专题气体--密闭气体压强的计算

规律方法一、气体压强的计算1．气体压强的特色（ 1）气体自重产生的压强一般很小，能够忽视．但大气压强P0倒是一个较大的数值（大气层重力产生），不可以忽视．（ 2）密闭气体对外加压强的传达恪守帕斯卡定律，即外加压强由气体依据本来的大小向各个方向传达．2．静止或匀速运动系统中关闭气体压强确实定（1）液体关闭的气体的压强①均衡法：选与气体接触的液柱为研究对象，进行受力剖析，利用它的受力均衡，求出气体的压强．②例 1、如图，玻璃管中灌有水银，管壁摩擦不计，设p =76cmHg, 求关闭气体的压强（单位： cm分析：本题可用静力均衡解决．以图（2）为例求解(1)N (2)p0s （ 3）ps N10 （ 5）Nps (4) p0sP=66cmHgp0 s 1010 ps10mg10cm 取水银柱mg为研究对P=76cmHgmgs 300 P= 81cmHg ps 370P= 70cmHgp0s p 象，进行ps受力分析，列均衡方程得Ps= P0S＋ mg；因此 p= P0S 十ρ ghS，因此答案：P＝ P0十ρ gh（ Pa）或 P＝P0＋ h（ cmHg）解(4) ：对水银柱受力剖析（如右图）沿试管方向由均衡条件可得：pS=p0S+mgSin30 °P＝P0十ρ gh（ Pa）或 P＝ P0＋h（ cmHg ）N10PSP0 S300mgP0 S ghS sin 300P= =p 0+ρ hgSin30° =76+10Sin30 ° (cmHg) =76+5 (cmHg) =81 (cmHg)S评论：本题虽为热学识题，但典型地表现了力学方法，即：选研究对象，进行受力剖析，列方程．拓展：B h1h2A 【例 2】在竖直搁置的 U 形管内由密度为ρ的两部分液体关闭着两段空气柱．大气压强为P0 ，h 各部尺寸如下图．求 A 、 B 气体的压强．求 p A：取液柱 h1为研究对象，设管截面积为S，大气压力和液柱重力向下， A 气体压力向上，液柱h1 静止，则 P0S ＋ρ gh1S=P A S因此P A=P0＋ρ gh1求 p B：取液柱 h 2 为研究对象，因为h2 的下端以下液体的对称性，下端液体自重产生的任强可不考虑， A 气体压强由液体传达后对h2的压力向上， B 气体压力、液柱 h2重力向下，液往均衡，则P B S＋ρ gh2S=P A S 因此P B=P0＋ρ gh1一ρ gh2娴熟后，可直接由压强均衡关系写出待测压强，不必定非要从力的均衡方程式找起．小结：受力剖析：对液柱或固体进行受力剖析,当物体均衡时 : 利用 F 合 =0,求 p 气注意 : (1)正确选用研究对象(2)正确受力剖析,别漏画大气压力③ 取等压面法：依据同种液体在同一水平液面压强相等，在连通器内灵巧选用等压面，由双侧压强相等成立方程求出压强，仍以图7－ 3 为例：求 p B从 A 气体下端面作等压面，则有P B十ρ gh2＝ P A＝ P0＋ρ gh1，因此P B=P0＋ρ gh1 一ρ gh2．例 3、如图， U 型玻璃管中灌有水银.求关闭气体的压强.设大气压强为p0 (3)(1) (2) 2010 p h 10p Ap h pA 10 P= 96 cmHgp0P=86cmHg P=66cmHg P0=76cmHg 、（单位： cm）(4)Al1h1 h2l 2 BC分析：本题可用取等压面的方法解决．p A = P0 +h 2－ h1 液面 A 随和体p B = P 0+h 2液面等高，故两液面的压强相等，则中气体压强： p＝ p A= P0＋ h（ cmHg ）．答案：P= P0＋ h评论：本题事实上是选用 A 以上的水银柱为研究对象，进行受力剖析，列均衡方程求出的关系式：P0＋h＝ P A．拓展：h4Ah 3h 1Bh2小结 :取等压面法：依据同种不中断液体在同一水平面压强相等的“连通器原理”,选用适合的等压面,列压强均衡方程求气体的压强 . 选用等压面时要注意，等压面下必定假如同种液体，不然就没有压强相等的关系．（2）固体（活塞或气缸）关闭的气体的压强因为该固体必然遇到被关闭气体的压力，因此可经过对该固体进行受力剖析，由均衡条件成立方程，来找出气体压强与其余各力的关系．例4:下列图中气缸的质量均为 M, 气缸内部的横截面积为 S,气缸内壁摩擦不计 .活塞质量为 m,求关闭气体的压强 (设大气压强为 p0)(1) pS (2) p0 Sm0Nmg Tp 0S mgm 0pSP= P 0+(m 0+m)g/sP= P 0－ (m 0+m)g/s___________分析：此问题中的活塞随和缸均处于均衡状态．当以活塞为研究对象，受力剖析如图甲所示，由均衡条件得pS ＝（ m0+m ）g＋ P0S；P= p=P +（ m0＋ m） g/S 在剖析活塞、气缸受力时，要特别注意大气压力，何时一定考虑，何时可不考虑．pS’(3). 活塞下表面与水平面成θ角解:对活塞受剖析如图p 0SN由竖直方向协力为零可得 : p0S+mg=pS’ cosθS’ cosθ =S ∴ p=P0+mg/S mg θ拓展：P0 P 0 p AAp pp A P B A BθP B B3．加快运动系统中关闭气体压强确实定常从两处下手：一对气体，考虑用气体定律确立，二是选与气体接触的液柱或活塞等为研究对象，受力剖析，利用牛顿第二定律解出．详细问题中常把两者联合起来，成立方程组联立求解．(1)试管绕轴以角速度ω匀速转动解 : 对水银柱受力剖析如图ωN由牛顿第二定律得 :PS－ P0S=mω 2 r , 此中 m= ρ Sh h pSP S由几何知识得 :r=d － h/2 解得 P=P 0＋ρhω2（ d － h/2 ） d mg(2) 试管随小车一同以加快度 a 向右运动解 : 对水银柱受力剖析如图由牛顿第二定律得:PS－ p S=ma m=ρ Sh 解得 :p=p +ρ ah0 0N ahP0S pSmg(3)气缸和活塞在 F 作用下沿圆滑的水平面一同向右加快运动解：对整体水平方向应用牛顿第二定律：F=（ m+M ） a对活塞受力剖析如图：由牛顿第二定律得：F+PS－P0S=ma②由①②两式可得：F//////////////////////////////////////////p p0 S FMF pS P=P 0－m M Sa=g/5P0 p P0p a=g/5拓展：T m p小结：当物体做变速运动时:利用牛顿运动定律列方程来求气体的压强利用 F 合 =ma,求 p 气。

初中气体压强计算公式
1. 理想气体状态方程推导压强公式（适用于一定质量的理想气体）
- 理想气体状态方程：pV = nRT（p是压强，V是体积，n是物质的量，R是摩尔气体常量，R = 8.31J/(mol· K)，T是热力学温度）。

- 对于一定质量的气体，n=(m)/(M)（m是气体质量，M是气体摩尔质量），则pV=(m)/(M)RT，可得p=(m)/(MV)RT。

2. 液体压强公式推导气体压强（适用于柱形容器中的气体对容器底部压强的近似计算）
- 液体压强公式p = ρ gh（ρ是液体密度，g是重力加速度，h是液体深度）。

- 对于柱形容器中的气体，可以类比液体压强公式。

假设气体柱高度为h，气体密度为ρ，则气体对容器底部压强p=ρ gh。

不过需要注意的是，气体密度ρ是随压强和温度变化的，不像液体密度基本不变。

3. 根据力和受力面积计算压强（适用于已知压力和受力面积的情况）
- 压强定义式p=(F)/(S)（F是压力，S是受力面积）。

- 在初中物理中，如果知道气体对容器壁的压力F和容器壁的受力面积S，就可以用这个公式计算气体压强。

例如，一个活塞封闭一定质量的气体在气缸内，已知活塞对气体的压力F，活塞面积S，则气体压强p=(F)/(S)。

化工原理气体压强计算公式在化工生产过程中，气体压强是一个非常重要的参数，它直接影响着化工设备的设计和操作。

因此，准确地计算气体压强对于化工工程师来说是非常重要的。

在本文中，我们将讨论气体压强的计算公式及其应用。

气体压强的计算公式可以通过理想气体状态方程得到。

理想气体状态方程描述了气体的压力、体积和温度之间的关系，它的数学表达式为：PV = nRT。

其中，P表示气体的压力，V表示气体的体积，n表示气体的物质量，R表示气体常数，T表示气体的温度。

根据这个方程，我们可以推导出气体压强的计算公式为：P = nRT/V。

在这个公式中，nRT/V表示气体的摩尔体积，它表示单位摩尔气体所占的体积。

因此，气体压强可以通过气体的摩尔体积和温度来计算。

在化工生产中，气体压强的计算通常涉及到几个重要的参数，包括气体的摩尔质量、摩尔体积和温度。

这些参数可以通过实验测量或者理论计算得到。

首先，气体的摩尔质量是指单位摩尔气体的质量，它通常用单位为kg/mol的质量来表示。

摩尔质量可以通过气体的化学成分和分子量来计算得到。

例如，对于二氧化碳（CO2）气体，其摩尔质量为44g/mol。

其次，气体的摩尔体积是指单位摩尔气体所占的体积，它通常用单位为m³/mol的体积来表示。

摩尔体积可以通过气体的压力、体积和温度来计算得到。

例如，对于1mol的理想气体，在标准大气压下（1atm），其摩尔体积约为22.4L。

最后，气体的温度是指气体的热力学温度，它通常用单位为K（开尔文）的温度来表示。

在气体压强的计算中，温度的单位必须是开尔文，因为理想气体状态方程中的温度必须使用开尔文温标。

开尔文温标是绝对温标，它的零点是绝对零度，即-273.15℃。

通过上述参数，我们可以利用气体压强的计算公式来计算气体的压强。

例如，对于1mol的二氧化碳气体，在标准大气压下（1atm）和室温下（25℃），其压强可以通过下面的计算公式来计算：P = (1mol) (0.0821atm·L/mol·K) (298K) / (22.4L/mol) ≈ 1atm。

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。

密闭气体压强的计算★预备知识一、压强的基本公式1、定义式：P= （F与S垂直）2、液体深度产生的压强：P= 。

一般情况下不考虑气体本身的重量，所以同一容器内气体的压强处处相等。

但大气压在宏观上可以看成是大气受地球吸引而产生的重力而引起的。

（例如在估算地球大气的总重量时可以用标准大气压乘以地球表面积。

）二、压强的单位1、国际单位：，符号为2、“长度水银柱”制单位：如“cmHg”读做“厘米水银柱”。

“mmHg”读做“毫米水银柱”。

“76cmHg”相当于深度为76厘米水银深度产生的压强。

3、atm。

atm读作“标准大气压”例如“1atm”读作“1个标准大气压”。

“2atm”读作“2个标准大气压”。

1个标准大气压相当于76cmHg。

思考1：76cmHg= mmHg思考2：1atm= cmHg= Pa。

（水银的密度为13600kg/m3）思考3：真空环境的压强为一、平衡态下液体封闭气体压强的计算1.理论依据(1)在气体流通的区域处处压强相等(2)液体压强的计算公式p = ρgh。

(3)液面与外界大气相接触。

则液面下h处的压强为p = p0 + ρgh(4)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）(5)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.计算方法（1）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．由两侧压强相等列方程求解压强．例如图中，同一液面C、D处压强相等pA＝p0＋ph. （2）参考液片法：选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程消去面积，得到液片两侧压强相等，进而求得气体压强．例如，图中粗细均匀的U形管中封闭了一定质量的气体A，在其最低处取一液片B，由其两侧受力平衡可知(pA＋ph0)S＝(p0＋ph＋ph0)S.即pA＝p0＋ph.（3）受力平衡法：选与封闭气体接触的液柱为研究对象进行受力分析，由F合＝0列式求气体压强．（一）、液体封闭的静止或匀速直线运动容器中气体的压强1. 知识要点（1）液体在距液面深度为h处产生的压强：。