b气体的压强与体积的关系

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1、第六章B气体的压强与体积的关系你参加过充气用品展示会吗？图6-13所描述的就是这类展示会的一角。现代社会生活中充气用品的应用非常广泛，如充气门、充气棚、充气安全滑梯、充气救生垫、充气皮划艇，乃至充气沙发等，它们都是在一个橡胶袋或塑料容器内充入气体制成的，其中有的全密封，有的可不断补充气体。这些容器内的压强通常都大于外界气压，当它们受到冲击而变形，体积发生变化时，其内部气体的压强也会变化。关于气体压强与体积变化的关系正是本节所要研究的内容。图6-13大家谈气态是物质存在的一种状态，你认为应该如何来描述局限在某

2、一容器中的气体状态呢？9/9可以用哪些物理量来描述气体的状态？图6-14我们来看一个演示实验。在上端有活塞的厚玻璃筒底部放置一块硝化棉，如图6-14所示。用手快速向下压活塞，请你观察所发生的现象。在这个实验中，我们发现，当用手快速向下压活塞时，密封在玻璃筒里的气体的体积、温度、压强都发生了变化，我们就说气体的状态发生了变化。体积、温度、压强等都是用来描述气体状态的物理量，我们称之为气体的状态参最。只要其中任何一个状态参量发生变化，我们就说该气体的状态发生了变化。1．气体的状态参量在物理学中，要用体积、温度、

3、压强等物理量来描述气体的状态，这几个物理量被称为气体的状态参量。怎样确定气体的体积和温度？图6-15由于气体没有一定的形状，具有流动性。不论容器多大，气体分子总能充满整个容器，如图6-15所示。因此任何容器的容积就是该容器内气体的体积。我们已知道，气体的温度是描述气体冷热程度的物理量。从微观角度分析，气体温度的高低取决于气体分子无规则运动的剧烈程度。气体分子运动越剧烈，分子运动的平均速率越大，气体的温度就越高。我们经常用温度计来测量气体的温度。在下一节，还会用DIS系统结合温度传感器来测量温度。气体的压强是

4、怎样产生的？图6-16让我们先做一个实验来模拟压强的产生。把磅秤的托盘翻过来放置，将若干小钢珠（或黄豆）连续倒在托盘上（图6-16），小钢珠与托盘撞击后全部都被反弹开去，但由于许多小钢珠不断地撞击托盘，托盘就受到一个持续的压力，磅秤上就会指示这一压力。当然，气体分子不像小钢珠那样，由于受重力作用而只沿着一个方向运动，但气体压强的产生确实是由于组成气体的大量分子向各个方向运动，并撞击器壁而产生的。气体压强的大小与每个分子的质量、运动速度大小和单位时间内在单位面积上碰撞的分子数等有关系。（1）气体体积9/9气体

5、分子所能达到的空间范围称为气体的体积，用字母V来表示。体积的国际单位是m3（读作立方米）。（2）温度。温度（热力学温标）用字母T表示，国际单位是K（读作开尔文，简称开）。日常生活中，温度常常采用摄氏温标，用字母t表示，单位℃（读作摄氏度）。（3）气体的压强。容器壁单位面积上所受的压力就是气体的压强。用字母p表示，国际单位是Pa（读作帕斯卡，简称帕）。下面我们介绍一些测量气体压强的方法。（1）用汞压强计测量测量时，将汞压强计竖直放置，并将装有待测气体的容器与它的U形管的一臂连通。如果汞压强计两臂内汞面的高度相

6、等，如图6-17（a）所示，表明容器中气体的压强p等于大气压强p0，即p＝p0。如果汞压强计两臂内汞面的高度差为h，且与容器连通的一个臂内汞面较低，如图6-17（b）所示，表明容器内气体的压强p大于大气压强p0，且有p＝p0＋ρgh，式中ρ为汞的密度。图6-17如果汞压强计两臂内汞面的高度差为h，但与容器连通的一个臂内汞面较高，如图6-17（c）所示，表明容器内气体的压强p小于大气压强p0，且有p＝p0－ρgh。（2）用指针式或数字式压强计测量盛放在储气筒里的压缩空气和盛放在钢瓶里的氧气或氢气的压强，通常是

7、用指针式金属压强计或数字式压强计直接显示的。图6-18显示的是用指针式压强计来测量自行车内胎气压的情景。9/9图6-18自主活动图6-19所示是托里拆利测量大气压强的实验装置示意图，把一端封闭的、充满汞的玻璃管倒置并竖直插入汞槽内，如果有部分空气漏入管内，管内外汞面高度差为h，设大气压强是p0，则管内汞柱上方的气体压强为多少？图6-19示例一个气缸水平放置在地面上，在质量为m1、截面积为S的活塞上方放置一个质量为m2的重物，平衡时如图6-20所示，则气缸内气体的压强为多少？（大气压强为p0）9/9图6-20

8、图6-21【分析】由于活塞处于静止状态，一定受到平衡力的作用。此时活塞受到自身重力m1g、重物向下的压力FN＝m2g和大气向下的压力p0S，如图6-21所示。这三个力正好与气缸内作用于活塞、方向向上的气体压力pS相平衡。【解答】根据物体平衡的条件，有pS＝m1g＋m2g＋p0S，所以，p＝p0＋。【讨论】在研究气体压强大小的时候，往往要考察与气体直接接触的物体，如活塞、汞柱等，通过分析这些物体的受力情况，可得出气