高中物理 第一章 分子动理论 第2节 气体分子运动与压强 气体压强素材 鲁科版选修3-3（通用）

高中物理 第一章 分子动理论 第2节 气体分子运动与压强 气体压强素材 鲁科版选修3-3（通用）

气体压强 ‎ 气体压强与大气压强不同，指的是封闭气体对容器壁的压强，气体压强产生的原因是大量气体分子对容器壁的持续的、无规则撞击产生的。气体压强与温度和体积有关。温度越高，气体压强越大，反之则气体压强越小。一定质量的物体，体积越小，分子越密集。‎ ‎1公式 气体压强公式：P=F/S。气体压强。F是压力,S是受力面积。液体压强公式：P=ρ×g×h ‎2大气压强 ‎① 大气压强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。‎ ‎② 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。‎ ‎③ 被密封在某种容器中的气体，其压强是大量的做无规则运动的气体分子对容器壁不断碰撞而产生的。它的大小不是由被封闭气体的重力所决定的。‎ ‎3产生原因 地球周围包着一层厚厚的空气，它主要是由氮气、氧气、二氧化碳、水蒸气和氦、氖、氩等气体混合组成的，通常把这层空气的整体称之为大气。它上疏下密地分布在地球的周围，总厚度达‎1000千米，所有浸在大气里的物体都要受到大气作用于它的压强，就像浸在水中的物体都要受到水的压强一样。‎ 大气压产生的原因可以从不同的角度来解释。课本中主要提到的是：空气受重力的作用，空气又有流动性，因此向各个方向都有压强。讲得细致一些，由于地球对空气的吸引作用，空气压在地面上，就要靠地面或地面上的其他物体来支持它，这些支持着大气的物体和地面，就要受到大气压力的作用。单位面积上受到的大气压力，就是大气压强；第二，可以用分子运动的观点解释。因为气体是由大量的做无规则运动的分子组成，而这些分子必然要对浸在空气中的物体不断地发生碰撞。每次碰撞，空气分子都要给予物体表面一个冲击力，大量空气分子持续碰撞的结果就体现为大气对物体表面的压力，从而形成大气压。若单位体积中含有的分子数越多，则相同时间内空气分子对物体表面单位面积上碰撞的次数越多，因而产生的压强也就越大。‎ 利用分子运动论的观点可以解释：为什么大气层不均匀分布，能造成大气压下高上低的现象。‎ ‎4相关实验 托里拆利实验测出了大气压强的具体数值。，在长约‎1m、一端封闭的玻璃管里灌满水银，将管口堵住，然后倒插在水银槽中，放开堵管口的手指时，管内水银面下降一些就不再下降，这时管内外水银面的高度差为‎760mm。‎ 管内留有‎760mm高水银柱的原因正是因为有大气压的存在。由液体压强的特点可知，水银槽内液体表面的压强与玻璃管内‎760毫米水银柱下等高处的压强应是相等的。水银槽液体表面的压强为大气压强，由于玻璃管内水银柱上方是真空的，受不到大气压力的作用，管内的压强只能由‎760mm高的水银柱产生。因此，大气压强跟‎760毫米高水银产生的压强相等。‎ 通常情况下，表示气体压强的常用单位有帕斯卡、毫米水银柱（毫米汞柱）、厘米水银柱（厘米汞柱）、标准大气压，它们的符号分别是pa、mmhg、cmhg、atm。‎ ‎5相关关系 这里所说的气体压强并不是指大气压强，而是指一定质量的气体的压强。由于气体的压强实质上是大量的做无规则运动的气体分子与容器壁不断碰撞而产生的，因此当其他条件不变的情况下，气体体积减小会使气体分子与容器壁碰撞的次数增多而使压强增大。在温度不变时，一定质量的气体体积越小，压强越大；体积越大，压强越小。‎ ‎6沸点关系 实验表明，一切液体的沸点，都是气压减小时降低，气压增大时升高，同种液体的沸点不是固定不变的。说水的沸点是‎100℃‎必须强调是在标准大气压下。‎ 由于气压随高度减小，所以水的沸点随高度降低，例如：海拔‎1000米处水沸点约‎97℃‎，‎3千米处约‎91℃‎，在海拔‎8844米的珠穆朗玛峰顶，水在‎72℃‎就可以沸腾，因而在高山上烧饭要用不漏气的高压锅，锅内气压可以高于标准大气压，使水沸点高于‎100℃‎，不但饭熟得快，还可以节省燃料。‎ ‎7高度关系 实验表明，在海拨‎2000米以内，每升高‎12米，大气压就降低一毫米汞柱，约133帕。利用这一特点，在海拨‎2000米以内，测出某地的大气压值，可计算某地的海拨高度。‎