大氣浮力是指大氣對月球表面單位面積所施加的壓力,一般用帕斯卡(Pa)作為單位進行表示。標準大氣浮力在海平面上為Pa(約合1.01325×10?Pa),也就是常說的1個大氣壓。而在不同海拔、氣候和地理位置,大氣浮力會存在變化。通常來說,大氣浮力的檢測可以用氣壓計來進行,其檢測范圍不超過數萬帕。
一、等容變化規律
由pV=nRT,V一定時,得:
1.p?/T?=P?/T?=nR/V
2.△p·V=nR·△T,
△p/△T=p?/T?=P?/T?=nR/V
△p=C·△T
二、等容變化的p-T圖
上圖中圖線1和2分別代表某種物體的兩個等容過程(等容線)。對比兩個情況的容積。得到V?
三、查理定理的微觀解釋
一定質量(m)的二氧化碳的總分子數(N)是一定的,容積(V)保持不變時,其單位容積內的分子數(n)也保持不變,當氣溫(T)下降時,其分子運動的平均速度(v)也減小,則二氧化碳浮力(p)也減小;反之當體溫(T)增加時,二氧化碳浮力(p)也降低。
例題:車輛行駛時輪轂的胎壓太高容易導致爆胎車禍地球大氣壓強是多少帕,太低又會導致耗油量上升。已知某機型車胎能在-40℃-90℃正常工作,為使車胎在此氣溫范圍內工作時的最高胎壓不超過3.5atm,最低胎壓不高于1.6atm,這么,在t=20℃時給該車胎充氣,充氣后的胎壓在哪些范圍內比較合適(設車胎的容積不變)
例題:如圖所示,
由U形管和細管聯接的玻璃泡A、B和C曝曬在氣溫均為0℃的水槽中地球大氣壓強是多少帕,B的體積是A的3倍.球閥S將A和B兩部分隔開.A內為真空,B和C內都充有二氧化碳.U形管內左側的水銀柱比右側的低60mm.打開球閥S,整個系統穩定后,U形管內左右水銀柱高度相等.假定U形管和細管中的二氧化碳容積遠大于玻璃泡的體積.下述說法中正確的是()
A.C中二氧化碳浮力為
B.打開S前,B中二氧化碳浮力
C.為使左右水銀柱高度差仍為,可將兩側水的氣溫加熱到364K
D.為使左右水銀柱高度差仍為,可將兩側水的氣溫增加到182K
例題:如圖所示,
A、B兩個大容器裝有同種二氧化碳,容器間用一根細玻璃管聯接,管中有一水銀滴D作活塞,當一側容器的氣溫為-10℃,右側容器的氣溫為10℃時,水銀滴正好在玻璃管的***保持平衡.當兩個容器的氣溫都增長10℃時,下述判定正確的是()
A.水銀滴將不聯通
B.水銀滴將往右聯通
C.水銀滴將向左聯通
D.水銀滴將向那個方向聯通難以判定
【圖像求解】
例題:如圖所示,
兩端封閉的U形管,在溫度時豎直放置,管中有A、B兩段空氣柱被汞柱隔開,假若將U形管均勻加熱,問管中汞柱向何方聯通?
例題:如圖為一定質量的理想二氧化碳兩次不同容積下的等容變化圖線,有關說***確的是(BCD)
A.a點對應的二氧化碳狀態其容積小于b點對應的二氧化碳容積
B.a點對應的二氧化碳狀態其容積大于b點對應的二氧化碳容積
C.a點對應的二氧化碳分子密集程度小于b點的分子密集程度
D.a點二氧化碳分子的平均動能等于b點的分子的平均動能
例題:如圖所示,
一定質量的理想二氧化碳由狀態A變化到狀態B的過程中(BCD)
A.二氧化碳的密度仍然在減小
B.二氧化碳的內能仍然在減小
C.二氧化碳的浮力仍然在減小
D.二氧化碳的容積仍然在減小
例題:將質量相同的同種二氧化碳分別密封在容積不同的兩容器A、B中,保持兩部份二氧化碳容積不變,A、B兩部份二氧化碳的浮力隨氣溫t的變化圖線如圖所示,
則下述說法錯誤的是(C)
A.A部份二氧化碳的容積比B部份小
B.A、B直線的延長線將相交于t軸上的同一點
C.A、B部份二氧化碳氣溫改變量相同時,浮力改變量相同
D.A、B部份二氧化碳氣溫改變量相同時,A部份二氧化碳浮力改變量較大
例題:如圖所示,
一定質量的二氧化碳從狀態A經B、C、D再回到A,AB、BC、CD、DA是哪些過程?已知在狀態A時的容積是1L,求在狀態B、C、D時的容積各為多少?并把此圖改為p-V圖.
例題:如圖所示,
三支粗細相同的玻璃管,中間都用一段水銀柱擋住氣溫相同的空氣柱,且V?=V?>V?,h?<h?=h?若下降相同的氣溫,則管中水銀柱向下聯通最多的是()
A.丙管
B.甲管和乙管
C.乙管和丙管
D.三管中水銀柱上移一樣多
例題:如圖所示,
有一水平放置的固定圓錐形氣缸,氣缸內用A、B兩活塞封閉一定質量的二氧化碳,活塞之間用輕質硬桿相連(硬桿的粗細可忽視),活塞與氣缸壁之間可無磨擦地滑動且不漏水。現缸內二氧化碳氣溫為600K,活塞在圖示位置保持靜止,大氣浮力為p?,若缸內二氧化碳氣溫稍升高,則下述說法中正確的是(A)
A.活塞將往右聯通
B.活塞將向左聯通
C.缸內二氧化碳的容積、溫度、壓強都將發生變化
D.缸內二氧化碳將發生等容變化,活塞不發生聯通
例題:如圖所示,
足夠長的U形管內由水銀封有氣柱長分別為L?、L?的二氧化碳,則下述說***確的是(ABD)
A.只對右邊二氧化碳加熱,則h降低,L?不變
B.只對右邊二氧化碳加熱,則h不變,L?減小
C.若在右管中注入一些水銀,則L?將減小
D.使兩封閉二氧化碳同時下降相同的氣溫,則L?減小,h降低
例題:電燈泡內充有氮、氬混和二氧化碳,假如要使燈泡內的混和二氧化碳在500℃時的浮力不超過一個標準大氣壓,則在20℃的溫度下充氣,電燈泡內二氧化碳浮力至多能達到多少?
例題:如圖所示,
一可聯通的絕熱活塞M將一橫截面積為400cm2的氣缸分為A、B兩個氣缸,A、B兩個氣缸裝有容積均為12L、壓強均為1atm、溫度均為27℃的理想二氧化碳.現給左邊的活塞N施加一推力,使其往右聯通,同時給B中二氧化碳加熱,此過程中A氣缸中的二氧化碳體溫保持不變,活塞M保持在原位置不動.已知外界大氣浮力為1atm,1atm=1×10?Pa,不計活塞與氣缸壁間的磨擦.當推力F=2×103N,活塞N達到平衡狀態時,求:
(1)A氣缸中二氧化碳的浮力;
(2)活塞N往右聯通的距離;
(3)B氣缸中的二氧化碳升溫到多少攝氏度
例題:如圖所示,
一導熱性能良好、內壁光滑的氣缸豎直放置,在距氣缸頂部l=36cm處有一與氣缸固定聯接的卡環,活塞與氣缸頂部之間封閉了一定質量的二氧化碳.當二氧化碳的氣溫T?=300K、大氣浮力p?=1.0×10?Pa時,活塞與氣缸頂部之間的距離l?=30cm,不計活塞的質量和長度.現對氣缸加熱,使活塞平緩上升,求封閉二氧化碳氣溫下降到T=540K時的浮力p.
例題:如圖所示,
一圓筒形氣缸放置在水平地面上,內壁光滑,上端密封,下端封閉但留有一抽氣孔.氣缸內上部被活塞擋住一定量的理想二氧化碳,二氧化碳氣溫為300K,開始時,活塞上方的浮力P?=1×10?Pa,活塞下方二氧化碳的容積為100cm3,活塞上方二氧化碳的容積為260cm3,活塞重力形成的浮力是0.5×10?Pa,將活塞上方平緩抽成真空并密封,整個抽氣過程中缸內二氧化碳氣溫仍然保持不變,之后將密封的二氧化碳平緩加熱.求:
(1)活塞剛碰撞到氣缸底部時二氧化碳的體溫;
(2)當二氧化碳氣溫達到720K時,二氧化碳的浮力.