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初二物理氣體壓強講解

教育 更新时间:2025-01-31 16:45:05

高中物理熱學的模塊中,以下三個公式是核心考點:

初二物理氣體壓強講解(高中物理之如何理解氣體的壓強)1

是考點也是難點,很多同學不理解為什麼溫度不變壓強和體積成反比、為什麼體積不變壓強和溫度成正比。因此不會用公式或經常用錯公式。其實這是因為你對氣體壓強的概念沒有理解到位,今天我們把它講透。

固體的壓強

在說氣體之前,我們先來說說固體。在桌子上放一個重物,接觸面的壓強是怎麼産生的呢?這個大家都知道,是因為重物對桌面有壓力,壓力除以接觸面積就是壓強,換句話說,壓強就是單位面積的壓力大小。上面這個例子裡面壓力直接來自于重物。

氣體的壓強

無論是氣體還是固體,其實壓強的本質都是一樣的,即單位面積的壓力大小。之所以大家覺得固體壓強很好理解而氣體壓強不好理解是因為不清楚氣體壓強中的壓力是什麼 。

氣體是一群不斷做熱運動的分子,這些分子會不斷的撞擊裝氣體的容器壁。每個分子撞擊一次就相當于對容器壁施加了一個力,雖然這個力很小,施加時間很短。但是架不住咱"人"多啊,氣體分子數量衆多,不斷的撞擊容器壁,結果就相當于對容器壁施加了一個穩定的壓力,這個壓力除以容器壁的面積,就是氣體的壓強。

舉個很形象的例子來進一步說明一下這個壓力:

初二物理氣體壓強講解(高中物理之如何理解氣體的壓強)2

拔河大家都玩過。一條繩子兩方同時拉,哪方給的拉力大就能赢。看起來繩子兩端都會持續受到拉力,但是如果我們來看其中的一個運動員發力的過程,其實是不連續的,他是腳不斷地往前登,一下下把繩子往後拽,每拽一次就拉了一下繩子。但是人數多,每個人拽的頻率也比較高,因此看上去就是對繩子施加了持續不斷穩定的拉力。

每個運動員就相當于一個氣體分子,繩子就相當于容器壁,繩子上的拉力就相當于容器壁受到的壓力。每個分子提供的力是非連續的,作用時間很短,但是當分子數多,頻率快時,就可以看做是對容器壁提供了穩定的力。

因此氣體壓強=撞擊到容器壁的氣體分子的力/容器壁的面積

影響壓強的因素

首先我們再拆解一下"撞擊到容器壁的氣體分子的力",這個力=單位時間撞擊到容器壁的分子數*每個分子的力。這個拆解是顯而易見的,就不多說了。

将拆解的結果帶入上面的式子,可得:

壓強=單位時間撞擊到容器壁的分子數*每個分子的力/容器壁的面積

(注意,這個式子不是公式,隻反映影響壓強的因素)

下面我們逐一分析這三個因素:

· 單位時間撞擊到容器壁的分子數:單位時間撞擊到容器壁的分子數跟跟氣體質量有關,氣體質量越大,氣體分子越多,單位時間撞擊到容器壁的分子數也就越多。因此可以用質量來表達分子數。

· 單個分子撞擊力度:單個分子撞擊力度與分子撞擊速度有關,而溫度越高分子運動速度越快,撞擊力度越大。因此可以用溫度來表達撞擊力度。

· 容器壁的面積: 為了簡單起見,我們假設這個容器就是球體,體積越小容器壁面積越小。因此可以用體積來表達撞擊面面積。

基于以上分析,我們的式子進一步改寫成:

壓強=氣體質量*溫度/體積

(注意,嚴謹的寫法是理想氣體定律pv=nRT,兩個式子表達的意思是一樣的,但是我認為我的式子更加直觀好理解)

三大定律

下面我們來分析一下文章開頭的這三個定律。

· 玻意耳定律: 由壓強=氣體質量*溫度/體積,質量和溫度不變時,體積越小相當于分母越小,值就越大,即壓強越大。

· 查理定律:由壓強=氣體質量*溫度/體積,質量和體積不變時,溫度越高,相當于分子越大,值就越大,即壓強越大。

· 蓋-呂薩克定律:由壓強=氣體質量*溫度/體積,質量不變時,要想讓壓強也不變,相當于要保持值不變,那分子分母要麼等比例增加要麼等比例降低,因此壓強不變時,體積和溫度成正比。

總結

"壓強=氣體質量*溫度/體積"這個式子非常重要,理解之後在分析壓強相關的題目時一定不會錯。如果哪裡不理解請評論或私信,會第一時間回複。

另外說一下,本文的目的是讓咱們要高考的學生理解概念的核心,做對題。不歡迎留言跟我杠一些細枝末節鑽牛角尖的東西,比心~

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