黃俊俊

摘 要：筆者從一個生活問題聯(lián)系到一道高考題，分析了熱學中氣體的變質(zhì)量問題，用理想氣體狀態(tài)方程從不同的角度與方法來分析、解答這一問題，并且簡單做了總結(jié)與反思。同時，也從探析熱學中氣體變質(zhì)量問題的多種解法中得出啟示：如果能夠應靈活運用理想氣體狀態(tài)方程來求解氣體物質(zhì)的量，則可以讓問題變得簡單、清晰。

關鍵詞：熱學；氣體；變質(zhì)量；解法；啟示

2017年5月，某電視臺報道稱，我國開采可燃冰的工作取得巨大突破，在海域可燃冰試開采中能夠連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)氣，這一突破將對我國的能源結(jié)構和經(jīng)濟發(fā)展起到非常大的促進作用。在報道時，該電視臺為了突顯可燃冰的價值進行了如下分析：100L的可燃冰能夠釋放出16m3的天然氣，使用天然氣作為燃料的汽車加100L的罐裝天然氣能夠行駛300km，那么16m3的天然氣相當于160罐100L的天然氣，由此可得總行駛路程為160×300km=48000km≈5萬公里，結(jié)論：100L的可燃冰可供汽車行駛5萬公里。乍一看，這分析還挺有道理，然而所得出的結(jié)論卻被廣大網(wǎng)友批評不切實際，該電視臺的相關人員還被批評連高中物理基本知識都沒有掌握好。

那么按照高中物理知識來分析，得到的結(jié)論又應該是怎樣的呢？

一、解法與分析

我們先來分析與該問題類似的一道2016年全國高考二卷物理試題中的熱學題，并從不同的角度與方法來分析、解答這一題目。具體題目如下：

一氧氣瓶的容積為0.08m3，開始時瓶中氧氣的壓強為20個大氣壓。某實驗室每天消耗1個大氣壓的氧氣0.36m3。當氧氣瓶中的壓強降低到2個大氣壓時，需重新充氣。若氧氣的溫度保持不變，求這瓶氧氣重新充氣前可供該實驗室使用多少天。

方法總結(jié)：由混合理想氣體分壓定律可知，恒溫下，混合氣體中各組分氣體所產(chǎn)生的分壓強則等于它單獨占有整個容器（與總氣體混合物相同體積時）所產(chǎn)生的壓強。題目三個狀態(tài)下的氧氣可以看作是三組混合氣體，則開始時瓶中氧氣的壓強應該等于每天消耗氧氣與剩余氧氣在相同體積與溫度條件下的壓強之和，本題中氧氣溫度不變，故可以把三個狀態(tài)下氧氣的體積都轉(zhuǎn)換成氧氣瓶的體積，求出對應的壓強，用氧氣的壓強來代表氧氣量的多少，計算三個狀態(tài)下氧氣壓強的倍數(shù)關系即可知道瓶中氧氣可供使用的天數(shù)。

二、總結(jié)與啟示

高中物理熱學部分，在分析氣體狀態(tài)變化時用得最多的是玻意耳定律（p與V的關系）、查理定律（p與T的關系）和蓋·呂薩克定律（V與T的關系），然而這三條定律都有一個共同的條件：只適用于一定質(zhì)量的氣體。所以當題目中出現(xiàn)氣體的質(zhì)量變化或物質(zhì)的量變化的問題時，這三條定律就顯得不是那么方便。而我們?nèi)绻軌驊`活運用理想氣體狀態(tài)方程來求解氣體物質(zhì)的量，則可以讓問題變得簡單、清晰。

參考文獻

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