1、专题强化变质量问题理想气体的图像问题第二章气体、固体和液体1.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.2.会利用图像对气体状态、状态变化及规律进行分析，并应用于解决 气体状态变化问题.学习目标重点探究随堂演练专题强化练内容索引NEIRONGSUOYIN重点探究一、变质量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、轮胎中充气是一个典型的气体变质量的问题.只要选择球、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气体质量变化的问题转化为定质量气体的状态变化
2、问题.(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.例1(2020徐州一中高二开学考试)一只两用活塞气筒的原理图如图1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)图图1解析打气时，活塞每推动一次，就把体积为V0、压强为p0的气体
3、推入容器内，若活塞工作n次，就是把压强为p0、体积为nV0的气体压入容器内，容器内原来有压强为p0、体积为V的气体，根据玻意耳定律得：p0(VnV0)pV.抽气时，活塞每拉动一次，就把容器中的气体的体积从V膨胀为VV0，而容器中的气体压强就要减小，活塞推动时，将抽气筒中的体积为V0的气体排出，而再次拉动活塞时，又将容器中剩余的气体的体积从V膨胀到VV0，容器内的压强继续减小，根据玻意耳定律得：第一次抽气p0Vp1(VV0)，第二次抽气p1Vp2(VV0)活塞工作n次，则有：在分析和求解气体质量变化的问题时，首先要将质量变化的问题变成质量不变的问题，否则不能应用气体实验定律.如漏气问题，不管是等
4、温漏气、等容漏气，还是等压漏气，都要将漏掉的气体“收”回来.可以设想有一个“无形弹性袋”收回漏气，且漏掉的气体和容器中剩余气体同温、同压，这样就把变质量问题转化为定质量问题，然后再应用气体实验定律求解.方法总结针对训练大气压强p01.0105 Pa.某容器的容积为V020 L，装有压强为p12.0106 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气体的质量之比为A.119 B.120C.239 D.118二、理想气体的图像问题名称图像特点其他图像等温线pVpVCT(C为常量)，即pV之积越大的等温线对应的温度越高，离原点越远 pp
5、，斜率kCT，即斜率越大，对应的温度越高等容线pTp T，斜率k ，即斜率越大，对应的体积越小等压线VTV T，斜率k ，即斜率越大，对应的压强越小例使一定质量的理想气体的状态按图2甲中箭头所示的顺序变化，图中BC段是以纵轴和横轴为渐近线的双曲线的一部分.图图2(1)已知气体在状态A的温度TA300 K，求气体在状态B、C和D的温度各是多少？答案600 K600 K300 K解析从pV图中可以直观地看出，气体在A、B、C、D各状态下压强和体积分别为pA4 atm，pB4 atm，pC2 atm，pD2 atm，VA10 L，VC40 L，VD20 L.根据理想气体状态方程由题意知B到C是等温变
6、化，所以TBTC600 K.(2)将上述状态变化过程在图乙中画成用体积V和热力学温度T表示的图线(图中要标明A、B、C、D四点，并且要画箭头表示变化的方向)，说明每段图线各表示什么过程.答案见解析解析因由状态B到状态C为等温变化，由玻意耳定律有pBVBpCVC，得在VT图上状态变化过程的图线由A、B、C、D各状态依次连接(如图)，AB是等压膨胀过程，BC是等温膨胀过程，CD是等压压缩过程.例3(多选)一定质量的理想气体的状态变化过程的pV图像如图3所示，其中A是初状态，B、C是中间状态，AB是等温变化，如将上述变化过程改用pT图像和VT图像表示，则下列图像可能正确的是图图3解析A到B是等温变化
7、，气体体积变大，根据玻意耳定律知压强p变小，B到C是等容变化，在pT图像上为过原点的一条倾斜的直线；C到A是等压变化，气体体积减小，根据盖吕萨克定律知温度降低，故A错误，B正确；A到B是等温变化，气体体积变大，B到C是等容变化，压强变大，根据查理定律，温度升高；C到A是等压变化，气体体积变小，在VT图像中为过原点的一条倾斜的直线，故C错误，D正确.A.ab过程中不断增加B.bc过程中保持不变C.cd过程中不断增加D.da过程中保持不变1.(图像问题)(多选)一定质量的气体的状态经历了如图4所示的ab、bc、cd、da四个过程，其中bc的延长线通过原点，cd垂直于ab且与T轴平行，da与bc平行
8、，则气体体积在123随堂演练4图图41234解析因为bc的延长线通过原点，所以bc是等容线，即气体体积在bc过程中保持不变，B正确；ab是等温线，压强减小则体积增大，A正确；cd是等压线，温度降低则体积减小，C错误；如图所示，连接aO交cd于e，则ae是等容线，即VaVe，因为VdVe，所以VdVb解析在pT图像中等容线是延长线过原点的倾斜直线，且气体体积越大，直线的斜率越小.因此，a状态对应的体积最小，c状态对应的体积最大，b、d状态对应的体积相等，故A、B正确.6.在下列图像中，不能反映一定质量的理想气体经历了等温变化等容变化等压变化后，又回到初始状态的图像是(A中曲线为双曲线的一支)12
9、3456789 101112解析根据pV、pT、VT图像的物理意义可以判断，其中D反映的是理想气体经历了等温变化等压变化等容变化，与题意不符.123456789 101112能力综合练7.(多选)(2020海口市第四中学高二开学考试)如图3所示为一定质量理想气体的压强p与体积V的关系图像，气体状态经历ABCA完成一次循环，A状态的温度为290 K，下列说法正确的是A.AB的过程中，每个气体分子的动能都增加B.BC的过程中，气体温度先升高后降低C.CA的过程中，气体温度一定减小D.B、C两个状态温度相同，均为580 K图图312345689 1011127解析AB的过程中，气体体积不变，压强变大
10、，则温度升高，气体分子平均动能变大，但并非每个气体分子的动能都增加，选项A错误；B、C两状态的pV乘积相等，可知B、C两状态的温度相同，由数学知识可知，BC的过程中，pV乘积先增大后减小，则气体温度先升高后降低，选项B正确；12345689 1011127123456789 101112A.2 B.3 C.4 D.5解析设玻璃瓶的容积是V，抽气机的容积是V0，气体发生等温变化，由玻意耳定律可得123456789 101112由玻意耳定律可得：9.氧气瓶的容积是40 L，瓶内氧气的压强是130 atm，规定瓶内氧气压强降到10 atm时就要重新充氧.有一个车间，每天需要用1 atm的氧气400
11、L，一瓶氧气能用几天？(假定温度不变，氧气可视为理想气体)123456789 101112答案12123456781011129解析用如图所示的方框图表示思路.以氧气瓶内的气体为研究对象，气体发生等温变化，由V1V2，由玻意耳定律可得p1V1p2V2，由(V2V1)V3，由玻意耳定律可得p2(V2V1)p3V3，10.(2020山东高二期末)如图4，医院消毒用的压缩式喷雾器储液桶的容量为5.7103 m3，开始时桶内倒入了4.2103 m3的药液.现关闭进气口，开始打气，每次能打进2.5104 m3的空气，假设打气过程中药液不会向外喷出.当打气n次后，喷雾器内空气的压强达到4 atm，设周围环
12、境温度不变，气压为标准大气压强1 atm.123456789 101112图图4(1)求出n的数值；答案18123456789 101112解析根据理想气体状态方程的分列式，得p0Vp0nV4p0V，其中V5.7103 m34.2103 m31.5103 m3，V2.5104 m3，代入数值，解得n18；123456789 101112(2)试判断这个压强能否使喷雾器的药液全部喷完.答案能解析当空气完全充满储液桶后，如果空气压强仍然大于标准大气压强，则药液可以全部喷出.解得p21.053p0p0所以药液能全部喷出.11.(2019遵义市航天高级中学月考)一定质量的理想气体由状态A经过状态B变为
13、状态C，pT图像如图5甲所示.若气体在状态A的温度为73.15 ，在状态C的体积为0.6 m3，规定0 为273.15 K.求：图图5123456789 101112(1)状态A的热力学温度；答案见解析解析状态A的热力学温度：TAt273.15 K(73.15273.15) K200 K.(2)写出A至C过程中气体的变化情形，并根据图像提供的信息，计算图中VA的值；123456789 101112答案见解析解析由题图甲可知：A至B为等压过程，B至C为等容过程.(3)在图乙坐标系中，作出由状态A经过状态B变为状态C的VT图像，并在图线相应位置上标出字母A、B、C.如果需要计算才能确定坐标值，请写
14、出计算过程.123456789 101112答案见解析VT图像如图所示.12.(2019全国卷)热等静压设备广泛应用于材料加工中.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3.2102 m3，使用前瓶中气体压强为1.5107 Pa，使用后瓶中剩余气体压强为2.0106 Pa；室温温度为27 .氩气可视为理想气体.(1)求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压
15、强；123456789 101112答案3.2107 Pa解析设初始时每瓶气体的体积为V0，压强为p0；使用后瓶中剩余气体的压强为p1.假设体积为V0、压强为p0的气体压强变为p1时，其体积膨胀为V1.由玻意耳定律得：p0V0p1V1 被压入炉腔的气体在室温和p1条件下的体积为：V1V1V0 设10瓶气体压入完成后炉腔中气体在室温下的压强为p2，体积为V2，由玻意耳定律：p2V210p1V1 联立式并代入题给数据得：p23.2107 Pa 123456789 101112123456789 101112(2)将压入氩气后的炉腔加热到1 227 ，求此时炉腔中气体的压强.答案1.6108 Pa联立式并代入题给数据得：p31.6108 Pa.
