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1、第14點 氣體變質量問題的處理
分析變質量問題時,可以通過巧妙選擇合適的研究對象,使這類問題轉化為一定質量的氣體問題,用理想氣體狀態(tài)方程求解.
1.充氣問題
向球、輪胎中充氣是一個典型的氣體變質量的問題.只要選擇球內原有氣體和即將打入的氣體作為研究對象,就可以把充氣過程中的氣體質量變化的問題轉化為定質量氣體的狀態(tài)變化問題.
2.抽氣問題
從容器內抽氣的過程中,容器內的氣體質量不斷減小,這屬于變質量問題.分析時,將每次抽氣過程中抽出的氣體和剩余氣體作為研究對象,質量不變,故抽氣過程可看做是等溫膨脹的過程.
3.灌氣問題
將一個大容器中的氣體分裝到多個小容器中的問題也是一個典型
2、的變質量問題.分析這類問題時,可以把大容器中的氣體和多個小容器中的氣體看做是一個整體來作為研究對象,可將變質量問題轉化為定質量問題.
4.漏氣問題
容器漏氣過程中氣體的質量不斷發(fā)生變化,屬于變質量問題,不能用理想氣體狀態(tài)方程求解.如果選容器內剩余氣體為研究對象,便可使問題變成一定質量的氣體狀態(tài)變化的問題,可用理想氣體狀態(tài)方程求解.
對點例題 某容積為20 L的氧氣瓶中裝有30 atm的氧氣,把氧氣分裝到容積為5 L的小鋼瓶中,使每個小鋼瓶中氧氣的壓強為5 atm,如果每個小鋼瓶中原有氧氣的壓強為1 atm,問共能分裝多少瓶?(設分裝過程中無漏氣,且溫度不變)
解題指導 設能夠分裝n
3、個小鋼瓶,則以氧氣瓶中的氧氣和n個小鋼瓶中的氧氣整體為研究對象,分裝過程中溫度不變,遵守玻意耳定律.
分裝前:氧氣瓶中氣體狀態(tài)p1=30 atm,V1=20 L;
小鋼瓶中氣體狀態(tài)p2=1 atm,V2=5 L.
分裝后:氧氣瓶中氣體狀態(tài)p1′=5 atm,V1=20 L;
小鋼瓶中氣體狀態(tài)p2′=5 atm,V2=5 L.
由p1V1+np2V2=p1′V1+np2′V2得
n==瓶=25瓶.
答案 25
技巧點撥 1.對于氣體的分裝,可將大容器中和所有的小容器中的氣體看做一個整體來研究;2.分裝后,瓶中剩余氣體的壓強p1′應大于或等于小鋼瓶中應達到的壓強p2′,通常情況下取
4、壓強相等,但不能認為p1′=0,因通常情況下不可能將瓶中氣體全部灌入小鋼瓶中.
1.一只輪胎容積為V=10 L,已裝有p1=1 atm的空氣.現用打氣筒給它打氣,已知打氣筒的容積為V0=1 L,要使胎內氣體壓強達到p2=2.5 atm,應至少打多少次氣?(設打氣過程中輪胎容積及氣體溫度維持不變,大氣壓強p0=1 atm)( )
A.8次 B.10次
C.12次 D.15次
答案 D
解析 本題中,胎內氣體質量發(fā)生變化,選打入的和原來的氣體組成的整體為研究對象.設打氣次數為n,則V1=nV0+V,由玻意耳定律,p1V1=p2V,解得n=15次,故選D.
2.貯氣筒內壓縮氣體的溫度為27 °C,壓強是20 atm,從筒內放出一半質量的氣體后,并使筒內剩余氣體的溫度降低到12 °C,求剩余氣體的壓強為多大?
答案 9.5 atm
解析 以筒內剩余氣體為研究對象,它原來占有整個筒容積的一半,后來充滿整個筒,設筒的容積為V,則
初態(tài):p1=20 atm,V1=V,T1=(273+27) K=300 K;
末態(tài):p2=? V2=V,T2=(273+12) K=285 K
根據理想氣體狀態(tài)方程:=
得:p2== atm=9.5 atm.