气体压强与体积的关系(压力与压强专题——大气压强)

Posted 2023-05-30

篇首语：草若无心不发芽，人若无心不发达。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了气体压强与体积的关系(压力与压强专题——大气压强)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

什么是大气压强

大气对浸没在它里面的物体的压强叫做大气压强，简称大气压。

空气的重力和大气的流动性。

重力很好理解，这里解释一下流动性。空气中有水分子，氧气分子，氮气分子，二氧化碳分子等等，这些分子就像幼儿园的小朋友，不仅会上蹿下跳还会东奔西跑，这就是流动性。

流动为什么会产生压强呢?你想啊，这些“小朋友”跑来跑去，撞到墙壁上，撞到你身上，就有碰撞，有碰撞，就有压力，有压力就有压强。

其实大气有压强最根本的原因是流动性，因此大气向四面八方都会产生压强。当然你会问，是什么让这些气体动起来的，把这个问题留到高中，希望你可以在高中好好探究气体的流动性到底是什么？

马德堡半球试验

将球中的气体抽干，发现需要很大的力才能把球拉开，由此说明，大气存在压强。

需要很大的力才能拉开，因为外面有空气也就是有大气压强，有压强就有压力，里面没空气，就没有压强，没有压强就没压力，那么球体就会被外面的力狠狠的压住。

托里拆利的试验

管内灌满水银，排出空气，然后反转放入盛有水银的槽里，放开手指，将管子竖直固定，当管内水银液面停止下降时，读出此时水银液柱与水槽中水平液面的竖直高度差，约为760mm。我们把760mm高的水银柱产生的压强叫做1个标准大气压，简称1个大气压（atm）

这个实验就是用平衡知识，大气压和液体产生的压强平衡，用液体压强来得到气体压强。

思考一些问题：

1、为什么是灌满水银倒放入水银槽中？

因为只有灌满后，排除管中的所有气体，倒放之后，顶部是真空，水银柱产生的压强才是大气的压强。如果不是灌满水银，留有部分空气，那么测出的压强就是偏小的。

2、为什么用水银而不是水？

试验的本质其实是液体的压强更大气压强平衡，液体压强公式p=ρgh，水银的密度13.6g/cm3 水的密度1g/cm3，如果用水做试验，要做到平衡，那么h得是水银柱的13.6倍，差不多是10m,3层楼那么高！一没有那么长的管子，二哪怕有测量柱子也不方便。

3、槽中的水银能否换成水?

很明显不能！水银密度大，是液体金属，几乎不溶于水，最后变成水银沉底，水上升，充满整个管子，试验就没有了任何意义！

空气内部向各个方向都有压强，大气压随高度增加而减小，因为高度增加，空气密度变小，“小朋友”变少，流动性变低，压强就小了。

一般来说，晴天大气压比阴天高，冬天比夏天高。

先做一个小实验：用酒精灯把水煮沸，正常气压下，水的沸点为100℃。然后移开酒精灯，温度慢慢降低，水不再沸腾。这时候用针筒把容器的空气，立马抽干，水居然又沸腾了，为什么？

首先，水温是低于100℃，水再次沸腾也是真的，那么说明水的沸点变化了，而且是变低了。本来100℃沸腾的水，现在可能只要95℃、90℃就会沸腾。

所以得出结论：水的沸点会因为大气压的降低而降低。

因为这个结论，在高原煮食物，就需要高压锅。因为食物要熟，需要100℃以上的温度持续加热，而高原上水的沸点因为压强变小而降低，用普通锅，就煮不熟食物。

高压锅就是在普通锅的基础上增加了密封性，可以在比较封闭的空间内不断得增加水蒸气，"小朋友"多了，压强就大了，沸点变高了，食物就能熟了。

虹吸现象：

如果要给鱼缸换水，我们用一个装满水的皮管放入鱼缸中，鱼缸中的水就会被吸出鱼缸，流到右边的容器中，这就是虹吸现象，应用了大气压强的知识。

那么，水是怎么被吸出的？皮管中的水因为重力，会向下流，那么管子中一定会出现一部分真空，这样一边是大气压，一边是真空，有了压强差，大气压就把鱼缸中的水压出。

其实虹吸现象，水泵等应用，本质就是制造了压强差。

先做一个小实验：

拿出一个针筒（不带针），先抽一点空气，然后用拇指堵住针筒口，用力压针管，拇指会有向外弹的趋势。而向外拉针管，拇指有被吸入针筒的趋势。为何？

首先，拇指堵住针筒口，针管属于封闭空间。用力压针管，拇指向外弹，说明针管的压强比较大，变大的原因是，气体体积变小。

向外拉针管，有被吸入针筒的趋势，是因为针管内气体体积变大，导致压强变小。

最后得出结论：

一定质量的气体，体积减小、压强增大；体积增大，压强减小。