大气浮力是指大气对月球表面单位面积所施加的压力,一般用帕斯卡(Pa)作为单位进行表示。标准大气浮力在海平面上为Pa(约合1.01325×10⁵Pa),也就是常说的1个大气压。而在不同海拔、气候和地理位置,大气浮力会存在变化。通常来说,大气浮力的检测可以用气压计来进行,其检测范围不超过数万帕。
一、等容变化规律
由pV=nRT,V一定时,得:
1.p₁/T₁=P₂/T₂=nR/V
2.△p·V=nR·△T,
△p/△T=p₁/T₁=P₂/T₂=nR/V
△p=C·△T
二、等容变化的p-T图
上图中图线1和2分别代表某种物体的两个等容过程(等容线)。对比两个情况的容积。得到V₁
三、查理定理的微观解释
一定质量(m)的二氧化碳的总分子数(N)是一定的,容积(V)保持不变时,其单位容积内的分子数(n)也保持不变,当气温(T)下降时,其分子运动的平均速度(v)也减小,则二氧化碳浮力(p)也减小;反之当体温(T)增加时,二氧化碳浮力(p)也降低。
例题:车辆行驶时轮毂的胎压太高容易导致爆胎车祸地球大气压强是多少帕,太低又会导致耗油量上升。已知某机型车胎能在-40℃-90℃正常工作,为使车胎在此气温范围内工作时的最高胎压不超过3.5atm,最低胎压不高于1.6atm,这么,在t=20℃时给该车胎充气,充气后的胎压在哪些范围内比较合适(设车胎的容积不变)
例题:如图所示,
由U形管和细管联接的玻璃泡A、B和C曝晒在气温均为0℃的水槽中地球大气压强是多少帕,B的体积是A的3倍.球阀S将A和B两部分隔开.A内为真空,B和C内都充有二氧化碳.U形管内左侧的水银柱比右侧的低60mm.打开球阀S,整个系统稳定后,U形管内左右水银柱高度相等.假定U形管和细管中的二氧化碳容积远大于玻璃泡的体积.下述说法中正确的是()
A.C中二氧化碳浮力为
B.打开S前,B中二氧化碳浮力
C.为使左右水银柱高度差仍为,可将两侧水的气温加热到364K
D.为使左右水银柱高度差仍为,可将两侧水的气温增加到182K
例题:如图所示,
A、B两个大容器装有同种二氧化碳,容器间用一根细玻璃管联接,管中有一水银滴D作活塞,当一侧容器的气温为-10℃,右侧容器的气温为10℃时,水银滴正好在玻璃管的***保持平衡.当两个容器的气温都增长10℃时,下述判定正确的是()
A.水银滴将不联通
B.水银滴将往右联通
C.水银滴将向左联通
D.水银滴将向那个方向联通难以判定
【图像求解】
例题:如图所示,
两端封闭的U形管,在温度时竖直放置,管中有A、B两段空气柱被汞柱隔开,假若将U形管均匀加热,问管中汞柱向何方联通?
例题:如图为一定质量的理想二氧化碳两次不同容积下的等容变化图线,有关说***确的是(BCD)
A.a点对应的二氧化碳状态其容积小于b点对应的二氧化碳容积
B.a点对应的二氧化碳状态其容积大于b点对应的二氧化碳容积
C.a点对应的二氧化碳分子密集程度小于b点的分子密集程度
D.a点二氧化碳分子的平均动能等于b点的分子的平均动能
例题:如图所示,
一定质量的理想二氧化碳由状态A变化到状态B的过程中(BCD)
A.二氧化碳的密度仍然在减小
B.二氧化碳的内能仍然在减小
C.二氧化碳的浮力仍然在减小
D.二氧化碳的容积仍然在减小
例题:将质量相同的同种二氧化碳分别密封在容积不同的两容器A、B中,保持两部份二氧化碳容积不变,A、B两部份二氧化碳的浮力随气温t的变化图线如图所示,
则下述说法错误的是(C)
A.A部份二氧化碳的容积比B部份小
B.A、B直线的延长线将相交于t轴上的同一点
C.A、B部份二氧化碳气温改变量相同时,浮力改变量相同
D.A、B部份二氧化碳气温改变量相同时,A部份二氧化碳浮力改变量较大
例题:如图所示,
一定质量的二氧化碳从状态A经B、C、D再回到A,AB、BC、CD、DA是哪些过程?已知在状态A时的容积是1L,求在状态B、C、D时的容积各为多少?并把此图改为p-V图.
例题:如图所示,
三支粗细相同的玻璃管,中间都用一段水银柱挡住气温相同的空气柱,且V₁=V₂>V₃,h₁<h₂=h₃若下降相同的气温,则管中水银柱向下联通最多的是()
A.丙管
B.甲管和乙管
C.乙管和丙管
D.三管中水银柱上移一样多
例题:如图所示,
有一水平放置的固定圆锥形气缸,气缸内用A、B两活塞封闭一定质量的二氧化碳,活塞之间用轻质硬杆相连(硬杆的粗细可忽视),活塞与气缸壁之间可无磨擦地滑动且不漏水。现缸内二氧化碳气温为600K,活塞在图示位置保持静止,大气浮力为p₀,若缸内二氧化碳气温稍升高,则下述说法中正确的是(A)
A.活塞将往右联通
B.活塞将向左联通
C.缸内二氧化碳的容积、温度、压强都将发生变化
D.缸内二氧化碳将发生等容变化,活塞不发生联通
例题:如图所示,
足够长的U形管内由水银封有气柱长分别为L₁、L₂的二氧化碳,则下述说***确的是(ABD)
A.只对右边二氧化碳加热,则h降低,L₂不变
B.只对右边二氧化碳加热,则h不变,L₂减小
C.若在右管中注入一些水银,则L₁将减小
D.使两封闭二氧化碳同时下降相同的气温,则L₁减小,h降低
例题:电灯泡内充有氮、氩混和二氧化碳,假如要使灯泡内的混和二氧化碳在500℃时的浮力不超过一个标准大气压,则在20℃的温度下充气,电灯泡内二氧化碳浮力至多能达到多少?
例题:如图所示,
一可联通的绝热活塞M将一横截面积为400cm²的气缸分为A、B两个气缸,A、B两个气缸装有容积均为12L、压强均为1atm、温度均为27℃的理想二氧化碳.现给左边的活塞N施加一推力,使其往右联通,同时给B中二氧化碳加热,此过程中A气缸中的二氧化碳体温保持不变,活塞M保持在原位置不动.已知外界大气浮力为1atm,1atm=1×10⁵Pa,不计活塞与气缸壁间的磨擦.当推力F=2×10³N,活塞N达到平衡状态时,求:
(1)A气缸中二氧化碳的浮力;
(2)活塞N往右联通的距离;
(3)B气缸中的二氧化碳升温到多少摄氏度
例题:如图所示,
一导热性能良好、内壁光滑的气缸竖直放置,在距气缸顶部l=36cm处有一与气缸固定联接的卡环,活塞与气缸顶部之间封闭了一定质量的二氧化碳.当二氧化碳的气温T₀=300K、大气浮力p₀=1.0×10⁵Pa时,活塞与气缸顶部之间的距离l₀=30cm,不计活塞的质量和长度.现对气缸加热,使活塞平缓上升,求封闭二氧化碳气温下降到T=540K时的浮力p.
例题:如图所示,
一圆筒形气缸放置在水平地面上,内壁光滑,上端密封,下端封闭但留有一抽气孔.气缸内上部被活塞挡住一定量的理想二氧化碳,二氧化碳气温为300K,开始时,活塞上方的浮力P₀=1×10⁵Pa,活塞下方二氧化碳的容积为100cm³,活塞上方二氧化碳的容积为260cm³,活塞重力形成的浮力是0.5×10⁵Pa,将活塞上方平缓抽成真空并密封,整个抽气过程中缸内二氧化碳气温仍然保持不变,之后将密封的二氧化碳平缓加热.求:
(1)活塞刚碰撞到气缸底部时二氧化碳的体温;
(2)当二氧化碳气温达到720K时,二氧化碳的浮力.