高考物理一轮复习课件第十五章专题强化理想气体的变质量问题

第十五章物理

热学第82课时专题强化：理想气体的变质量问题目标要求1.能够通过合理选择研究对象，将充气、抽气、灌装、漏气等变质量问题转化为一定质量的气体问题，培养建模能力。2.能够解决混合气体问题，培养科学思维能力。1.充气问题选择原有气体和即将充入的气体整体作为研究对象，就可把充气过程中气体质量变化问题转化为定质量气体问题。2.抽气问题选择每次抽气过程中抽出的气体和剩余气体整体作为研究对象，抽气过程可以看成质量不变的等温膨胀过程。3.灌气分装把大容器中的剩余气体和多个小容器中的气体整体作为研究对象，可将变质量问题转化为定质量问题。4.漏气问题选容器内剩余气体和漏出气体整体作为研究对象，便可使漏气过程中气体质量变化问题转化为定质量气体问题。

(来自教材改编)一个足球的容积是2.5L。用打气筒给这个足球打气，每打一次都把体积为125mL、压强与大气压相同的气体打进足球内。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，打气过程中温度保持不变，气体视为理想气体，打了20次后足球内部空气的压强是大气压的多少倍？例1答案

2倍

现代瓷器的烧制通常采用电热窑炉。如图是窑炉的简图，上方有一单向排气阀，当窑内气压升高到2.4p0(p0为大气压强)时，排气阀才会开启。某次烧制过程，初始时窑内温度为27℃，窑内气体体积为V0，压强为p0。(1)求窑内温度为387℃时窑内气体的压强；例2答案

2.2p0

(2)求窑内温度为927℃时，排出气体质量与窑内原有气体质量的比值。

充入气体或排出气体属于变质量问题，一般选充入后或排出前所有气体为研究对象，把变质量转化为一定质量的理想气体进行研究，从而直接应用气体实验定律列方程求解。求充入或排出气体的质量与总质量之比，也就是求充入或排出气体的体积与总体积之比。总结提升

现有一辆气罐车，车上气罐能承受的最大压强是33p0，某次在温度为7℃时，该气罐内部气体的压强为21p0，已知该气罐的容积为V，p0为大气压强，且T=(273+t)K，求：(1)该气罐能够承受的最大温度；例3答案

167℃

(2)在温度为7℃时，用该气罐给体积为0.01V的气瓶充气，充好气后气瓶的压强为10p0，充气过程温度不变，能充多少瓶气。答案

110充气过程温度不变，设能充n瓶气，将气罐内部所有气体作为研究对象，由玻意耳定律可知p1V=p3(V+nV')其中p3=10p0，V'=0.01V联立解得n=110。

我国发射的问天实验舱包括工作舱、气闸舱、资源舱三部分。工作舱容积V工=60m3。通过舱门A与气闸舱连接，气闸舱是供航天员进出太空的气密性装置，容积为V气=15m3，一侧开有直径1m的圆形舱门B。初始时，工作舱与气闸舱中均有p0=1.0×105Pa的气体，当航天员准备从气闸舱进入太空时，他们会先关闭舱门A，通过气体回收装置使气闸舱内气压降到p气=0.7×105Pa。假设回收的气体都缓慢排放进工作舱，整个过程中气体温度不变，忽略航天员对气体的影响。求：(1)换气结束后，工作舱中的气体压强(结果保留2位有效数字)；例4答案

1.1×105Pa气闸舱抽气过程中p0V气=p气(V气+V抽)得抽出的气体体积V抽≈6.43

m3把这部分气体充进工作舱后，求工作舱气压可由下列两种方法：方法一：转化法：先将p气=0.7×105

Pa，V抽=6.43

m3的气体转化为压强为p0、体积为V的气体。对于被抽出的气体，p气V抽=p0V向工作舱排气过程，p0V工+p0V=p工V工解得p工≈1.1×105

Pap工为换气结束后气体稳定后的压强。方法二：利用克拉伯龙方程：p0(V工+V气)=p工V工+p气V气将p0=1×105

Pa，p气=0.7×105

PaV工=60

m3，V气=15

m3，代入得p工≈1.1×105

Pa，p工为换气结束后工作舱中气体压强。(2)舱门B受到的压力，并为航天员能够顺利进入太空提出一条合理化建议。答案

见解析

总结提升课时精练对一对题号

1

2答案(1)1.65MPa

(2)2∶3(1)3.1×103Pa

(2)题号

3

4答案(1)1.08p0

(2)83.3%(1)2.5×105Pa

(2)6L题号

5

6答案(1)1.03×107Pa

(2)93(1)p0

(2)V0答案1234561.使用储气钢瓶时，应尽量避免阳光直射。在某次安全警示实验中，实验员取来一只容积为40L的氧气瓶，瓶内气体压强为1.50MPa。经暴晒后，连同瓶内气体，温度从27℃上升至57℃。认为瓶中气体为理想气体，忽略钢瓶的容积变化。(1)求暴晒后瓶内气体的压强；12345答案答案

1.65MPa612345答案

6(2)为避免压强过大，储气钢瓶上装有安全阀。重复上述实验时，打开安全阀卸压，待瓶内压强降至1.10MPa时，安全阀关闭。此时，瓶内剩余的气体与原有气体质量之比是多少？12345答案答案

2∶36

2.(2021·河北卷·15(2))某双层玻璃保温杯夹层中有少量空气，温度为27℃时，压强为3.0×103Pa。(1)当夹层中空气的温度升至37℃，求此时夹层中空气的压强；12345答案答案

3.1×103Pa6

(2)当保温杯外层出现裂隙，静置足够长时间，求夹层中增加的空气质量与原有空气质量的比值，设环境温度为27℃，大气压强为1.0×105Pa。12345答案

6

12345答案3.部分mRNA疫苗的存储温度为-80℃至-60℃，使用时需要先在常温环境回温后再注射。如图所示，某导热良好的封闭mRNA疫苗存储箱处于温度-73℃的低温柜内，存储箱内的空气压强为0.8p0。某次使用时医生首先将存储箱取出置于温度为27℃、大气压强为p0的环境中，当存储箱内气体的温度上升至-3℃时将其打开。已知存储箱的容积不变，T=t+273K。求：(1)存储箱即将被打开时其内部的压强；6答案

1.08p012345答案6

12345答案(2)打开存储箱后内外达到热平衡时存储箱内剩余的原来气体占原存储箱内气体的百分比(结果保留三位有效数字)。6答案

83.3%12345答案6

4.(2024·安徽卷·13)某人驾驶汽车，从北京到哈尔滨，在哈尔滨发现汽车的某个轮胎内气体的压强有所下降(假设轮胎内气体的体积不变，且没有漏气，可视为理想气体)。于是在哈尔滨给该轮胎充入压强与大气压相同的空气，使其内部气体的压强恢复到出发时的压强(假设充气过程中，轮胎内气体的温度与环境相同，且保持不变)。已知该轮胎内气体的体积V0=30L，从北京出发时，该轮胎气体的温度t1=-3℃，压强p1=2.7×105Pa。哈尔滨的环境温度t2=-23℃，大气压强p0取1.0×105Pa。求：(1)在哈尔滨时，充气前该轮胎气体压强的大小；12345答案答案

2.5×105Pa612345答案

6(2)充进该轮胎的空气体积。12345答案答案

6L6由玻意耳定律p2V0+p0V=p1V0代入数据解得，充进该轮胎的空气体积为V=6

L。5.医用氧气瓶使用十分广泛。如图是一容积为40L的氧气瓶，瓶内氧气压强p1=1×107Pa，温度为17℃。(1)如果环境温度和瓶内氧气温度均为27℃，且氧气瓶不漏气，求氧气瓶内氧气压强p2(保留三位有效数字)；12345答案6答案

1.03×107Pa

(2)在(1)的情况下，保持环境温度和瓶内氧气温度不变，使用该氧气瓶对容积为4L的小氧气瓶缓慢充气，使每个小氧气瓶内氧气压强p3=1×106Pa，求能充满的小氧气瓶个数。12345答案6答案

93设能充满的小氧气瓶个数为n个，则由玻意耳定律得p2V=p3(V+nV0)其中V=40

L，V0=4

L，p3=1×106

Pa解得n≈93。6.肺活量是指