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关于气体压强的三大定律
作者:admin | 关键词:关于,气体,压强,强的,三大,大定,定律 | 添加日期:2020年05月06日 | 浏览次数:

气体的压强

无论是气体还是固体,其实压强的本质都是一样的,即单位面积的压力大小。之所以大家觉得固体压强很好理解而气体压强不好理解是因为不清楚气体压强中的压力是什么 。

气体是一群不断做热运动的分子,这些分子会不断的撞击装气体的容器壁。每个分子撞击一次就相当于对容器壁施加了一个力,虽然这个力很小,施加时间很短。但是架不住咱“人”多啊,气体分子数量众多,不断的撞击容器壁,结果就相当于对容器壁施加了一个稳定的压力,这个压力除以容器壁的面积,就是气体的压强。
关于气体压强的三大定律

举个很形象的例子来进一步说明一下这个压力:

拔河大家都玩过。一条绳子两方同时拉,哪方给的拉力大就能赢。看起来绳子两端都会持续受到拉力,但是如果我们来看其中的一个运动员发力的过程,其实是不连续的,他是脚不断地往前登,一下下把绳子往后拽,每拽一次就拉了一下绳子。但是人数多,每个人拽的频率也比较高,因此看上去就是对绳子施加了持续不断稳定的拉力。

每个运动员就相当于一个气体分子,绳子就相当于容器壁,绳子上的拉力就相当于容器壁受到的压力。每个分子提供的力是非连续的,作用时间很短,但是当分子数多,频率快时,就可以看做是对容器壁提供了稳定的力。

因此气体压强=撞击到容器壁的气体分子的力/容器壁的面积

影响压强的因素

首先我们再拆解一下“撞击到容器壁的气体分子的力”,这个力=单位时间撞击到容器壁的分子数*每个分子的力。这个拆解是显而易见的,就不多说了。

将拆解的结果带入上面的式子,可得:

压强=单位时间撞击到容器壁的分子数*每个分子的力/容器壁的面积

(注意,这个式子不是公式,只反映影响压强的因素)

下面我们逐一分析这三个因素:

单位时间撞击到容器壁的分子数:单位时间撞击到容器壁的分子数跟跟气体质量有关,气体质量越大,气体分子越多,单位时间撞击到容器壁的分子数也就越多。因此可以用质量来表达分子数。

单个分子撞击力度:单个分子撞击力度与分子撞击速度有关,而温度越高分子运动速度越快,撞击力度越大。因此可以用温度来表达撞击力度。

容器壁的面积: 为了简单起见,我们假设这个容器就是球体,体积越小容器壁面积越小。因此可以用体积来表达撞击面面积。

基于以上分析,我们的式子进一步改写成:

压强=气体质量*温度/体积

(注意,严谨的写法是理想气体定律pv=nRT,两个式子表达的意思是一样的,但是我认为我的式子更加直观好理解)

三大定律

下面我们来分析一下文章开头的这三个定律。


玻意耳定律: 由压强=气体质量*温度/体积,质量和温度不变时,体积越小相当于分母越小,值就越大,即压强越大。

查理定律:由压强=气体质量*温度/体积,质量和体积不变时,温度越高,相当于分子越大,值就越大,即压强越大。

盖-吕萨克定律:由压强=气体质量*温度/体积,质量不变时,要想让压强也不变,相当于要保持值不变,那分子分母要么等比例增加要么等比例降低,因此压强不变时,体积和温度成正比。

总结


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