¿Alguien sabe cómo calcular la presión del gas?

Para ser honesto, no entiendo mucho. Encontré uno para su referencia. El método de cálculo de la presión del gas en la ciencia térmica. Determinar la presión de un gas suele ser la clave para resolver el problema. Resolver la presión del gas es un punto difícil en el capítulo sobre propiedades del gas. En particular, resolver la presión del gas basándose en conocimientos mecánicos ha sido un tema candente en el examen de ingreso a la universidad a lo largo de los años. Aquí también podríamos presentar tres métodos para calcular la presión del gas basados ​​en leyes mecánicas.

1. Método de tableta líquida de referencia

1. El cálculo se basa en el conocimiento de la hidrostática

①La presión p=ρgh generada por el peso del líquido h muy por debajo de la superficie del líquido. Cabe señalar aquí que h es la altura vertical de la columna de líquido, que no es necesariamente igual a la longitud de la columna de líquido.

② Si la superficie del líquido está en contacto con la atmósfera, la presión a la profundidad h debajo de la superficie del líquido es p=p0 ρgh, donde p0 es la presión atmosférica externa.

③Ley de Pascal (la ley de transmisión líquida de presión externa): la presión ejercida sobre un líquido estacionario cerrado puede ser transmitida por el líquido en todas las direcciones sin cambiar la magnitud. Esta ley también se aplica a los gases.

④ Principio del conector: en el conector, la presión en el mismo plano horizontal del mismo líquido (el líquido en el medio es ininterrumpido) es igual.

2. Métodos y pasos de cálculo

Seleccione una lámina líquida imaginaria (el peso propio no está incluido) como objeto de investigación, analice la fuerza en ambos lados de la lámina líquida, establezca una ecuación de equilibrio de fuerzas, elimine la área de la sección y obtenga los dos lados de la ecuación de equilibrio de presión en un lado, resuelva la ecuación y encuentre la presión del gas.

Ejemplo 1: Como se muestra en la Figura 1, un tubo en forma de U con un extremo izquierdo cerrado y un extremo derecho abierto se llena con mercurio. La presión atmosférica externa es p0. A y B.

Solución: seleccione la tableta líquida facial de mercurio a debajo del gas en la parte B como objeto de investigación. Según la ley de Pascal y el principio del conector, la presión generada por la columna de mercurio en el extremo derecho debido a su propio peso es ρgh2, y la presión es ρgh2S (S es el área de la lámina de líquido). a través del mercurio, y la dirección de la presión es hacia arriba en la lámina líquida a. De la misma manera, la presión generada por la atmósfera externa se transmite a través del mercurio, y la dirección de la presión en la lámina líquida a también es hacia arriba, con una magnitud de p0S. La presión generada por la parte B del gas en a está en a. dirección hacia abajo, con una magnitud de PBS Dado que la lámina líquida a es estacionaria, la presión es El principio de equilibrio es: pBS=ρgh2 p0S, es decir, pB=ρgh2 p0. Tomando el parche líquido facial de mercurio b en el extremo inferior de la columna de líquido h1 como objeto de investigación, la ecuación de equilibrio es pAS gh1S = pBS, luego pA = pB-ρgh1 = p0 ρg (h2-h1).

2. Método del equilibrio

Si se requiere que la presión del gas en un recipiente estático esté encerrada por un sólido (como un pistón, etc.), el análisis de fuerza del sólido (como un pistón, etc.) se debe realizar y luego, en base a ello, resolver las condiciones de equilibrio de fuerzas.

Ejemplo 2: Se coloca un cilindro circular en el suelo, como se muestra en la Figura 2. La masa del cilindro es M, la masa del pistón (junto con el mango) es m, el área de la sección transversal interna del cilindro es S y la presión atmosférica es p0. Ahora levante lentamente el pistón. y encuentre la presión p del gas en el cilindro cuando el cilindro apenas sale del suelo.

Solución 1: Primero utilice el método general y seleccione el pistón y el cilindro en su conjunto como objeto de investigación. Está sujeto a una fuerza de tracción hacia arriba F y a una gravedad total (M m) g. De la condición de equilibrio: F=(M m)g ⑴

Luego seleccione el pistón como objeto de investigación. La fuerza se muestra en la Figura 3: gravedad hacia abajo mg, presión atmosférica hacia abajo p0S, fuerza de tracción hacia arriba F. , hacia arriba La presión del gas pS en el cilindro se basa en la condición de equilibrio: F pS=p0S mg ⑵ De ⑴⑵, podemos obtener p=p0-Mg/S

Solución 2: Seleccione el cilindro como objeto de investigación, y la fuerza se muestra en la Figura 4: gravedad hacia abajo Mg, presión de gas hacia abajo pS en el cilindro y presión atmosférica hacia arriba p0S. De la condición de equilibrio: Mg pS=p0S

, podemos obtener p=p0-Mg/S

Resumen: Para encontrar la presión de un gas encerrado por un sólido, preste atención a una selección flexible de los objetos de investigación.

3. Método cinético

Cuando el sistema en el que se encuentra el gas encerrado se encuentra en un estado de desequilibrio mecánico, para determinar la presión del gas encerrado, se utiliza el El objeto de investigación primero debe seleccionarse adecuadamente (como columnas de líquidos, sólidos, etc. conectados relacionados con gases), realizar un análisis de fuerza correcto (especialmente prestar atención al análisis de la presión de los gases internos y externos) y luego aplicar la segunda de Newton. ley para resolver las ecuaciones.

Ejemplo 3: Como se muestra en la Figura 5, un tubo de vidrio delgado con masa m1 y una pared interior lisa y lo suficientemente larga tiene un área de sección transversal S y contiene mercurio con masa m2. La pared exterior del tubo y la superficie inclinada es μ, el ángulo de inclinación de la pendiente es θ. Cuando el tubo de vidrio y el mercurio *** aceleran y se deslizan hacia abajo por la pendiente al mismo tiempo, ¿cuál es la presión p del recinto? ¿gas? (La presión atmosférica externa es p0)

Solución: seleccione el tubo de vidrio y la columna de mercurio en su conjunto como objeto de investigación. Luego su fuerza se muestra en la Figura 6, descomposición ortogonal, entonces

eje x: (m1 m2) gsinθ-f = (m1 m2) a ⑴

eje y: N = (m1 m2) gcosθ ⑵

Además, f=μN ⑶

De ⑴⑵⑶, obtenemos a=g (sinθ-μcosθ) (4)

Y seleccione mercurio. La columna es el objeto de investigación y la tensión se muestra en la Figura 7. Descomposición ortogonal, entonces

eje x: p0S m2gsinθ-pS=m2a ⑸