上课：密闭气体压强的计算知识分享.ppt

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1、上课：密闭气体压强的计上课：密闭气体压强的计算算1关于摄氏温度和热力学温度的换算中，下列错误的是：A10等于283K B升高10就是升高283KC-10等于263KD降低到-10就是降低到263K说明说明：T=t+273KT=t+273K；t=Tt=T2 2关于密闭容器中气体的压强：关于密闭容器中气体的压强：A A是由气体受到重力所产生的是由气体受到重力所产生的B B是由气体分子间的相互作用力（吸引是由气体分子间的相互作用力（吸引 和排斥）产生的和排斥）产生的C C是大量气体分子频繁地碰撞器壁所产是大量气体分子频繁地碰撞器壁所产生的生的D D当容器自由下落时将减小为零当容器自由下落时将减小为零

2、说明说明：产生原因：大量气体分子无规则运动碰撞产生原因：大量气体分子无规则运动碰撞器壁，形成对器壁各处均匀的持续的压力而产生。器壁，形成对器壁各处均匀的持续的压力而产生。3 3一瓶气体的瓶内压强是一瓶气体的瓶内压强是1Pa1Pa，那么：，那么：A A每个分子产生的压强是每个分子产生的压强是1Pa1PaB B每个分子平均产生的压强是每个分子平均产生的压强是1Pa1PaC C瓶内任何地方的压强都是瓶内任何地方的压强都是1Pa1PaD D瓶的内表面瓶的内表面1m1m2 2面积上气体产生的面积上气体产生的压力是压力是1N1N4 4关于大气压强，下列判断正确的是：关于大气压强，下列判断正确的是：A A是

3、由地球对大气的吸引所产生的是由地球对大气的吸引所产生的B B方向总是竖直向下的方向总是竖直向下的C C在一定高度内随海拔高度增加而有规律在一定高度内随海拔高度增加而有规律地减小地减小D D完全是由大气的温度所决定完全是由大气的温度所决定说明说明：“碰撞碰撞”是产生大气压的微观实质是产生大气压的微观实质 5 5当大气压为当大气压为76cmHg76cmHg时，做托里拆利实验，托里拆时，做托里拆利实验，托里拆利管内高出槽内水银面利管内高出槽内水银面74cm74cm，其原因是：，其原因是：A A托里拆利管的管径太大托里拆利管的管径太大B B托里拆利管不是直立的托里拆利管不是直立的C C托里拆利管上端有

4、空气托里拆利管上端有空气 D D由于水银槽内的水银太少由于水银槽内的水银太少演示：演示：托里拆利实验托里拆利实验压强单位：压强单位：帕斯卡，简称帕。帕斯卡，简称帕。1 1帕帕=1=1牛牛/米米2 2或或1Pa=1N/m1Pa=1N/m2 2。单位换算：单位换算：1 1标准大气压标准大气压=760=760毫米汞柱毫米汞柱=1.01310=1.013105 5帕。帕。1atm=760mmHg=1.013101atm=760mmHg=1.013105 5PaPa）。）。理论依据理论依据液体压强的计算公式液体压强的计算公式 p p=ghgh。连通器原理连通器原理：在连通器中，同一种液体（中在连通器中，

5、同一种液体（中间液体不间断）的同一水平面上的压强是相间液体不间断）的同一水平面上的压强是相等的。等的。一、平衡态下液体封闭气体压强的计算一、平衡态下液体封闭气体压强的计算 取取等等压压面面法法：根根据据同同种种液液体体在在同同一一水水平平液液面面处处压压强强相相等等，在在连连通通器器内内灵灵活活选选取取等等压压面面由由两两侧侧压压强强相相等等列列方方程程求求解压强解压强 例例如如图图中中，同同一一液液面面C C、D D处压强相等处压强相等 p pA Ap p0 0p ph h.练习练习1 1：计算图中各种情况下，被封闭气体的计算图中各种情况下，被封闭气体的压强。（标准大气压强压强。（标准大气压

6、强p p0 0=76cmHg=76cmHg，图中液体，图中液体为水银）为水银）SmmS例例例例2 2：气体对面的压力与面垂直气体对面的压力与面垂直气体对面的压力与面垂直气体对面的压力与面垂直:F F=PSPSGGP P0 0S SPSPSPS PS=P P0 0S S+mg+mgGGPSPSP P0 0S S N NS S PS PS=mg+mg+P P0 0S ScoscosPS PS=mg+mg+P P0 0S SMmSMmS以活塞为研究对象以活塞为研究对象以活塞为研究对象以活塞为研究对象以气缸为研究对象以气缸为研究对象以气缸为研究对象以气缸为研究对象mg+PS mg+PS=P P0 0S

7、 SMg+PS Mg+PS=P P0 0S S例例：三三个个长长方方体体容容器器中中被被光光滑滑的的活活塞塞封封闭闭一一定定质质量量的的气气体体。如如图图3 3所所示示，M M为为重重物物质质量量，F F是是外外力力，p p0 0为为大大气气压压，S S为为活活塞塞面面积积，G G为为活活塞塞重重，则则压压强强各各为：为：hhh例例例例1 1：下列各图装置均处于静止状态。设大气压强为下列各图装置均处于静止状态。设大气压强为下列各图装置均处于静止状态。设大气压强为下列各图装置均处于静止状态。设大气压强为P P0 0，用水银封闭一定量的气体在玻璃管中，求封闭，用水银封闭一定量的气体在玻璃管中，求封

8、闭，用水银封闭一定量的气体在玻璃管中，求封闭，用水银封闭一定量的气体在玻璃管中，求封闭气体的压强气体的压强气体的压强气体的压强P P。P P=P P0 0P P=P P0 0+ghghP P=P P0 0-ghghP P=ghghhhh连通器原理：同种液体在同一高度压强相等连通器原理：同种液体在同一高度压强相等连通器原理：同种液体在同一高度压强相等连通器原理：同种液体在同一高度压强相等P P=P P0 0+ghghP P=P P0 0-ghghP P=P P0 0-ghghPPPu如图如图4 4所示，在一端封所示，在一端封闭的闭的U U形管内，三段水形管内，三段水银柱将空气柱银柱将空气柱A A

9、、B B、C C封在管中，在竖直放置封在管中，在竖直放置时，时，ABAB两气柱的下表面两气柱的下表面在同一水平面上，另两在同一水平面上，另两端的水银柱长度分别是端的水银柱长度分别是h h1 1和和h h2 2，外界大气的压，外界大气的压强为强为p p0 0，则，则A A、B B、C C三三段气体的压强分别是多段气体的压强分别是多少？少？求用固体（如活塞等）封闭在静止容求用固体（如活塞等）封闭在静止容器内的气体压强，应对固体（如活器内的气体压强，应对固体（如活塞等）进行受力分析。然后根据平塞等）进行受力分析。然后根据平衡条件求解。衡条件求解。二、平衡态下活塞、气缸密闭气体压强的计算二、平衡态下活

10、塞、气缸密闭气体压强的计算 训练训练训练训练2 2 2 2：如图所示，活塞质量为如图所示，活塞质量为如图所示，活塞质量为如图所示，活塞质量为m m m m，缸套，缸套，缸套，缸套质量为质量为质量为质量为M M M M，通过弹簧吊在天花板上，气，通过弹簧吊在天花板上，气，通过弹簧吊在天花板上，气，通过弹簧吊在天花板上，气缸内封住了一定质量的空气，而活塞与缸内封住了一定质量的空气，而活塞与缸内封住了一定质量的空气，而活塞与缸内封住了一定质量的空气，而活塞与缸套间无摩擦缸套间无摩擦缸套间无摩擦缸套间无摩擦,活塞面积为活塞面积为活塞面积为活塞面积为S S S S，大气压强，大气压强，大气压强，大气压强

11、为为为为P P P P0 0 0 0，则下列说法正确的是，则下列说法正确的是，则下列说法正确的是，则下列说法正确的是()()()()A A A A、内外空气对缸套的总作用力方向向上，大小为、内外空气对缸套的总作用力方向向上，大小为、内外空气对缸套的总作用力方向向上，大小为、内外空气对缸套的总作用力方向向上，大小为MgMgMgMgB B B B、内外空气对缸套的总作用力方向向下，大小为、内外空气对缸套的总作用力方向向下，大小为、内外空气对缸套的总作用力方向向下，大小为、内外空气对缸套的总作用力方向向下，大小为mgmgmgmgC C C C、气缸内空气压强为、气缸内空气压强为、气缸内空气压强为、气

12、缸内空气压强为P P P P0 0 0 0-Mg/S-Mg/S-Mg/S-Mg/SD D D D、气缸内空气压强为、气缸内空气压强为、气缸内空气压强为、气缸内空气压强为P P P P0 0 0 0+mg/S+mg/S+mg/S+mg/SACAC例例3 3：试计算下述情况下密闭气体的压强试计算下述情况下密闭气体的压强 ，已知大气压已知大气压P P0,0,左图中水银柱的长度为左图中水银柱的长度为L L，右，右图中活塞与气缸间无摩擦。图中活塞与气缸间无摩擦。FmSM自由下滑自由下滑光滑水平面光滑水平面11111212如如图图示示：一一圆圆筒筒形形气气缸缸，静静置置于于地地面面上上，气气缸缸筒筒的的质

13、质量量为为M，活活塞塞（连连同同手手柄柄）的的质质量量为为m，气气缸缸内内部部横横截截面面积积为为S S大气压大气压为为P。平衡时，气缸容积为。平衡时，气缸容积为V。试问：试问：1 1、分析活塞（连同手柄）受力情况、分析活塞（连同手柄）受力情况 求出缸内气体对活塞的压力大小求出缸内气体对活塞的压力大小 N=2、求出缸内气体的压强、求出缸内气体的压强 P=3、若若用用手手提提住住活活塞塞手手柄柄缓缓慢慢上上提提，设设气气缸缸足足够够长长，不不计计气气缸缸内内气气体体重重和和各各处处摩摩擦擦试试分分析析气气缸缸刚刚被被提提离离地地面面时时的受力情况。的受力情况。（1 1）缸内气体对缸底的压力）缸内

14、气体对缸底的压力 N=（2 2）缸内气体对缸底的压强）缸内气体对缸底的压强 P=*（3 3）若不考虑温度变化缸内气体体积）若不考虑温度变化缸内气体体积 V=*（4 4）此时，活塞上升的距离）此时，活塞上升的距离 X=（5 5）此时，缸内气体对活塞压力）此时，缸内气体对活塞压力 N=（6 6）此此时时活活塞塞（连连同同手手柄柄）的的受受力力情情况况，作作用用于于手手柄柄拉力拉力 F=当封闭气体的所在的系统处于力学非平衡状态时，当封闭气体的所在的系统处于力学非平衡状态时，当封闭气体的所在的系统处于力学非平衡状态时，当封闭气体的所在的系统处于力学非平衡状态时，欲求封闭气体压强，首先要选择恰当的对象（

15、如欲求封闭气体压强，首先要选择恰当的对象（如欲求封闭气体压强，首先要选择恰当的对象（如欲求封闭气体压强，首先要选择恰当的对象（如与气体相关的液体、活塞等）并对其进行正确的与气体相关的液体、活塞等）并对其进行正确的与气体相关的液体、活塞等）并对其进行正确的与气体相关的液体、活塞等）并对其进行正确的受力分析（特别注意分析内外的压力）然后应用受力分析（特别注意分析内外的压力）然后应用受力分析（特别注意分析内外的压力）然后应用受力分析（特别注意分析内外的压力）然后应用牛顿第二定律列方程求解。牛顿第二定律列方程求解。牛顿第二定律列方程求解。牛顿第二定律列方程求解。三、非平衡态下密闭气体压强的计算三、非平

16、衡态下密闭气体压强的计算 练习练习练习练习3 3 3 3：如图所示的试管内由如图所示的试管内由如图所示的试管内由如图所示的试管内由水银封有一定质量的气体，已知水银封有一定质量的气体，已知水银封有一定质量的气体，已知水银封有一定质量的气体，已知水银柱的长度为水银柱的长度为水银柱的长度为水银柱的长度为L L L L1 1 1 1，大气压强为，大气压强为，大气压强为，大气压强为P P P P0 0 0 0，当试管绕开口端的竖直轴以角，当试管绕开口端的竖直轴以角，当试管绕开口端的竖直轴以角，当试管绕开口端的竖直轴以角速度速度速度速度在水平面内匀速转动时水在水平面内匀速转动时水在水平面内匀速转动时水在水

17、平面内匀速转动时水银柱到管口的距离为银柱到管口的距离为银柱到管口的距离为银柱到管口的距离为L L L L2 2 2 2，又知试，又知试，又知试，又知试管的横截面积为管的横截面积为管的横截面积为管的横截面积为S S S S，水银密度为，水银密度为，水银密度为，水银密度为。求管内气体的压强为多少？求管内气体的压强为多少？求管内气体的压强为多少？求管内气体的压强为多少？类型类型1.平衡态下液体密封气体的压强平衡态下液体密封气体的压强2.平衡态下气缸活塞密封气体的压强平衡态下气缸活塞密封气体的压强3.非平衡态下密闭气体的压强非平衡态下密闭气体的压强归纳总结：气体压强计算归纳总结：气体压强计算思路思路方法方法步骤步骤1.1.定对象定对象定对象定对象2.2.分析力分析力分析力分析力3.3.用规律用规律用规律用规律整体整体整体整体部分部分部分部分缸体缸体缸体缸体活塞活塞活塞活塞液柱液柱液柱液柱平衡态平衡态平衡态平衡态 F F合合合合=0 =0 （平衡条件）（平衡条件）（平衡条件）（平衡条件）非平衡态非平衡态非平衡态非平衡态 F F合合合合=mama（牛顿第二定律）（牛顿第二定律）（牛顿第二定律）（牛顿第二定律）结束结束