第二章　气体、固体和液体 专题 变质量问题-高中物理人教版选择性必修3(共20张PPT)

(共20张PPT)
第二章　气体、固体和液体
专题：变质量问题
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。
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
向球或轮胎中充气是一个典型的气体变质量的问题。只要选择球或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变质量气体问题转化为定质量气体的状态变化问题。
观察与思考
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。
3.罐气(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，可以把大容器中剩余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。
4.漏气问题
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掉的气体整体为研究对象，便可使“变质量”问题转化成“定质量”问题。
把压强、体积、温度分别为p1、V1、T1，p2、V2、T2，…的几部分理想气体进行混合。
思考与讨论
答案　由质量守恒可知，混合后的总摩尔数为n＝n1＋n2＋…
1.(2021·山东卷)血压仪由加压气囊、臂带，压强计等构成，如图所示。加压气囊可将外界空气充入臂带，压强计示数为臂带内气体的压强高于大气压强的数值，充气前臂带内气体压强为大气压强，体积为V；每次挤压气囊都能将60 cm3的外界空气充入臂带中，经5次充气后，臂带内气
体体积变为5V，压强计示数为150 mmHg。已知大气压强等于750 mmHg，气体温度不变。忽略细管和压强计内的气体体积。则V等于
A.30 cm3 B.40 cm3
C.50 cm3 D.60 cm3
√
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
故选D。
2.大气压强p0＝1.0×105 Pa。某容器的容积为V0＝20 L，装有压强为p1＝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容器内气体的质量之比为
A.1∶19 B.1∶20 C.2∶39 D.1∶18
√
由玻意耳定律得p1V0＝p0V0＋p0V，因V0＝20 L，则V＝380 L，即容器中剩余20 L压强为p0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
√
√
每次抽气后容器中气体的体积都会变成V0，所以不可能三次抽完容器中的气体，A错误；
4.(2022·河北名校联盟联考)某地医疗物资紧缺，需要从北方调用大批大钢瓶氧气，每个大钢瓶的容积为50 L，在北方时测得大钢瓶内氧气压强为1.3×107 Pa，温度为0 ℃，长途运输到南方医院检测时测得大钢瓶内氧气压强1.4×107 Pa。在医院实际使用时，先用抽气机给真空小钢瓶缓慢分装，然后供病人使用，小钢瓶容积为10 L，分装后每个小钢瓶内氧气压强为3×105 Pa，要求大钢瓶内压强降到2×105 Pa的临界压强时就停止分装。不计运输过程中和分装过程中氧气的泄漏，分装过程中温度保持不变，取T＝t＋273 K。求：
(1)在南方医院检测时钢瓶所处环境温度为多少摄氏度；
答案　21 ℃　
气体的初状态压强为p0＝1.3×107 Pa，温度为T0＝273 K；气体末状态的压强为p1＝1.4×107 Pa，大钢瓶内气体体积不变，
可得T1＝294 K
则在南方医院检测时钢瓶所处环境温度为t＝(294－273) ℃＝21 ℃
(2)一大钢瓶可分装多少小瓶供病人使用。
答案　230个
根据题意有，气体原来的体积为V1＝50 L，气体分装后的一个小瓶的体积为V2＝10 L，气体分装后的一个小瓶的气体压强为p2＝3×105 Pa，大钢瓶内剩余气体的压强为p3＝2×105 Pa，大钢瓶内剩余气体的体积为V3＝50 L。
设一个大钢瓶可分装n个小瓶供病人使用，根据玻意耳定律有
p1V1＝np2V2＋p3V3
解得n＝230个
故一个大钢瓶可分装230个小瓶供病人使用。
5.(2020·山东卷)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，如图所示，左侧为火罐，下端开口；右侧为抽气拔罐，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。
设火罐内气体初始状态参量分别为p1、T1、V1，温度降低后状态参量分别为p2、T2、V2，罐的容积为V0，由题意知
代入数据得p2＝0.7p0 ③
对于抽气拔罐，设初态气体状态参量分别为p3、V3，末态气体状态参量分别为p4、V4，罐的容积为V0′，
由题意知p3＝p0、V3＝V0′、p4＝p2 ④
由玻意耳定律得p3V3＝p4V4
则有p0V0′＝p2V4 ⑤
联立③⑤式，代入数据得
设抽出的气体的体积为ΔV，由题意知
故应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值为
联立⑥⑦⑧式，代入数据得