气体的压强
7页1、气体的压强审 稿:唐 挈责 编:郭金娟本周内容:1、气体的状态和状态参量:温度、体积、压强。2、计算气体的压强。学习重点:1、理解气体压强概念的物理意义。2、正确计算密闭气体的压强。学习内容:一、气体的状态参量生活中气体的热现象例如:热气球在空中悬浮,压缩缸中气体突然膨胀,气缸中气体被压缩等等,热运动的情景与物体机械运动不同, 因此需要根据气体热运动的特征引入新的物理量来描述它的状态。此时气体在不受外界影响的条件下,宏观性质不随时间而改变,可以用 具有可确定的宏观物理量来对气体进行描述。这样的物理量为气体的状态参量。例如气体的几何参量一一体积V;气体力学参量一一压强 P;热学参量一一温度T。1、气体的体积V:因为气体分子的自由移动,总是充满整个容器,所以容器的容积就是气体分子所占据的空间,也就是气体的体积。1气体的体积是指气体分子充满的空间,即容器的容积。2这个体积不是气体分子本身体积之和。3国际单位制:米s(ms)、分米s (dms)、厘米s (cms)、升关系:11 = 10-3m3=1dms。2、气体的压强P:气体分子无规则的运动,使得它们撞击容器壁造成对容器壁的压力,从统计的规
2、律可以理解压力向四面八方各个方向,因此容器壁的 各处均有气体作用产生的且大小相等的压强。1气体的压强是气体对器壁单位面积上的压力。 如何理解?从气体分子运动论的观点来看,容器中气体充满容器,气体分子做无规则运动,运动速率很大,并不断碰撞容器壁;大量分子对器壁 频繁地碰撞的结果产生压强。对气体中某一个分子讲对器壁碰撞是断续的、偶然的,但对大量分子碰撞整体表现为一持续的恒定的压力。 这好比雨滴打在雨伞上,使伞面受到的作用力,单个雨滴对伞面的作用力是断续的,但大量密集的雨接连不断打在伞面上就形成一持续均 匀的压力一样。 气体压强大小和哪些因素有关?I、单位体积内的分子数即气体的分子密度:分子密度越大,在单位时间内器壁的单位面积上受到分子撞击次数越多,产生的压强也 就越大。气体的分子密度由气体的摩尔数和气体的体积所决定。II、分子的平均速率:分子运动的平均速率越大,在单位时间内单位面积上撞击次数多,而且每次动量变化大,撞击作用力大,气体 压强大。而对同种气体,温度越高,分子平均动能就越大,平均速率也就越大。由此看来,对一定质量的气体,体积和温度是决定气体压强的因素。牛顿(丹 国际单位:1帕斯卡
3、Pa=1木-Er X10*a2大气压强在研究气体中应用最广泛。托里拆利实验是测定大气压强值的装置,为什么1标准大气压可以支持76cm汞柱呢?让我们分析一下,如下图托里拆利管内上部真空,管内汞柱高为hcm,取管内与水银槽中液面相平A处液片为研究对象。A的上部受到汞柱压力F,大小等于汞柱重mg,下部受到由槽内水银传递的大气压力咯,A静止不动,这两个力平衡:号海。那么,由于X103kg/m3,得h=0.76m,代入得P X10sP,有时也用汞柱长76cm汞柱表示1标准大气压。对1标准大气压可以理解为它相当于76cm汞柱产生的压强,上式中的。养gh不就是液体产生的压强公式吗?汞柱产生的压强在分析气体压强的问题里也经常遇到。如图1中U形管中被水银柱封闭了一段空气柱,里面气体的压强应比大气压 高,P=P+h,2图中封闭气体的压强比大气压低,P=P-h。这里的h表示的是左右两管中的液面差,这段高为h的水银柱产生了附加压强, 1图中使得加在气体上的压强比大气压增加了 hcmHg,而2图中使得加在气体上的压强减少了 hcmHg。通过对气体压强的分析进一步分析研究对象的受力情况,这也是经常遇到的问题。如下
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