压强、体积和温度是描述气体状态的三个重要参量。要确定气体的状态,就要知道气体的压强、体积和温度。其中气体压强计算是解决问题的关键。 一、液体封闭的气体的压强计算常用参考液片分析法 计算的方法步骤是 ①选取假想的一个液体薄片(其自重不计)为研究对象; ②分析液片两侧受力情况,建立力的平衡方法,消去横截面积,得到液片两侧的压强平衡方程; ③解方程,求得气体压强。 例1、如下图所示,粗细均匀的竖直倒置的U形管右端封闭,左端开口插入水银槽中,封闭着两段空气柱1和2,已知 分析:求静止液体封闭气体的压强时,一般选取最低液面和与气体相关联的液柱为研究对象,进行受力分析,列平衡方程较简单。 解析:设空气柱1和2的压强分别为 通过气柱2上端画等高线AB,则由连通器原理可知: 再以水银柱
二、固体(活塞或汽缸)封闭气体的压强计算常用平衡条件法 对于用固体(如活塞等)封闭在静止容器内的气体,要求气体内的压强,可对固体(如活塞等)进行受力分析,然后根据平衡条件求解。 例2、汽缸截面积为S,质量为m的梯形活塞上面是水平的,下面与水平方向的夹角为 分析:此类问题解法的实质,就是将求解气体的压强问题,转化为力学平衡问题处理。静力平衡法只适用于热学系统处于静止或匀速运动状态封闭气体压强的计算。 解析:取活塞和重物为研究对象,进行受力分析:受重力 所以在数值上 三、加速运动系统中封闭气体的压强的计算常用牛顿第二定律法 当与气体相连的系统加速运动时,求气体内的压强,可以选择与气体相连的合适的研究对象(如活塞、汽缸等),对其进行受力分析,然后根据牛顿第二定律列动力学方程。在对系统分析时可针对具体情况选用整体法或隔离体法。 例3、如下图所示,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 分析:计算气体的压强时,必须注意单位的统一,否则容易出错,特别是与加速液体相连接的气体的压强计算,如果压强以厘米汞柱为单位,要使其单位转化为用 解析:用水平外力F拉活塞时,当汽缸内体积不变时,以活塞和汽缸气体整体为研究对象,受力分析,再以活塞为研究对象,受力分析,水平方向受到水平向右的力 对活塞由牛顿第二定律得 将加速度的值代入得 好友都在读: |
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