高中物理:封闭气体压强的计算
- 格式:docx
- 大小:1.31 MB
- 文档页数:8
压强高中公式
压强高中公式是一个重要的物理公式,它用于计算物体在单位面积上所受到的压力。
这个公式通常表示为p=F/S,其中p代表压强,F代表施加在物体上的力,S代表物体的受力面积。
这个公式可以应用于许多不同的场景,例如在工程学中计算建筑物或机械部件的承载能力,在气象学中计算大气压强等等。
在应用这个公式时,需要注意的是,压强和力是向量,即它们有方向和大小,而受力面积必须是垂直于力的方向上的面积。
在解决具体的压强问题时,还需要考虑一些其他的因素,例如液体的密度、重力加速度等。
例如,在计算液体内部的压强时,可以使用公式p=ρgh,其中ρ代表液体的密度,g代表重力加速度,h代表液体的高度。
此外,还有一些其他的压强公式可以用于解决不同类型的问题。
例如,在计算气体压强时,可以使用玻意耳定律和查理
定律等气体实验定律来解决问题。
这些公式可以根据不同的气体状态和条件进行选择和运用。
总之,压强是一个非常重要的物理量,它可以影响物体的机械性能、能量传递和热力学性质等多个方面。
通过掌握这些压强公式,我们可以更好地理解和应用这些物理原理,为我们的生活和工业生产带来更多的便利和效益。
大气气压公式
气体压强三大公式为pv=m/MRT;P=F/S;P液=pgh。
1、理想气体压力公式:pv=nrt,其中p为气体压力,v为气体体积,n为气体摩尔数,r为气体常数,t为热力学温度。
2、压力公式:固体压力p=f/s压力:p帕斯卡(pa)压力:f牛顿(n)面积:s平方米(㎡)液体压力p=jgh压力:p帕斯卡(pa)液体密度:每立方米(kg/m3)1公斤。
3、气体压力公式:pv=nrtp1v1/t1=p2v2/t2对同一理想气体系统的压力体积温度进行比较。
因此,以pv/t=nrr为常数,同一理想气体系统n不变。
大气压
大气压是指地球上某个位置的空气产生的压强。
地球表面的空气受到重力作用,由此而产生了大气压强.地球上面的空气层密度不是相等的,靠近地表层的空气密度较大,高层的空气稀薄,密度较小.大气压强既然是由空气重力产生的,高度大的地方,它上面空气柱的高度小,密度也小。
所以距离地面越高,大气压强越小.通常情况下,在2千米以下,高度每升高12米,大气压强降低1毫米水银柱。
气体和液体都具有流动性,它们的压强有相似之处、大气压向各个方向都有,在同一位置各个方向的大气压强相等.但是由于大气的密度不是均匀的,所以大气压强的计算不能应用液体压强公式。
难点突破:用气体实验定律解题的思路1.根本解题思路(1)选取研究对象:它可以是由两个或多个物体组成的系统,也可以是全部气体和*一局部气体(状态变化时质量必须一定).(2)确定状态参量:找出状态变化前后的p、V、T数值或表达式.(3)认识变化过程:除题设条件已指明外,常需通过研究对象跟周围环境的相互关系来确定.(4)列出相关方程.封闭气体压强的计算1.系统处于平衡状态的气体压强的计算方法(1)液体封闭的气体压强确实定①平衡法:选与气体接触的液柱为研究对象进展受力分析,利用它的受力平衡,求出气体的压强.②取等压面法:根据同种液体在同一水平液面处压强相等,在连通器内灵活选取等压面,由两侧压强相等建立方程求出压强.液体内部深度为h处的总压强p=p0+ρgh,例如,图中同一水平液面C、D处压强相等,则p A=p0+ρgh.(2)固体(活塞或汽缸)封闭的气体压强确实定:由于该固体必定受到被封闭气体的压力,可通过对该固体进展受力分析,由平衡条件建立方程来找出气体压强与其他各力的关系.2.加速运动系统中封闭气体压强的计算方法一般选与气体接触的液柱或活塞、汽缸为研究对象,进展受力分析,利用牛顿第二定律列方程求出封闭气体的压强.如下图,当竖直放置的玻璃管向上加速时,对液柱受力分析有:pS-p0S-mg =ma,S为玻璃管横截面积,得p=p0+.3.分析压强时的注意点(1)气体压强与大气压强不同,大气压强由于重力而产生,随高度增大而减小,气体压强是由大量气体分子频繁碰撞器壁而产生的,大小不随高度而变化;封闭气体对器壁的压强处处相等.(2)求解液体内部深度为h处的总压强时,不要忘记液面上方气体的压强.用气体实验定律解题的思路1.根本解题思路(1)选取研究对象:它可以是由两个或多个物体组成的系统,也可以是全部气体和*一局部气体(状态变化时质量必须一定).(2)确定状态参量:找出状态变化前后的p、V、T数值或表达式.(3)认识变化过程:除题设条件已指明外,常需通过研究对象跟周围环境的相互关系来确定.(4)列出相关方程.2.对两局部气体的状态变化问题总结多个系统相互联系的定质量气体问题,往往以压强建立起系统间的关系,各系统独立进展状态分析,要确定每个研究对象的变化性质,分别应用相应的实验定律,并充分应用各研究对象之间的压强、体积、温度等量的有效关联.假设活塞可自由移动,一般要根据活塞平衡确定两局部气体的压强关系.变质量气体问题的分析方法这类问题的关键是巧妙地选择研究对象,把变质量转化为定质量问题.常见变质量气体问题有:(1)打气问题:选择原有气体和即将充入的气体作为研究对象,就可把充气过程中的气体质量变化问题转化为定质量气体的状态变化问题.(2)抽气问题: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,故抽气过程可以看成是等温膨胀过程.(3)灌气问题:把大容器中的剩余气体和多个小容器中的气体整体作为研究对象,可将变质量问题转化为定质量问题.(4)漏气问题:选容器内剩余气体和漏出气体整体作为研究对象,便可使问题变成一定质量气体的状态变化,可用理想气体的状态方程求解.液柱(活塞)的移动问题的分析方法此类问题的特点是气体的状态参量p、V、T都发生了变化,直接判断液柱或活塞的移动方向比拟困难,通常先进展气体状态的假设,然后应用查理定律可以简单地求解.其一般思路为:(1)先假设液柱或活塞不发生移动,两局部气体均做等容变化.(2)对两局部气体分别应用查理定律,求出每局部气体压强的变化量Δp=p,并加以比拟.①如果液柱或活塞两端的横截面积相等,则假设Δp均大于零,意味着两局部气体的压强均增大,则液柱或活塞向Δp值较小的一方移动;假设Δp均小于零,意味着两局部气体的压强均减小,则液柱或活塞向压强减小量较大的一方(即|Δp|较大的一方)移动;假设Δp相等,则液柱或活塞不移动.②如果液柱或活塞两端的横截面积不相等,则应考虑液柱或活塞两端的受力变化(ΔpS),假设Δp均大于零,则液柱或活塞向ΔpS较小的一方移动;假设Δp 均小于零,则液柱或活塞向|ΔpS|较大的一方移动;假设ΔpS相等,则液柱或活塞不移动.气体图象问题的分析要点对气体状态变化图象的理解应注意两点:(1)图象上的一个点表示一定质量气体的一个平衡状态,它对应着三个状态参量;图象上的*一条直线或曲线表示一定质量气体状态变化的一个过程.(2)熟练掌握同一过程的p—V、V—T、p—T图象之间的转化,必要时能作出辅助的状态变化图线.如在V—T或p—T图象中,比拟两个状态的压强或体积大小,可以用这两个状态到原点连线的斜率大小来判断.斜率越大,压强或体积越小;斜率越小,压强或体积越大.计算气体压强的常用方法气体压强的计算问题,可以转化为力学问题进展处理。
气体压强和体积的关系知识点讲解知识点一:气体的状态参量一、气体的状态参量1、温度:温度在宏观上表示物体的________;在微观上是________的标志。
温度有________和_______两种表示方法,它们之间的关系可以表示为:T=________.而且ΔT=____ 绝对零度为______,即______K,是低温的极限,它表示所有分子都停止了热运动.可以无限接近,但永远不能达到。
2、体积:气体的体积宏观上等于_____________________,微观上则表示___________________3、压强:气体的压强在宏观上是___________;微观上则是_______________________产生的。
【答案】1、冷热程度;大量分子平均动能;摄氏温度;热力学温度;t+273K;Δt;-273.15;0K2、盛装气体的容器的容积;气体分子所能到达的空间体积;3、器壁单位面积上受到的压力;大量分子频繁碰撞器壁;二、封闭气体压强的求解1、系统处于平衡状态下气体压强的计算:(1)液体封闭的气体压强的确定。
①平衡法:选与气体接触的液柱为研究对象进行受力分析,利用它的受力平衡,求出气体的压强。
②取等压面法:根据同种液体在同一水平液面处压强相等,在连通器内灵活选取等压面,由两侧压强相等建立方程求出压强。
液体内部深度为h处的总压强为p=p0+ρgh。
例如,图中同一水平液面C、D处压强相等,则p A=p0+ρgh。
(2)固体(活塞或汽缸)封闭的气体压强的确定:由于该固体(活塞或汽缸)必定受到被封闭气体的压力,所以可通过对该固体进行受力分析,由平衡条件建立方程来找出气体压强与其他各力的关系。
2、加速运动系统中封闭气体压强的计算:一般选与气体接触的液柱或活塞(或汽缸)为研究对象,进行受力分析,利用牛顿第二定律列方程求出封闭气体的压强。
如图所示,当竖直放置的玻璃管向上加速时,对液柱受力分析有: pS -p 0S -mg =ma ,S 为横截面积。
第2节气体的等容变化和等压变化1.查理定律:一定质量的某种气体,在体积不变的情况下,压强p 与热力学温度T 成正比,即p T=C 。
2.盖-吕萨克定律:一定质量的某种气体,在压强不变的情况下,其体积V 与热力学温度T 成正比,即V T=C 。
3.玻意耳定律、查理定律、盖-吕萨克定律的适用条件均为一定质量的某种气体。
一、气体的等容变化 1.等容变化一定质量的某种气体,在体积不变时,压强随温度的变化。
2.查理定律 (1)内容:一定质量的某种气体,在体积不变的情况下,压强p 与热力学温度T 成正比。
(2)表达式:p T =C 或p 1T 1=p 2T 2。
(3)适用条件:①气体的质量不变;②气体的体积不变。
3.等容线一定质量的气体,在体积不变时,其p T 图像是一条过原点的直线,这条直线叫做等容线。
二、气体的等压变化 1.等压变化一定质量的某种气体,在压强不变时,体积随温度的变化。
2.盖-吕萨克定律 (1)内容:一定质量的某种气体,在压强不变的情况下,体积V 与热力学温度T 成正比。
(2)表达式:V =CT 或V T =C 或V 1T 1=V 2T 2。
(3)适用条件:①气体的质量不变;②气体的压强不变。
3.等压线一定质量的气体,在压强不变时,其V T 图像是一条过原点的直线,这条直线叫做等压线。
1.自主思考——判一判(1)气体的温度升高,气体体积一定增大。
(×)(2)一定质量的气体,在压强不变时体积与温度成正比。
(×)(3)一定质量的某种气体,在压强不变时,其V T 图像是过原点的直线。
(√) (4)一定质量的气体在体积不变的情况下,气体的压强与摄氏温度成正比。
(×) (5)pV =C 、p T =C 、V T=C ,三个公式中的常数C 是同一个值。
(×) 2.合作探究——议一议(1)某登山运动员在一次攀登珠穆朗玛峰的过程中,在接近山顶时他裸露在手腕上的防水手表的表盘玻璃突然爆裂了,而手表没有受到任何撞击,你知道其中的原因吗?提示:手表表壳可以看成一个密闭容器,出厂时封闭着一定质量的气体,登山过程中气体发生等容变化,因为高山山顶附近的压强比山脚处小很多,内外压力差超过表盘玻璃的承受限度,便会发生爆裂。
高中物理:封闭气体压
强的计算
公司内部档案编码:[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]
专题:密闭气体压强的计算
一、平衡态下液体封闭气体压强的计算
1. 理论依据
①液体压强的计算公式p = rgh。
②液面与外界大气相接触。
则液面下h处的压强为p = p0 + rgh
③帕斯卡定律:加在密闭静止液体(或气体)上的压强能够大小不变地由液体(或
气体)向各个方向传递(注意:适用于密闭静止的液体或气体)
④连通器原理:在连通器中,同一种液体(中间液体不间断)的同一水平面上的压
强是相等的。
2、计算的方法步骤(液体密封气体)
①选取假想的一个液体薄片(其自重不计)为研究对象
②分析液体两侧受力情况,建立力的平衡方程,消去横截面积,得到液片两面侧的
压强平衡方程
③解方程,求得气体压强
例1
P0,水银的密度为ρ,管中水银柱的长度均为L。
8
练1:计算图一中各种情况下,被封闭气体的压强。
(标准大气压强p0=76cmHg,图中液体为水银
图一
练2、如图二所示,在一端封闭的U形管内,三段水银柱将空气柱
A、B、C封在管中,在竖直放置时,AB两气柱的下表面在同一水平
面上,另两端的水银柱长度分别是h1和h2,外界大气的压强为
p0,则A、B、C三段气体的压强分别是多少
、练3、如图三所示,粗细均匀的竖直倒置的U型管右端封闭,左端
开口插入水银槽中,封闭着两段空气柱1和2。
已知h1=15cm,
h2=12cm,外界大气压强p0=76cmHg,求空气柱1和2的压强。
二、平衡态下活塞、气缸密闭气体压强的计算
1. 解题的基本思路
(1)对活塞(或气缸)进行受力分析,画出受力示意图;
(2)列出活塞(或气缸)的平衡方程,求出未知量。
注意:不要忘记气缸底部和活塞外面的大气压。
例2 如图四所示,一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置,金属圆板A的上表面是
水平的,下表面是倾斜的,下表面与水平面的夹角为θ,圆板的质量为M。
不计圆板与
容器内壁之间的摩擦。
若大气压强为P
,则被圆板封闭在容器中的气体压强P等于()
A. P
Mg
S
+
cosθ
B.
P Mg
S
cos cos
θθ
+
C.
P Mg
S
2
+
cosθ
D.
P
Mg
S
+
图四
练习4:三个长方体容器中被光滑的活塞封闭一定质量的气体。
如图五所示,M为重物
质量,F是外力,p0为大气压,S为活塞面积,G为活塞重,则压强各为:
练习5、如图六所示,活塞质量为m,缸套质量为M,通过弹簧吊在天花板上,气缸内封住了一定质量的空气,而活塞与缸套间无摩擦,活塞面积为S,则下列说法正
确的是(P
为大气压强)( )
A、内外空气对缸套的总作用力方向向上,大小为Mg
B、内外空气对缸套的总作用力方向向下,大小为mg
C、气缸内空气压强为P
-Mg/S
D、气缸内空气压强为P
+mg/S
练习6、所示,水平放置的气缸A 和B 的活塞面积分别为S S a b 和且S S a b >,它们可以无摩擦地沿器壁自由滑动,气缸内封有气体。
当活塞处于平衡状态时,气缸A 、B 内气体的压
强分别为P P a b 和(大气压不为零),则下列正确的是( ) A. P P S S a b b a ::= B. P P a b >
C. P P a b <
D. P P a b =
三、非平衡态下密闭气体压强的计算 1. 解题的基本思路
(1)恰当地选取研究对象(活塞、气缸、水银柱、试管或某个整体等),并对
其进行受力分析;
(2)对研究对象列出牛顿第二定律方程,结合相关方程求解。
2. 典例
例3 如图八所示,有一段12cm 长的汞柱,在均匀玻璃
管中封住一定质量的气体,若开口向上将玻璃管放置在倾角为
30°的光滑斜面上,在下滑的过程中被封住气体的压强P 为(大气压强P cmHg 0760=)( )。
A. 76cm Hg
B. 82cm Hg
C. 88cmHg
D. 70cmHg
练7、 如图九所示,质量为M 的汽缸放在光滑水平地面上,活塞质量为m ,面积为S 。
封住一部分气体,不计摩擦,大气压强为,若在活塞上加一水平向左的恒力F ,求汽缸、活塞共同加速运动时,缸内气体的压强。
(设温度不变)
针对训练
1.在图中,试管内由水银封有一定质量的气体,当试管绕竖直轴以角速度ω在水平面内匀速转动时空气柱长为l 0,其他尺寸如图所示,大气压强为p 0.求转动时的气体压强(设温度不变,试管截面积为s ,水银密度为ρ).
2.如图所示,水平放置的一根玻璃管和几个竖直放置的U 形管内都有一段水银柱,封闭端里有一定质量的气体,图(a)中的水银柱长度和图(b)、(c)、(d)中U 形管两臂内水银柱高度差均为h=10cm,外界大气压强p 0=76cmHg,则四部分气体的压强分别为p a =________cmHg,p b =__________cmHg,p c =_______cmHg,p d =_________cmHg.
3如图所示,两端开口的U 形管内有两段水柱AB 、CD 封住一段空气柱BC ,已知CD 高为
1h ,AB 高度差为2h ,大气压强为0p 。
则(
)。
(A)封闭气体的压强为10h p +
(B)封闭气体的压强为20h p +
(C)封闭气体的压强为210h h p ++ (D)封闭气体的压强为2102h h p ++ 4.如图20-7所示,图(a )为水银压强计,其U 形管内液面高度差为
h ,水银的密度为ρ,外界大气压强为0p 。
此时容器内待测气体的
压强p 为 。
在图(b )中,水平放置的汽缸上有一质量为
1m 、底面积为1S 的活塞,在活塞上方再放置一个质量为2m 、底面积为2S 的圆柱体金
属块。
若外界大气压强仍为0p 。
则汽缸内气体的压强'P 为 。
5小车上固定一面积为S 的一端封闭的玻璃管,管内用长为l 的水银柱封住一段气体(如图所示),若大气压强为P 0,则小车以加速度a 向左加速运动时,管内气体压强为_______________(水银的密度为
ρ)
6如图所示, ABC 三只相同的试管,一端封闭一端开口,封闭端有一个小环由细线悬挂在天花板上,开口端插入水银槽中,试管内封有气体,三管静止时,三根细线之张力分别为A T 、B T 、C T 。
A 管内水银面比管外高,则三管中气体压强最小的是 管。
A T 、
B T 、
C T 的大小的关系是: 。
7如图,两端封闭、粗细均匀的U 形管侧向放置,内有两段汞柱封闭a 、
b 、
c 三段气体,则三部分气体压强的关系为: 。
A 、p a = p b = p c
B 、p b = p c > p a
C 、p c > p a > p b
D 、p c > p b = p a
8一圆柱形汽缸开口向下竖直放置,活塞质量为m 、横截面积为S ,大气压强为0p ,缸内封有气体。
当汽缸固定且活塞静止时,缸内气体的压强为 。
竖直自由下落过程中,缸内气体的压强为 。
9如图所示圆柱形汽缸,汽缸质量为100 kg ,活塞质量为10 kg ,横截面积为0.1m 2,大气压强为5100.1⨯Pa ,求下列情况下缸内气体的压强: (1)汽缸开口向上、竖直放在水平地面上。
(2)拉住活塞将汽缸提起并静止在空中。
(3)将汽缸竖直倒挂。
10如图两个半径不同的圆柱体固定容器上、下相对放置,两端AB 封有气体,两活塞用轻杆相连,总重为G ,大气压强为0p ,活塞与容器壁无摩擦,大活塞面积为2S ,小活塞面积为S ,求A p 和B p 的关系。