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1、第14點(diǎn) 氣體變質(zhì)量問題的處理
分析變質(zhì)量問題時(shí),可以通過巧妙選擇合適的研究對(duì)象,使這類問題轉(zhuǎn)化為一定質(zhì)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(gè)典型的氣體變質(zhì)量的問題.只要選擇球內(nèi)原有氣體和即將打入的氣體作為研究對(duì)象,就可以把充氣過程中的氣體質(zhì)量變化的問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量氣體的狀態(tài)變化問題.
2.抽氣問題
從容器內(nèi)抽氣的過程中,容器內(nèi)的氣體質(zhì)量不斷減小,這屬于變質(zhì)量問題.分析時(shí),將每次抽氣過程中抽出的氣體和剩余氣體作為研究對(duì)象,質(zhì)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(gè)大容器中的氣體分裝到多個(gè)小容器中的問題也是一個(gè)典型
2、的變質(zhì)量問題.分析這類問題時(shí),可以把大容器中的氣體和多個(gè)小容器中的氣體看做是一個(gè)整體來作為研究對(duì)象,可將變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題.
4.漏氣問題
容器漏氣過程中氣體的質(zhì)量不斷發(fā)生變化,屬于變質(zhì)量問題,不能用理想氣體狀態(tài)方程求解.如果選容器內(nèi)剩余氣體為研究對(duì)象,便可使問題變成一定質(zhì)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(duì)點(diǎn)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(gè)小鋼瓶中氧氣的壓強(qiáng)為5 atm,如果每個(gè)小鋼瓶中原有氧氣的壓強(qiáng)為1 atm,問共能分裝多少瓶?(設(shè)分裝過程中無漏氣,且溫度不變)
解題指導(dǎo) 設(shè)能夠分裝n
3、個(gè)小鋼瓶,則以氧氣瓶中的氧氣和n個(gè)小鋼瓶中的氧氣整體為研究對(duì)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(diǎn)撥 1.對(duì)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(gè)整體來研究;2.分裝后,瓶中剩余氣體的壓強(qiáng)p1′應(yīng)大于或等于小鋼瓶中應(yīng)達(dá)到的壓強(qiáng)p2′,通常情況下取
4、壓強(qiáng)相等,但不能認(rèn)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(xiàn)用打氣筒給它打氣,已知打氣筒的容積為V0=1 L,要使胎內(nèi)氣體壓強(qiáng)達(dá)到p2=2.5 atm,應(yīng)至少打多少次氣?(設(shè)打氣過程中輪胎容積及氣體溫度維持不變,大氣壓強(qiáng)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(nèi)氣體質(zhì)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(duì)象.設(shè)打氣次數(shù)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(nèi)壓縮氣體的溫度為27 °C,壓強(qiáng)是20 atm,從筒內(nèi)放出一半質(zhì)量的氣體后,并使筒內(nèi)剩余氣體的溫度降低到12 °C,求剩余氣體的壓強(qiáng)為多大?
答案 9.5 atm
解析 以筒內(nèi)剩余氣體為研究對(duì)象,它原來占有整個(gè)筒容積的一半,后來充滿整個(gè)筒,設(shè)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(jù)理想氣體狀態(tài)方程:=
得:p2== atm=9.5 atm.