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[!--downpath--]二氧化碳浮力的形成与估算 1． 形成原因：由于大量分子随机运动并与器壁碰撞，在器壁各部分产生均匀连续的压力，作用在器壁单位面积上的压力为称为二氧化碳的浮力。 2、微观上确定激励：取决于分子的平均动能和分子的密度。 3、以平衡状态下二氧化碳浮力的计算方法为研究对象，分析液面两侧的受力，完善平衡多项式，消除面积，得到液面两侧浮力相等的多项式液体层，并获得二氧化碳的浮力。 力平衡法：选择与二氧化碳接触的液柱作为受力分析的研究对象，得到液柱（活塞）的力平衡多项式，从而得到二氧化碳的浮力。 p=p0+ρgh 时的总浮力，其中 p0 是液面上方的浮力。 4、加速运动系统中封闭二氧化碳浮力的计算方法选择与二氧化碳接触的液柱为研究对象，进行受力分析，利用牛顿第二定理求解多项式。 液体封闭二氧化碳的浮力估算若已知大气浮力为p0，图2-2中所有装置均处于静止状态，图中液体密度为S=-ρghS+p0S，因此有： pAS+ρghS=p0SB=pA=p0- 图 C 中，ρgh 仍以 B 的液位为研究对象，有 pA′+ρ'=p0，故 p0-ρgh B： p0- ρgh C：p0-活塞封闭二氧化碳浮力解如图2-3所示，两缸质量为M，内部横截面积为S，两活塞质量为m，右缸仍然在水平面上，左活塞和气缸垂直悬挂在天花板下。
两个气缸内分别装有一定质量的空气A、B，大气压强为p0。 求封闭的二氧化碳A和B的浮力？ 【分析】在标题图A中选择m作为研究对象。 pAS＝p0S＋mgpA＝p0＋mg 在图B中，选择M为研究对象，得到pB＝p0－Mg 答案] p0＋mgp0－Mg 理想二氧化碳状态多项式及实验定理的应用 1、理想二氧化碳状态多项式之间的关系以及二氧化碳实验定理 恒定温度：p1V1=p2V2（波义耳定理） 恒定体积：（查理定理） 恒定浮力：（盖-吕萨克定理） 2、几个重要结论 多项式理想二氧化碳状态的结论：确定热阻 p1 、V1、T14 二氧化碳在开始和结束状态。 用图像法分析二氧化碳的状态变化 一定质量的二氧化碳不同图像对比 线特征示例 p-VpV=CT （其中C为常数pV乘积，等温线越大，体温越高，直线距离原点越远，斜率k=CT物理大气压强题目，即斜率越大，湿度越高pT，即斜率越大，体积VT越小二氧化碳实验的应用定理如图2-4所示，一个固定的立式气缸由一大、一小两个同轴气缸组成物理大气压强题目，两个气缸内分别装有一个活塞，已知大活塞的质量为m1=2.50kg，则横截面积为S1=80.0cm；小活塞的质量为m2=1.50kg，横截面积为S2=40.0cm=40.0cm 缸外大气的浮力为p=1。空气温度为T=303K。
初始，大活塞至大气缸顶部距离处的两个活塞之间封闭二氧化碳的空气温度为T1=495K。 此时气缸内二氧化碳的温度逐渐升高，活塞平稳地向下运动。 忽略两个活塞与气缸壁之间的摩擦力，重力加速度假设二氧化碳的初始体积为V1，在大活塞接触大气缸顶部之前，气缸内封闭的二氧化碳体积为V2，温度为T2。 根据题目给出的条件，可得活塞平稳下降过程中的V1=S2，用p1表示气缸内二氧化碳的浮力，可得S1(p1-p)=m1g+m2g +S2(p1-p) 由力平衡条件联立公式代入 题中给出的数据为T2=330。 当大活塞刚好与大气缸顶部接触时，密封二氧化碳的浮力为p1。 在随后与钢瓶外大气达到热平衡的过程中，所封入的二氧化碳的体积保持不变。 假设密封二氧化碳达到热平衡时的浮力为p1T2，将数据代入题中得p′=1.0110答案] (1) 330 (2) 1.0110 二氧化碳状态变化图像问题 理想碳一定质量的二氧化碳从A状态转变为D状态，其相关数据如图2-5A所示，若状态浮力为210，求A状态的浮力； 请画出图B中状态变化过程的pT图，并分别标出A、B、C、D状态，不需要写出估计过程。 读出VT图上各点的体积和湿度，由理想的二氧化碳状态方程即可得到各点对应的浮力。 根据理想二氧化碳状态的多项式：TD=410，需要明确pV图像、pT图像、VT图像、pT图像、VT图像特征中等温、等压、等容的变化。
如果需要作图，则分析物质状态的变化特征，在某一特定点，根据给定的量和待解的量，按要求作图。 如果由已知图像制作出同一坐标系的新图像，那么经过估计，也可以将某个自行车轮胎的体积平移为V，并且其上已经存在浮力为p0的空气，现在需要降低轮胎内的气压假设充气过程是一个等温过程，空气可以视为理想的二氧化碳，而轮毂的体积保持不变，那么必须给轮胎充气与水温相同的空气，压力也是p0，体积为p0-1p0+1 分析假设要填充的体积为V′的空气，体积V和V′的空气整体为研究对象，理想的二氧化碳状态多项式为p0(V+V′)p0-1)如图2-12所示。 圆柱体的长度为m，固定在水平面上。 气缸内有一个截面积S=100cm的光滑活塞，活塞内密封一定质量的理想二氧化碳。 当气温=27℃，大气浮力p0=110Pa时，气柱宽度=90cm，气缸和活塞的长度相等，可以忽略不计。 求：若水温不变，将活塞轻轻拉至气缸右端口，此时水平拉力F的大小是多少？ 如果气缸内二氧化碳的温度缓慢下降，那么当活塞运动到气缸右口时，二氧化碳的温度会是多少摄氏度？ 分析 假设当活塞到达气缸右端口时，密封二氧化碳的浮力为 p1，则 p1S=p0S－答案 (1) 100 如图 2-13 所示，一个圆锥形容器，底面积为S和光滑的内壁将其垂直放置在水平地面上，开口朝下，里面有两个相同的质量为m的活塞B，B与活塞之间封有一定量的相同的理想二氧化碳容器底面，平衡时体积为V。
已知容器内二氧化碳的温度保持不变，重力加速度为g，外界大气的浮力为p0。 现在假设活塞在其整个生命周期中缓慢泄漏，因此 B 最终接触到容器的底部。 求活塞A与联通之间的距离。 2-13 分析 在初始状态下，将两部分二氧化碳A、B的浮力分别设为pAO和pBO，则由活塞平衡条件可得： p0S+mg=+mg=pBOS最终状态下，两部分二氧化碳融合在一起，设浮力为p，体积设为V'，对于活塞A，得到平衡条件p0S+mg=pS，多项式两部分二氧化碳的理想二氧化碳状态可由pAOV+pBOV=pV'获得。 假设活塞A与通讯之间的距离为h，则有V'=2V+hS联系 将上述五个公式立起来可得到mgV(p0S+mg)S的答案，mgV(p0S+mg) S、如图2-14所示，两个圆柱体A、B厚度均匀、高度相等、内壁光滑，上部由体积可忽略不计的细管连接； A的半径为倍，A的下端封闭，B的下端与大气相通； 除A底部导热外，两筒体其余部分均隔热。 两个气缸内分别有长度可忽略不计的绝热轻活塞a、b，活塞下方充满甲烷，活塞上方充满氢气。 求大气压强为p0、二氧化碳缸外和缸内温度均为16时二氧化碳的浮力。在解吸上升到底部的过程中，活塞下方的甲烷发生等压过程。 设气缸A的体积为V0，甲烷初始体积为V1，空气温度为T1； 最终体积为V2，空气温度为T2。 根据题目的意思，气缸B的体积为V0/4V0V2=V0=上升到底部后，由于持续温和加热，活塞a开始向下连通，直到活塞上升距离16次在气缸的高度，活塞上方的二氧化碳经历等温过程。
设二氧化碳初始体积为V1'，浮力为p1'； 最终体积为V2'，浮力为p2'。 给定题目给出的数据和波义耳定理，有V0，p1'=p0，V2'='V1'=p2'V2'p0。 答案（1）320p0 如图3-7所示，垂直放置一根粗细均匀、导热良好、加入适量水银的U形管，右端与大气相通，封闭管的长度上端气柱1=20cm（可视为理想二氧化碳） 接通，稳定后右管水银面高于左管水银面h=10cm。（环境湿度恒定，大气压p0=)U形管截面积为S，左管内封闭二氧化碳浮力为右端与大气p1连通时，右端接低压后压力室中，左管内密封的二氧化碳的浮力为p2，气柱的宽度为左管内密封的二氧化碳的等温变化，根据波义耳定理，p1V1==p0p2=p从几何上得到+phV2=l2S 的关系是联立公式。 将数据代入p=，左管内二氧化碳膨胀，二氧化碳对外做正功，温度不变，ΔU=0，根据热力学第一定理，W<0，所以Q=-W>0 ，二氧化碳放热。