问题。 2.会分析题目情景,运用基本知识解决问题。 【教学过程】 1、 复习回顾 2、 新课教学 （一）、作业讲解：理想气体的图像问题 （二）、变质量问题处理方法 方法一：化变质量为恒质量——等效的方法 充气问题：原有的气+充入的气=后来的气 抽气问题：原有的气=抽出的气+剩余的气 典例分析1：一只两用活塞气筒的原理图如图所示(打气时如图甲所示，抽气时如图乙所示)，其筒内体积为V0，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p0，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p0) 训练1：热等静压设备广泛用于材料加工中。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 m3，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 m3，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。求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强； 方法二：应用密度方程 一定质量的气体，若体积发生变化，气体的密度也随之变化，由于气体密度 ，故将气体体积代入状态方程并化简得：． 此方程是由质量不变的条件推导出来的，但也适用于同一种气体的变质量问题；当温度不变或压强不变时，由上式可以得到：和，这便是玻意耳定律的密度方程和盖·吕萨克定律的密度方程． 典例分析3.一高压舱内气体的压强为1.2个大气压，温度为17℃，密度为1.46 kg/m3。 (1)升高气体温度并释放出舱内部分气体以保持压强不变，求气体温度升至27℃时舱内气体的密度; (2)保持温度27℃不变，再释放出舱内部分气体使舱内压强降至1.0个大气压，求此时舱内气体的密度。 方法三:应用克拉珀龙方程 其方程为。这个方程有4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，R=8.31J/mol.K=0.082atm.L/mol.K。 典例分析4：中医拔罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上，进而治疗某些疾病。常见拔罐有两种，火罐是下端开口；抽气拔罐是下端开口，上端留有抽气阀门。使用火罐时，先加热罐中气体，然后迅速按到皮肤上，自然降温后火罐内部气压低于外部大气压，使火罐紧紧吸附在皮肤上。抽气拔罐是先把罐体按在皮肤上，再通过抽气降低罐内气体压强。某次使用火罐时，罐内气体初始压强与外部大气压相同，温度为450 K，最终降到300 K，因皮肤凸起，内部气体体积变为罐容积的。若换用抽气拔罐，抽气后罐内剩余气体体积变为抽气拔罐容积的，罐内气压与火罐降温后的内部气压相同。罐内气体均可视为理想气体，忽略抽气过程中气体温度的变化。求应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值。 方法四: 应用理想气体分态式方程 若理想气体在状态变化过程中，质量为m的气体分成两个不同状态的部分，或由若干个不同状态的部分的同种气体的混合，则应用克拉珀龙方程易推出： 上式表示在总质量不变的前提下，同种气体进行分、合变态过程中各参量之间的关系，可谓之“分态式”状态方程。 典例分析5： .如图所示，两个充有空气的容器A、B，以装有活塞栓的细管相连通，容器A浸在温度为的恒温箱中，而容器B浸在的恒温箱中，彼此由活塞栓隔开。容器A的容积为，气体压强为；容器B的容积为，气体压强为，求活塞栓打开后，气体的稳定压强是多少？ 【课堂检测】： 1：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P1=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 2：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 3：一个容积为2V0的钢瓶中，装有压强为P0的氧气，在恒温状态下用容积为V0的抽气筒抽气，则抽气4次后钢瓶中氧气的压