Совет 1: Как вычислить давление газа

Для решения некоторых физических задач бывает необходимо рассчитывать давление газа. При этом в задаче может упоминаться как окружающий воздух и пары вещества, так и газ, который находится в сосуде. Как именно вычислить давление газа, зависит от того, какие параметры заданы в задаче.
Вам понадобится
  • - формулы для расчета давления газа.
Инструкция
1
Найдите давление идеального газа при наличии значений средней скорости молекул, массы одной молекулы и концентрации вещества по формуле P=⅓nm0v2, где n – концентрация (в граммах или молях на литр), m0 – масса одной молекулы.
2
Если в условии дана плотность газа и средняя скорость его молекул, рассчитайте давление по формуле P=⅓ρv2, где ρ — плотность в кг/м3.
3
Вычислите давление, если вы знаете температуру газа и его концентрацию, используя формулу P=nkT, где k – постоянная Больцмана (k=1,38·10-23 моль·К-1), Т — температура по абсолютной шкале Кельвина.
4
Найдите давление из двух равноценных вариантов уравнения Менделеева-Клайперона в зависимости от известных значений: P=mRT/MV или P=νRT/V, где R – универсальная газовая постоянная (R=8,31 Дж/моль·К), ν — количество вещества в молях, V – объем газа в м3.
5
Если в условии задачи указана средняя кинетическая энергия молекул газа и его концентрация, найдите давление с помощью формулы P=⅔nEк, где Eк — кинетическая энергия в Дж.
6
Найдите давление из газовых законов — изохорного (V=const) и изотермического (T=const), если дано давление в одном из состояний. При изохорном процессе отношение давлений в двух состояниях равно отношению температур: P1/P2=T1/T2. Во втором случае, если температура остается постоянной величиной, произведение давления газа на его объем в первом состоянии равно тому же произведению во втором состоянии: P1·V1=P2·V2. Выразите неизвестную величину.
7
Рассчитайте давление из формулы внутренней энергии идеального одноатомного газа: U=3·P·V/2, где U – внутренняя энергия в Дж. Отсюда давление будет равняться: P=⅔·U/V.
8
При расчете парциального давления пара в воздухе, если в условии даны температура и относительная влажность воздуха, выразите давление из формулы φ/100=Р1/Р2, где φ/100 — относительная влажность, Р1 — парциальное давление водяного пара, Р2 — максимальное значение паров воды при данной температуре. В ходе расчета пользуйтесь таблицами зависимости максимальной упругости пара (максимального парциального давления) от температуры в градусах Цельсия.

Совет 2: Как вычислить давление

Даже приложив небольшое усилие, можно создать значительное давление. Все, что для этого необходимо - сконцентрировать это усилие на небольшой площади. И наоборот, если равномерно распределить по большой площади значительное усилие, давление получится сравнительно малым. Чтобы узнать, каким именно, придется провести расчет.
Инструкция
1
Переведите все исходные данные в единицы системы СИ: силу - в ньютоны, массу - в килограммы, площадь - в квадратные метры и т.п. Тогда давление после расчета будет выражено в паскалях.
2
В случае если в задаче приведена не сила, а масса груза, вычислите силу по следующей формуле:F=mg, где F - сила (Н), m - масса (кг), g - ускорение свободного падения, равное 9,80665 м/с².
3
Если в условиях вместо площади указаны геометрические параметры области, на которую оказывается давление, вначале рассчитайте площадь этой области. Например, для прямоугольника:S=ab, где S - площадь (м²), a - длина (м), b - ширина (м).Для круга:S=πR², где S - площадь (м²), π - число «пи», 3,1415926535 (безразмерная величина), R - радиус (м).
4
Чтобы узнать давление, поделите усилие на площадь:P=F/S, где P - давление (Па), F - сила (н), S - площадь (м²).
5
При необходимости переведите давление в производные единицы: килопаскали (1 кПа=1000 Па) или мегапаскали (1 МПа=1000000 Па).
6
Для перевода давления из паскалей в атмосферы или миллиметры ртутного столба воспользуйтесь следующими соотношениями: 1 атм=101325 Па=760 мм рт. ст.
7
В ходе подготовки сопроводительной документации к товарам, предназначенным для поставки на экспорт, может потребоваться выразить давление в фунтах на квадратный дюйм (PSI - pounds per square inch). В этом случае руководствуйтесь следующим соотношением: 1 PSI=6894,75729 Па.
Видео по теме
Источники:
  • как вычислить атмосферное давление

Совет 3: Как рассчитать давление в сосуде

Выдержит ли ведро, если налить в него воды? А если налить туда более тяжелую жидкость? Для того чтобы ответить на этот вопрос, необходимо рассчитать давление, которое оказывает жидкость на стенки того или иного сосуда. Это очень часто бывает необходимо на производстве – например, при изготовлении цистерн или резервуаров. Особенно важно рассчитать прочность емкостей, если речь идет об опасных жидкостях.
Вам понадобится
  • Сосуд
  • Жидкость с известной плотностью
  • Знание закона Паскаля
  • Ареометр или пикнометр
  • Мерная мензурка
  • Весы
  • Таблица поправок для взвешивания на воздухе
  • Линейка
Инструкция
1
Определите плотность жидкости. Обычно это делается с помощью пикнометра или ареометра. Ареометр внешне похож на обычный термометр, внизу его расположен резервуар, заполненный дробью или ртутью, в средней части – термометр, а в верхней части – шкала плотностей. Каждое деление соответствует относительной плотности жидкости. Там же указывается температура, при которой нужно измерять плотность. Как правило, измерения проводят при температуре 20оС. Сухой ареометр погружают в сосуд с жидкостью, пока не станет понятно, что он там свободно плавает. Подержите ареометр в жидкости 4 минуты и посмотрите, на уровне какого деления он погружен в воду.
2
Измерьте высоту уровня жидкости в сосуде любым доступным способом. Это может быть линейка, штанген-циркуль, мерный циркуль и т.д. Нулевая отметка линейки должна находиться на нижнем уровне жидкости, верхняя – на уровне поверхности жидкости.
3
Вычислите давление на дно сосуда. Согласно закону Паскаля, оно не зависит от формы самого сосуда. Давление определяется только плотностью жидкости и высотой ее уровня, и рассчитывается по формуле P= h*?, где P – давление, h – высота уровня жидкости, ? – плотность жидкости. Приведите единицы измерения в вид, удобный для дальнейшего применения.
Видео по теме
Обратите внимание
Лучше пользоваться набором ареометров, в который входят приборы для измерения плотности жидкостей легче или тяжелее воды. Существуют специальные ареометры для измерения плотности спирта, молока и некоторых других жидкостей.

Чтобы измерить плотность жидкости ареометром, сосуд должен быть не менее 0,5 л.

Если рассматривать жидкость как несжимаемую, то давление на все поверхности сосуда будет равномерным.
Полезный совет
Измерение плотность с помощью пикнометра более точное, хотя и более трудоемкое. Вам понадобятся еще аналитические весы, дистиллированная вода, спирт, эфир и термостат. Такое измерение проводят в основном в специально оснащенных лабораториях. Взвесьте прибор на аналитических весах, которые дают высокую точность (до 0,0002 г). Заполните его дистиллированной водой, чуть выше расположения метки, и закройте пробкой. Поместите пикнометр в термостат и выдержите 20 минут при температуре 20оС. Уменьшите количество воды до метки. Излишки уберите пипеткой и снова закройте пикнометр. Поместите его в термостат на 10 минут, проверьте, совпадает ли уровень жидкости с меткой. Протрите пикнометр снаружи мягкой салфеткой и оставьте на 10 минут за стеклом коробки аналитических весов, после чего снова взвесьте. Узнав таким образом точную массу прибора, вылейте из него воду, сполосните спиртом и эфиром, продуйте. Заполните пикнометр жидкостью, плотность которой нужно узнать, и действуйте точно так же, как и с дистиллированной водой.

Если нет специального прибора, можно измерить плотность с помощью весов и мерной мензурки. Поставьте на весы мензурку и уравновесьте чашечки. Запишите массу. Наполните мензурку исследуемой жидкостью на заданную единицу объема и снова взвесьте. Разница в массах является массой жидкости в заданном объеме. Поделив массу на объем, вы получите плотность.

Совет 4: Как вычислить среднюю скорость

Вычислить среднюю скорость нетрудно. Для этого необходимо просто разделить длину пройденного пути на время. Однако на практике и при решении задач иногда возникают дополнительные вопросы. Например, что считать пройденным путем? Показания спидометра или реальное смещение объекта? Что считать временем в пути, если объект половину времени никуда не двигался? Без учета всех этих нюансов невозможно правильно вычислить среднюю скорость.
Вам понадобится
  • калькулятор или компьютер, спидометр
Инструкция
1
Для вычисления средней скорости равномерного движения объекта, просто измерьте его скорость в любой точке пути. Так как скорость движения постоянна, то она и будет средней скоростью.
Еще проще эта зависимость выглядит в виде формулы:Vср=V, где
Vср – средняя скорость, а
V – скорость равномерного движения.
2
Чтобы вычислить среднюю скорость равноускоренного движения, найдите среднее арифметическое начальной и конечной скорости. Для этого найдите сумму этих скоростей и разделите на два. Полученное число и будет средней скоростью объекта.
Нагляднее это выглядит в виде следующей формулы:Vср = (Vкон + Vнач) / 2, где
Vср – средняя скорость,
Vкон – конечная скорость,
Vнач – начальная скорость.
3
Если задана величина ускорения и начальная скорость, а конечная скорость неизвестна, то преобразуйте вышеприведенную формулу следующим образом:
Так как при равноускоренном движении Vкон = Vнач + a*t, где а – ускорение объекта, а t – время, то имеем:Vср = (Vкон + Vнач) / 2 = (Vнач + a*t + Vнач) / 2 = Vнач + a*t / 2
4
Если же, наоборот, известны конечная скорость и ускорение тела, но начальная скорость не задана, то преобразуйте формулу к следующему виду:Vср = (Vкон + Vнач) / 2 = (Vкон + Vкон - a*t) / 2 = Vкон - a*t / 2
5
Если заданы длина пройденного телом пути, а также время, которое понадобилось на прохождение этого расстояния, то просто разделите этот путь на затраченное время. То есть используйте общую формулу:Vср = S / t, где S – общая длина пройденного пути.Время, затраченное на прохождение пути учитывается независимо от того, двигался объект непрерывно или останавливался.
6
Если в условиях задачи специально не указано, какую именно среднюю скорость необходимо вычислить, то подразумевается средняя путевая скорость.
Чтобы вычислить среднюю путевую скорость, берется общая длина пройденного пути, т.е. его траектория. Если во время движения объект возвращался в пройденные точки пути, то это расстояние также учитывается. Так, например, для автомобиля длина пути, необходимая для вычисления средней путевой скорости, будет соответствовать показаниям спидометра (разности показаний).
7
Если необходимо вычислить среднюю скорость перемещения (смещения), то под пройденным путем подразумевается то расстояние, на которое тело действительно переместилось.
Так как перемещение всегда происходит в определенном направлении, то смещение (S) величина векторная, т.е. характеризуется как направлением, так и абсолютной величиной. Следовательно, и значение средней скорости смещения будет величиной векторной. В связи с этим, при решении подобных задач обязательно узнайте: какую именно скорость требуется вычислить. Среднюю путевую скорость, числовое значение средней скорости смещения или вектор средней скорости смещения.
В частности, если тело в процессе движения возвращается в исходную точку, то считается, что его средняя скорость смещения равна нулю.

Совет 5: Как найти давление идеального газа

Идеальным считают газ, в котором взаимодействие между молекулами пренебрежимо мало. Помимо давления, состояние газа характеризуется температурой и объемом. Соотношения между этими параметрами отображены в газовых законах.
Инструкция
1
Давление газа прямо пропорционально его температуре, количеству вещества, и обратно пропорционально объему сосуда, занимаемого газом. Коэффициентом пропорциональности служит универсальная газовая постоянная R, приблизительно равная 8,314. Она измеряется в джоулях, разделенных на моль и на кельвин.
2
Это положение формирует математическую зависимость P=νRT/V, где ν – количество вещества (моль), R=8,314 – универсальная газовая постоянная (Дж/моль•К), T – температура газа, V – объем. Давление выражается в паскалях. Его можно выразить и в атмосферах, при этом 1 атм = 101,325 кПа.
3
Рассмотренная зависимость – следствие из уравнения Менделеева-Клапейрона PV=(m/M)•RT. Здесь m – масса газа (г), M – его молярная масса (г/моль), а дробь m/M дает в итоге количество вещества ν, или количество молей. Уравнение Менделеева-Клапейрона справедливо для всех газов, которые допустимо считать идеальными. Это фундаментальный физико-химический газовый закон.
4
Наблюдая за поведением идеального газа, говорят о так называемых нормальных условиях – условиях окружающей среды, с которыми наиболее часто приходится иметь дело в действительности. Так, нормальные условия (н.у.) предполагают температуру в 0 градусов Цельсия (или 273,15 градусов по шкале Кельвина) и давление в 101,325 кПа (1 атм). Найдено значение, чему равен объем одного моля идеального газа при таких условиях: Vm=22,413 л/моль. Этот объем назван молярным. Молярный объем – одна из основных химических констант, применяемых в решении задач.
5
Важно понимать, что при постоянном давлении и температуре объем газа также не меняется. Этот замечательный постулат сформулирован в законе Авогадро, который утверждает, что объем газа прямо пропорционален числу молей.
Видео по теме
Полезный совет
Используйте барометр-анероид или ртутный барометр для более точного значения, если вам необходимо вычислить давление газа в ходе эксперимента или лабораторной работы. Для измерения давления газа в сосуде или баллоне пользуйтесь обычным или электронным манометром.
Источники:
  • Давление и плотность насыщенного водяного пара в зависимости от температуры — таблица
  • формула давления газа
Поиск
Совет полезен?
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500
к
Honor 6X Premium
новая премиальная версия
узнать больше