5/5素養(yǎng)提升課氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合應(yīng)用1．理解變質(zhì)量問題的特點(diǎn)，能夠應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律分析變質(zhì)量問題。2．掌握關(guān)聯(lián)氣體問題的分析方法。3．掌握液柱移動問題的分析方法。液柱移動問題以如圖所示的裝置為例。兩端封閉、粗細(xì)均勻、豎直放置的玻璃管內(nèi)有一段長為h的水銀柱，將管內(nèi)氣體分為兩部分。若使兩部分氣體同時升高相同的溫度，管內(nèi)水銀柱將如何運(yùn)動？(設(shè)原來溫度相同)此類問題的特點(diǎn)是：當(dāng)氣體的壓強(qiáng)、體積及溫度都發(fā)生變化時，直接判定液柱移動方向比較困難，那么處理這類問題一般有以下幾種方法。1．假設(shè)法：假設(shè)水銀柱不動，則上、下兩部分氣體發(fā)生等容變化，對上部氣體p2p2'＝TT'，壓強(qiáng)變化量Δp2＝T'T-1p2，同理，下部氣體壓強(qiáng)變化量Δp1＝T'T-1p12．極限法：由于管上段氣柱壓強(qiáng)p2較下段氣柱壓強(qiáng)p1小，設(shè)想p2→0，即管上部認(rèn)為近似為真空，于是立即得到溫度T升高，水銀柱向上移動。3．圖像法：判斷液柱移動還可用p-T圖像法，在同一p-T坐標(biāo)系中畫出兩段氣柱的等容線，如圖所示，在溫度相同時p1>p2，得氣柱l1等容線的斜率較大，當(dāng)兩氣柱升高相同的溫度ΔT時，其壓強(qiáng)的增量Δp1>Δp2，水銀柱上移?！镜淅?】如圖所示，A、B兩個大容器裝有同種氣體，容器間用一根細(xì)玻璃管連接，管中有一水銀滴D作活塞，當(dāng)左邊容器的溫度為－5℃，右邊容器的溫度為15℃時，水銀滴剛好在玻璃管的中央保持平衡。當(dāng)兩個容器的溫度都升高15℃時，下列判斷正確的是()A．水銀滴將不移動B．水銀滴將向右移動C．水銀滴將向左移動D．水銀滴將向哪個方向移動無法判斷[聽課記錄][跟進(jìn)訓(xùn)練]1．(多選)如圖所示，一根一端封閉的玻璃管開口向下插入水銀槽中，管中封閉一定質(zhì)量的氣體，管內(nèi)水銀面低于管外，在溫度不變的情況下，將玻璃管稍向下插入一些，下列說法正確的是()A．玻璃管內(nèi)氣體體積減小B．玻璃管內(nèi)氣體體積增大C．管內(nèi)、外水銀面高度差減小D．管內(nèi)、外水銀面高度差增大氣體的變質(zhì)量問題理想氣體的四類“變質(zhì)量”問題氣體實(shí)驗(yàn)定律及理想氣體狀態(tài)方程的適用對象都是一定質(zhì)量的理想氣體，但在實(shí)際問題中，常遇到氣體的變質(zhì)量問題；氣體的變質(zhì)量問題，可以通過巧妙地選擇合適的研究對象，把“變質(zhì)量”問題轉(zhuǎn)化為“定質(zhì)量”問題，從而可以利用氣體實(shí)驗(yàn)定律或理想氣體狀態(tài)方程求解，常見以下四種類型：(1)充氣(打氣)問題。在充氣(打氣)時，取充進(jìn)容器內(nèi)的氣體和容器內(nèi)的原有氣體為研究對象時，這些氣體的質(zhì)量是不變的。這樣，可將“變質(zhì)量”問題轉(zhuǎn)化成“定質(zhì)量”問題。(2)抽氣問題。在對容器抽氣的過程中，對每一次抽氣而言，氣體質(zhì)量發(fā)生變化，解決該類變質(zhì)量問題的方法與充氣(打氣)問題類似：把每次抽出的氣體包含在氣體變化的始、末狀態(tài)中，即用等效法把“變質(zhì)量”問題轉(zhuǎn)化為“定質(zhì)量”問題。(3)灌氣(氣體分裝)問題。將一個大容器里的氣體分裝到多個小容器中的問題也是變質(zhì)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作為一個整體來進(jìn)行研究，即可將“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，如果選容器內(nèi)剩余氣體和漏掉的氣體整體為研究對象，便可使“變質(zhì)量”問題轉(zhuǎn)化成“定質(zhì)量”問題?！镜淅?】(2023·全國甲卷)一高壓艙內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為1.2個大氣壓，溫度為17℃，密度為1.46kg/m3。(1)升高氣體溫度并釋放出艙內(nèi)部分氣體以保持壓強(qiáng)不變，求氣體溫度升至27℃時艙內(nèi)氣體的密度。(2)保持溫度27℃不變，再釋放出艙內(nèi)部分氣體使艙內(nèi)壓強(qiáng)降至1.0個大氣壓，求此時艙內(nèi)氣體的密度。[聽課記錄]將“變質(zhì)量”轉(zhuǎn)化為“定質(zhì)量”在分析和求解氣體質(zhì)量變化的問題時，首先要將質(zhì)量變化的問題變成質(zhì)量不變的問題，否則不能應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律。如漏氣問題，不管是等溫漏氣、等容漏氣，還是等壓漏氣，都要將漏掉的氣體“收”回來。可以設(shè)想有一個“無形彈性袋”收回漏氣，且漏掉的氣體和容器中剩余氣體同溫、同壓，這樣就把變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題，然后再應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律求解。[跟進(jìn)訓(xùn)練]2．醫(yī)院里的某一氧氣瓶的容積為0.08m3，開始時瓶中氧氣的壓強(qiáng)為20個大氣壓。病人每次吸氧需要消耗1個大氣壓的氧氣9L，當(dāng)氧氣瓶中的壓強(qiáng)降低到2個大氣壓時，需重新充氣。若病人吸氧過程中氧氣的溫度保持不變，則這瓶氧氣重新充氣前可供病人吸氧的次數(shù)為()A．160次 B．180次C．200次 D．250次關(guān)聯(lián)氣體問題多個系統(tǒng)相互聯(lián)系的定質(zhì)量氣體問題，往往以壓強(qiáng)建立起系統(tǒng)間的關(guān)系，各系統(tǒng)獨(dú)立進(jìn)行狀態(tài)分析，要確定每個研究對象的變化性質(zhì)，分別應(yīng)用相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)定律，并充分應(yīng)用各研究對象之間的壓強(qiáng)、體積、溫度等量的有效關(guān)聯(lián)。若活塞可自由移動，一般要根據(jù)活塞受力情況確定兩部分氣體的壓強(qiáng)關(guān)系。【典例3】如圖所示，開口向下豎直放置的內(nèi)部光滑汽缸，汽缸的橫截面積為S，其側(cè)壁和底部均導(dǎo)熱良好，內(nèi)有兩個質(zhì)量均為m的導(dǎo)熱活塞，將缸內(nèi)理想氣體分成Ⅰ、Ⅱ兩部分，汽缸下部與大氣相通，外部大氣壓強(qiáng)始終為p0，已知mg＝0.2p0S，環(huán)境溫度為T0，平衡時Ⅰ、Ⅱ兩部分氣柱的長度均為l，現(xiàn)將汽缸倒置為開口向上。(1)若環(huán)境溫度不變，求平衡時Ⅰ氣柱的長度；(2)若環(huán)境溫度緩慢升高，當(dāng)Ⅰ、Ⅱ兩部分氣柱的長度之和為2l時，氣體的溫度T為多少？[聽課記錄][跟進(jìn)訓(xùn)練]3．如圖所示，一粗細(xì)均勻、兩端封閉的U形玻璃管豎直放置，玻璃管內(nèi)由一段水銀封閉著A、B兩個空氣柱，空氣柱A的壓強(qiáng)為96cmHg，空氣柱的長度LA＝12cm，圖中h＝24cm，初始時環(huán)境溫度t1＝7℃?，F(xiàn)在只對左側(cè)A空氣柱加熱，當(dāng)左右兩側(cè)液面相平時停止加熱，此過程中右