| English | Gas pressure |
|---|---|
| Bahasa Melayu | Tekanan 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。
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)或波登压力表来测量。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)