广东 林东星

理想气体状态方程是历年高考选考题必考的知识点，以计算题的方式出现。理想气体状态方程，通常都是以一定质量的气体为研究对象。也就是说，对一定质量的气体变化的过程进行分析，学生容易理解。但是，生活中又常有涉及气体的变质量问题，学生不容易解决。例如2016年全国卷Ⅱ、2017年全国卷Ⅰ、2019年全国卷Ⅰ、2020年全国卷Ⅰ、2021年广东省普通高考适应性测试卷中的热学考题，都有涉及变质量问题。在解题中，学生如果能理解玻意耳定律等温分态公式，并运用等温分态公式解决问题，就能变得简洁高效。学生也可以从中体验到物理与生活息息相关，提高自身的核心素养。本文以试题为例，探讨如何利用等温分态公式，快速准确地解决理想气体的变质量问题。

玻意耳定律是英国科学家玻意耳和法国科学家马略特各自通过实验发现的，即一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强P与体积V成反比，写成公式pV=C，或者p1V1=p2V2，其中C为常量，p1、V1、p2、V2分别是该气体在1、2两个状态的压强、体积状态参量。玻意耳定律只是理想气体状态方程一个方面的内容，而理想气体状态方程的另一种表达式为pV=nRT，其中：p为压强，V为气体体积，T为热力学温度，n为气体的物质的量，R为摩尔气体常数。因此，我们可以把一定质量的理想气体，根据问题情境的需要，在温度不变的情况下分成若干份不同状态的气体，推导出玻意耳定律等温分态公式，即pV=n1RT+n2RT+n3RT+…+nnRT=p1V1+p2V2+p3V3+…+pnVn。该公式常被用于处理气体的变质量问题，具体的问题情境一般分为三类：气体分装问题、充气问题和放气问题，本文在此分别加以分析与点评。……