亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        構(gòu)建物理模型 培養(yǎng)科學(xué)思維
        ——研究處理變質(zhì)量氣體問題

        2022-02-25 02:52:58陸少華
        數(shù)理化解題研究 2022年1期
        關(guān)鍵詞:抽氣混合氣體定律

        陸少華

        (安徽省碭山中學(xué) 235300)

        1 引言

        物理建模是指在研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)相互作用、物質(zhì)運動規(guī)律的過程中忽略次要因素,抓住主要因素建立起來的一種理想化物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型、物理過程模型.諸如質(zhì)點、彈簧振子、人船模型、氣體標(biāo)態(tài)下的變化過程等,都是高中物理常見的物理模型.構(gòu)建物理模型的過程是一個減法過程,忽略了客觀干擾次要素,展現(xiàn)出一個清晰的、簡明的物理世界,揭示了隱藏在物質(zhì)背后規(guī)律.

        2 變質(zhì)量氣體問題類型

        2.1 氣體散失問題

        例1一個開口的玻璃瓶,當(dāng)瓶內(nèi)空氣溫度由27℃升高到127℃時,瓶內(nèi)剩下的空氣質(zhì)量是原來的幾分之幾?

        物理建模:口袋模型.瓶內(nèi)氣體溫度升高時,氣體壓強增加將從瓶口擴散到周圍空氣中去,這屬于變質(zhì)量問題.我們可以假想給瓶口系上一個薄膜口袋(其重力可以忽略,口袋內(nèi)原先沒有氣體),收集從瓶內(nèi)擴散的氣體.瓶內(nèi)升溫,薄膜口袋緩慢膨脹可以看作是一個等壓膨脹的過程.

        解析 方法1模型法

        設(shè)玻璃瓶容積V1,氣體升溫平衡后玻璃瓶容積與薄膜口袋容積之和為V2

        研究對象:瓶內(nèi)和薄膜口袋內(nèi)的氣體

        初態(tài):T1=300K,V1末態(tài):T2=400K,V2

        則瓶內(nèi)剩下的空氣質(zhì)量是原來的0.75

        方法2運用理想氣體密度方程

        理想氣體克拉伯龍方程PV=nRT

        若氣體處于等壓變化,有ρ1T1=ρ2T2

        結(jié)果同上,不再贅述.

        2.2 氣體混合問題

        例2兩個不同的容器中裝有質(zhì)量、溫度均相同的同種氣體,甲容器內(nèi)氣體壓強為P1,乙容器中氣體壓強為P2,將兩容器連通后,保持溫度不變,求容器內(nèi)氣體的壓強P.

        物理建模:薄膜隔離模型.設(shè)甲容器容積V1,乙容器容積V2,且有V1>V2.由于兩個不同的容器中裝有質(zhì)量、溫度均相同的同種氣體,則P1

        解析 方法1模型法

        設(shè)甲氣體膨脹ΔV,乙容器氣體被壓縮為V1-ΔV

        對甲氣體研究

        初態(tài):P1,V1, 末態(tài):P,V1-ΔV

        對乙氣體研究

        初態(tài):P2,V2,末態(tài):P,V2+ΔV

        據(jù)玻意耳定律得

        P1V1=P(V1-ΔV)P2V2=P(V2+ΔV)

        方法2 混合氣體的道爾頓分壓定律的運用

        混合氣體的壓強等于各組氣體的分壓強之和.用P表示混合氣體的壓強,P1,P2,P3,…表示各組氣體的分壓強,即P=P1+P2+P3+…

        從微觀角度來看,氣體的壓強大小跟兩個因素有關(guān):一個是氣體分子的平均動能,一個是氣體分子的密集程度,而溫度是氣體分子的平均動能的標(biāo)志.由于兩容器是同種氣體且質(zhì)量和溫度都相同,故氣體分子數(shù)相同設(shè)為N.

        結(jié)合P=P1+P2+P3+...

        得到混合氣體,道爾頓分壓定律的常用表達式

        PV=P1V1+P2V2(其中V=V1+V2)

        結(jié)果同上,不再贅述.

        2.3 充氣、抽氣問題

        例3一只兩用活塞氣筒,其筒內(nèi)容積為V0,現(xiàn)將它與另一個容積為V的容器相連接.開始時氣筒和容器內(nèi)壓強為P0,已知氣體和容器導(dǎo)熱性能良好.當(dāng)分別當(dāng)打氣筒和抽氣筒使用時,活塞工作n次后,在上述兩種情況下,容器的氣體壓強分別是多少?

        物理建模:整體模型.充氣問題,將被充氣體與容器內(nèi)氣體作為一個系統(tǒng),緩慢充氣過程作為一個等溫壓縮過程.抽氣問題,將被抽氣體與剩余氣體作為一個系統(tǒng),緩慢抽氣過程作為一個等溫膨脹過程,然后將被抽氣體再分割出去.

        解析(1)充氣問題

        方法1分過程逐次分析

        每次充氣過程都滿足玻意耳定律

        方法2等效法

        將nV0氣體一次充入亦滿足玻意耳定律

        P0(V+nV0)=PV

        方法3運用混合氣體道爾頓分壓定律

        P0V+P0nV=PV

        以上兩種方法均能得到正確結(jié)果.

        (2)抽氣問題

        每次抽氣過程都滿足玻意耳定律

        第一次抽氣,P0V=P1(V+V0)

        第二次抽氣,P1V=P2(V+V0)

        第三次抽氣,P2V=P3(V+V0)

        …………

        第n次抽氣,Pn-1V=Pn(V+V0)

        等式相乘,得P0Vn=Pn(V+V0)n

        那么,連續(xù)抽氣的過程能否等效為一次抽氣(nV0)的過程?

        比較分析得P1

        2.4 漏氣問題

        例4一氧氣瓶容積為0.08m3,開始時瓶中氧氣壓強為20atm.某實驗室每天消耗1atm的氧氣0.036m3.當(dāng)氧氣瓶中的壓強降低到2atm時,需要重新充氣.若氧氣的溫度保持不變,求這瓶氧氣重新充氣前可供實驗室使用幾天.

        物理建模:流程圖模型,如圖1所示.

        圖1

        等溫膨脹過程一:將20atm的氧氣等溫膨脹到2atm,計算使用多少氣體.等溫膨脹過程二:將2atm的氧氣等溫膨脹到1atm,計算氣體使用的天數(shù).

        解析 方法1氣體等溫膨脹過程

        初態(tài):P1=20atm,V1=0.08m3

        過渡態(tài):P2=2atm,V2=?

        末態(tài):P3=1atm,V3=?

        由玻意耳定律得

        P1V1=P2V2

        P2(V2-V1)=P3V3

        聯(lián)立各式,代入數(shù)據(jù)得N=4(天)

        方法2運用混合氣體道爾頓分壓定律

        P1V1=P2V1+NP3ΔV

        代入數(shù)據(jù)得N=4(天)

        方法3運用理想氣體密度方程

        設(shè)氧氣在P1、P2、P3狀態(tài)下密度分別為

        由質(zhì)量守恒得ρ1V1=ρ2V1+Nρ3ΔV

        聯(lián)立各式結(jié)果相同.

        2.5 灌氣問題

        例5某容積為20L的氧氣瓶裝有30atm的氧氣,現(xiàn)把氧氣分裝到容積為5L的小鋼瓶中,使每個小鋼瓶中的氧氣壓強為5atm,若每個小鋼瓶中原有氧氣壓強為1atm,問能分裝多少瓶?(設(shè)分裝過程中無漏氣,且氧氣溫度不變)

        物理建模:結(jié)論模型.運用混合氣體道爾頓分壓定律或氣體密度方程結(jié)合質(zhì)量守恒解決問題.

        解析 方法1 運用混合氣體道爾頓分壓定律

        設(shè)最多能分裝n個小鋼瓶.分裝前氣體狀態(tài):

        P1=30atm,V1=20L;P2=1atm,V2=5nL

        分裝后氣體狀態(tài)P′=5atm,V′=(20+5n)L

        據(jù)混合氣體道爾頓分壓定律有

        P1V1+nP2V2=P′V′

        代入數(shù)據(jù)解得n=25(瓶)

        方法2運用理想氣體密度方程

        設(shè)氧氣在P1、P2、P′狀態(tài)下密度分別為

        由質(zhì)量守恒得ρ1V1+ρ2V2=ρ′(V1+nV2)

        聯(lián)立各式,計算結(jié)果相同.

        研究物理的過程就是一個科學(xué)建模,探究物理規(guī)律的的過程.若研究問題影響因素多,參數(shù)就多;參數(shù)多,物理模型就越復(fù)雜,因此建模的關(guān)鍵還在于影響因素主次的判定,這能極大地激發(fā)學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力進而提高學(xué)生科學(xué)思維的品質(zhì).

        猜你喜歡
        抽氣混合氣體定律
        SF6/N2混合氣體負流注放電特性的模擬研究
        吉林電力(2022年2期)2022-11-10 09:24:46
        抽氣通道性能理論研究
        科技視界(2021年4期)2021-04-13 06:03:58
        多一盎司定律和多一圈定律
        倒霉定律
        NO、O2及NO2混合氣體考點歸納
        萬有引力定律
        混合氣體在聚合物注射成型保壓階段中擴散的分子動力學(xué)模擬
        中國塑料(2016年8期)2016-06-27 06:34:58
        某型燃氣輪機第5級外抽氣流量估算
        機械工程師(2015年9期)2015-02-26 08:38:24
        耐人尋味的定律
        基于分子弛豫模型的混合氣體多物理場二維重建算法
        計算物理(2014年1期)2014-03-11 17:00:39
        国产一区二区三区在线观看免费| 日本人妻高清免费v片| 亚洲中文字幕久久在线| 亚洲av永久无码天堂网小说区| 黄色视频在线免费观看| 丰满人妻无套中出中文字幕 | 亚洲av综合av国一区二区三区| 亚洲av无码成h在线观看| 久久综合九色综合网站| 久久久精品电影| 国产视频一区二区三区久久亚洲| 97一期涩涩97片久久久久久久| 爱情岛永久地址www成人| 亚洲欧美日韩国产综合专区| av毛片亚洲高清一区二区| 人妻少妇精品无码专区| 窝窝影院午夜看片| 欧美—iGAO视频网| 日本超级老熟女影音播放| 国产青榴视频在线观看| 久久精品亚洲牛牛影视| 在线精品亚洲一区二区三区| 一个人看的视频在线观看| 好屌草这里只有精品| 精品一区二区三区免费爱| 粉色蜜桃视频完整版免费观看在线| 久久久久久久亚洲av无码| 亚洲欧美日韩在线一区| 亚洲在战AV极品无码| 亚洲国产综合在线亚洲区亚洲av| 欧美性受xxxx狂喷水| 亚洲av无码成人网站www| 亚洲女同性恋激情网站| 人人鲁人人莫人人爱精品 | 少妇人妻中文字幕在线| 夫妻免费无码v看片| 少妇对白露脸打电话系列| 国产一区二区精品网站看黄| 国产乱理伦在线观看美腿丝袜| 51国偷自产一区二区三区| 亚洲一区二区在线视频播放 |