課程名稱: 大氣壓力與 密閉容器的氣壓 編授教師: 中興國中 楊秉鈞 大氣壓力 大氣壓力 大氣壓力:壓力來源在於 氣體本身的重量 。 大氣的重量所造成的壓力,稱為大氣壓力 大氣壓力計算的困境: F P A 空氣柱的重量 受力面積 空氣柱體積空氣密度 底面積 空氣柱高度 底面積空氣密度 底面積 空氣柱高度空氣密度 大氣壓力 P D: 空氣密度 高 度 底面積 A 空氣柱 大氣壓力 P h
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Transcript 課程名稱: 大氣壓力與 密閉容器的氣壓 編授教師: 中興國中 楊秉鈞 大氣壓力 大氣壓力 大氣壓力:壓力來源在於 氣體本身的重量 。 大氣的重量所造成的壓力,稱為大氣壓力 大氣壓力計算的困境: F P A 空氣柱的重量 受力面積 空氣柱體積空氣密度 底面積 空氣柱高度 底面積空氣密度 底面積 空氣柱高度空氣密度 大氣壓力 P D: 空氣密度 高 度 底面積 A 空氣柱 大氣壓力 P h
課程名稱:
大氣壓力與
密閉容器的氣壓
編授教師:
中興國中 楊秉鈞
大氣壓力
大氣壓力
大氣壓力:壓力來源在於 氣體本身的重量
。
大氣的重量所造成的壓力,稱為大氣壓力
大氣壓力計算的困境:
F
P
A
空氣柱的重量
受力面積
空氣柱體積空氣密度
底面積
空氣柱高度 底面積空氣密度
底面積
空氣柱高度空氣密度
大氣壓力 P
D: 空氣密度
高
度
底面積 A
空氣柱
大氣壓力 P h D 空氣柱高度空氣密度
因空氣密度不均勻,上式無法應用。
大氣壓力的比較
高度愈高,大氣壓力愈 小
大氣壓力:A>B
高度相同,大氣壓力 不一定相同 亦受天氣影響
大氣壓力的存在證據
大氣壓力存在的證據:
1.用吸管吸水、吸盤掛鉤等
2.馬德堡半球實驗
3.吸塵器、抽水機使用
4.易開罐抽氣後,罐子壓扁了
5.將裝滿水的玻璃杯以塑膠板按住杯口,倒轉過來塑膠板不
會掉下來
6.以口吸瓶子,瓶子不掉下來
7.到海拔高處時,從平地帶去的密封食物有漸漸膨脹的現象
大氣壓力存在圖說
向上總力 >向下總力
板不下落
右側總力 >左側總力
板不下落
大氣壓力方向無定向,恒垂直接觸面
(媒體:1,49”)
大氣壓力圖說
馬德堡半球實驗
馬德堡半球實驗:1664年德國馬德堡的市長葛利克所做
1.直徑36cm兩空心金屬半球,抽真空
2.每邊 8 匹馬(共16匹)去拉才能拉開
證明大氣壓力很大 ;是否能在月球作此實驗? 否
空心金屬球愈大,欲拉開所需力就愈 大 。
。
抽氣機
(媒體:1,34”)
大氣壓力的測量
托里切利 :完成了大氣壓力的測量。
義大利科學家
托里切利實驗:(媒體:1,18”)
1.取一端封閉的中空玻璃管(長約1公尺)
2.將水銀灌滿玻璃管,插入另一水銀槽中,
水銀柱開始下降到某一高度h,即不下降。
何以這樣的實驗能測出大氣壓力呢?
汞
100
cm
h cm
Evangelista Torricelli
托里切利
托里切利實驗的啟發
托里切利實驗:玻璃管上端形成真空,稱為 托里切利真空
。
以 水銀柱壓力 表示大氣壓力(水銀密度 13.6 g cm3 。 )
A、B、C 三點在同一水平面
壓力相等
PA=PB=PC
h
大氣壓力
大氣壓力
●
A
●
●
C
PA= PC=大氣壓力
PB=水銀柱液體壓力+玻璃管
內氣體壓力
=hD+0
=h ×13.6
PA PB hD
大氣壓力 水銀柱壓力 垂直高度 水銀密度
托里切利實驗討論
托里切利實驗:(媒體:1,5’15”)
將玻璃管傾斜,水銀柱的垂直高度不變(與玻璃管的粗細、大小無關)
大氣壓力改變,水銀柱垂直高度隨之改變。氣壓低時,垂直高度減少
液柱上為真空
76
cm
大氣壓力大小的表示法
大氣壓力常見的四種表示法:
表示法
說明
cm-Hg
公分-汞柱高
mm-Hg
毫米-汞柱高
gw
其他液體亦可使用。
將托里切利實驗汞柱高
換算成壓力單位而得
Kgw
cm2
直接以托里切利實驗
垂直高度比擬而來。
m2
atm
一大氣壓
hPa
百帕
Pa
帕
定義:
1 atm = 76 cm-Hg
定義:
1 atm = 1013 hPa
大氣壓力大小的換算
大氣壓力換算基本參數:
1atm 76cm Hg 760m m Hg
gw
Kgw
7613.6 1033.6
2 10336
2
cm
m
1013hPa
1大氣壓可支持76公分 的水銀柱
範例解說:
75 cm-Hg =
1020
gw/cm2 =
P hD 7513.6 1020gw
2atm=
2067.2
mm-Hg=
atm
cm2
gw/cm2 =
P 2 1033.6 2067.2 gw
750
75
76
cm2
152
cm-Hg=
2026
hPa
其他液體實施托里切利實驗
在同一地點,以其他液體實施托里切利實驗:
h2
h1
D1
水
D2
P hD h1 D1 h2 D2 ... hn Dn
7613.6 h1 1 h2 0.8
h1 水柱高 1033.6cm 10 m
h2 酒精柱高 1292cm 13 m
排水集氣法
酒
精
大氣壓力有多大
大氣壓力有多大:
1atm 7613.6 1033.6 gw
cm2
1 Kgw
cm2
相當於每平方公分受1 公斤重的力作用
1 Kgw
1cm2
手並未感受大氣壓力的原因 各方向壓力相等而平衡
誰殺了易開罐
證明大氣壓力很大的實驗:
實驗一:(媒體:1,3’50” ;3,1’08”)
1.易開罐加少量水,以酒精燈加熱,使之產生
大量水蒸氣以 趕走內部空氣 。
2.再將易開罐瞬時冷卻,使內部 水蒸氣凝結 。
3.此時易開罐內部形成 真空 。
實驗二:(媒體:2,3’01”)
1.易開罐先填充 二氧化碳 。
2.再將 氫氧化鈉 水溶液倒入易開罐,使內部
二氧化碳與之反應而減少
3.此時易開罐內部形成 真空 。
2NaOH CO2 Na2CO3 H 2O
常見的氣壓計
氣壓計
:測量大氣壓力的裝置
空盒氣壓計
氣壓計可用來估計離地的高度。
[解析]:在地表附近,每上升100公尺,
氣壓約降低0.8 公分水銀柱高。
水
銀
氣
壓
計
範例解說
範例解說
1.小祐使用四根管子裝入水銀,倒插於水銀槽
中。已知其中甲、乙兩管直立於槽中之液面,
丁管上半部為真空,且乙、丙、丁三管內部之
液面在同一高度,如附圖所示。下列何者為當
76
時的氣壓?
cm-Hg。
2.取長約1公尺、一端封閉的玻璃管,裝滿水銀
後,倒插入水銀槽中,管內水銀柱下降至某一
高度而停止,如圖所示,試回答下列問題:
管內的水銀柱上方是否有空氣? 無 。
將(a)管傾斜如(b)管時,水銀柱垂直高度
不變
。
圖中管內外水銀面的高度差是h公分,大氣
A
壓力P 是?
。
(A) P=hD,式中D為水銀密度。
(B) P=hD,式中D為空氣密度。
(C) P=hD,式中D為水的密度。
(D) P>hD,式中D為水銀的密度。
範例解說
範例解說
3.設當時大氣壓力為1大氣壓,如下圖,則:
A、B、C三管內的氣體壓力?
PA= 0 cm-Hg= 0 atm = 0 gw/cm2。
PB= 38 cm-Hg= 0.5 atm = 516.8 gw/cm2。
PC= 114 cm-Hg= 1.5 atm = 1550.4 gw/cm2。
P1 76 P2 76 PA PA 0
P1 76 P3 38 PB PB 38
PB 38cm Hg 516.8 gw
●
●
●
1
2
3
cm2
0.5atm
4
●
●
5
P5 38 76 114 P4 PC
PC 114cm Hg 1550.4 gw
1.5atm
cm2
密閉容器中
的氣體壓力
密閉容器中的氣體壓力
密閉容器中的氣體壓力:壓力來源在於 氣體分子碰撞器壁
容器內任一點壓力 相等
。
(媒體:1,3’45”)
大氣壓力與氣體壓力:
項目
大氣壓力
氣壓
來源
空氣本身的重量
氣體分子碰撞
說明
空氣
可為一般氣體
。
密閉容器內壓力與體積關係
密閉容器中的氣體壓力與體積關係:
定溫下,密閉容器內任的壓力與體積成 反比 關係。
體積增加,壓力則 減少 。 體積減少,壓力則 增加 。
PV K
質量 M
密度 D
壓力 P
體積 V
不變
減少
減少
增加
不變
增加
增加
減少
針筒實驗: (媒體:2,1’00”)
範例解說
範例解說
1. D
如圖,當注射筒的活塞向內推入時,如果沒有漏氣,則下列有關
筒內空氣的描述,何項正確? (A)其壓力變小,且密度變小(B)
其壓力變大而密度變小(C)其壓力變小而密度變大(D)其壓力變大
且密度變大。
PV 反比 V 減少 P 增加
空氣質量 M 不變
VD 反比 V 減少 D 增加
2.
D
3.
C
氣球被釋放後往上升至高空時,氣球將有何種變化? (A)體積
收縮、內部壓力變小(B)體積收縮、內部壓力變大(C)體積膨脹、
內部壓力變大(D)體積膨脹、內部壓力變小。
水中的氣泡往上升時,下列敘述何者正確? (A)氣泡體積變
大,氣泡內氣體密度變大(B)氣泡體積變小,氣泡內氣體密度變
大(C)氣泡體積變大,氣泡內氣體密度變小(D)氣泡體積變小,氣
泡內氣體密度變小。
課程結束
Jim 212 Family 2006.11.28