返回顶部

气体压强,释义(SPM 物理)

气体粒子与容器壁碰撞所产生的压强。

  • 专攻 SPM 物理补习
  • 已帮助 5,000+ 名学生
  • 经验丰富的物理老师
  • 全线上一对一,覆盖全马
  • 真实一小时付费试课,每小时RM50起
  • 依据官方 SPM 课程大纲
EnglishGas pressure
Bahasa MelayuTekanan gas
中文气体压强

释义

气体粒子与容器壁碰撞所产生的压强。

压力

你需要掌握的要点

气体压力源于高速运动的气体分子不断与容器壁碰撞,这正是分子运动论所描述的现象。每次碰撞都会对器壁施加一个极小的力,而每秒钟在器壁面积上发生的无数次碰撞的综合效应,便产生了可测量的压力。

气体压力通常用压力计(U形管)波登压力表来测量。压力计是一根装有液体(通常是水银或水)的 U 形管;两侧液面的高度差 h 表示存在一个大小为 hρg 的压强差,其中 ρ 是液体密度,以千克每立方米(kg m⁻³)为单位,g 是重力场强度,以米每二次方秒(m s⁻²)为单位。

根据压力计的连接方式不同,气体压力等于大气压力加上 hρg,或等于大气压力减去 hρg,因此必须仔细检查液面高度差的方向,才能确定应该相加还是相减。波登压力表则使用一根弯曲的金属管,受压时会略微伸直,从而直接给出指针读数。

例题解析

某气源连接到一个与大气相通的水银压力计上。与气源相连一侧的水银液面比开口一侧低 8 cm,说明气体压力大于大气压力。

取大气压力为 101 000 Pa,水银密度 ρ = 13 600 kg m⁻³,g = 9.81 m s⁻²。

先把高度差换算成米:h = 8 cm = 0.08 m。

压强差为 hρg = 0.08 m × 13 600 kg m⁻³ × 9.81 m s⁻² = 10 674.9 Pa,可四舍五入为约 10 700 Pa。

由于气体一侧液面较低,气体压力大于大气压力:气体压力 = 101 000 Pa + 10 700 Pa = 111 700 Pa。整个解题过程中所用的每一个量,以米表示的高度、以千克每立方米表示的密度、以帕斯卡表示的压力,都保持正确的国际单位。

考试如何考查

在试卷一中,客观题常要求考生根据压力计读数计算气体压力,或从显示水银液面的图中辨认气体压力是大于还是小于大气压力。在试卷二中,结构题通常要求考生用分子运动论解释气体压力的成因、描述如何用压力计测量气体压力,并根据情况把 hρg 与大气压力相加或相减来计算气体压力。

在试卷三中,实验题可能要求考生根据装置图或测得的水银液面差确定气体压力,并比较压力计与波登压力表的读数。

常见的错误是本应相减却把 hρg 相加,或者在确定正负号之前忘记先辨认压力计哪一侧与气源相连。

来源: DSKP KSSM Physics Form 4 and 5 (Versi English) (Bahagian Pembangunan Kurikulum (BPK), KPM)

常见问题

根据分子运动论,气体压力是怎么产生的?
气体压力源于气体分子不断快速运动并与容器壁碰撞。每次碰撞都会对器壁施加一个很小的力,而每秒钟发生的数十亿次这样的碰撞,分布在容器的整个表面积上,共同产生了可测量的气体压力。
在压力计计算中,怎样判断应该把 hρg 相加还是相减?
首先要确定 U 形管哪一侧与气源相连。如果气体一侧的液面比开口一侧低,说明气体压力大于大气压力,应把 hρg 相加;如果气体一侧的液面较高,说明气体压力较小,应把 hρg 相减。
压力计与波登压力表有什么区别?
压力计利用液柱(通常是水银或水)的高度差,通过 hρg 这一关系求出气体压力。波登压力表则使用一根受压会伸直的弯曲金属管,直接带动指针在刻度盘上移动,无需液体也无需计算。

预约试课

一小时付费试课 · 当天回复 · 每小时RM50起

预约试课

一小时付费试课 · 当天回复