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pV=nRT在牽扯到氣體壓強的時候,就是一個萬能公式,大家要牢記心中,在遇到問題時能及時的寫出幫助你分析問題,解決問題。其中p是壓強,V則是氣體的容器容積,n是物質的量(這個物理量我們之前沒有提過,可暫且簡單理解為描述物質中所含微粒數的物理量,高中化學中會詳細學習),T是熱力學溫度,R則是一個常數。
高原地區壓強較低,普通的鍋很可能無法把飯煮熟,所以高原地區做飯經常會用到高壓鍋,為什麼高壓鍋就可以在高原地區使用呢?就可以用這個公式分析,高壓鍋內氣體的n和V是一定的,T會在加熱的過程中不斷升高,使得高壓鍋內的壓強逐漸增大,鍋內水的沸點也會隨著壓強的增大而增大,進而能把食物煮熟。
該公式同樣可以解釋以下現象,使用一個廣口瓶,底部放一個燃燒的紙條,在紙條燃盡後,迅速用一個剝了殼的熟雞蛋堵住瓶口,一段時間後,可以看到雞蛋被壓入瓶中。其原因即是,廣口瓶中燃燒紙條,會消耗廣口瓶中的氧氣,使得廣口瓶中的氣體物質的量n減少,V、T不變,等式成立的話,則p會減小,就會使得雞蛋在大氣壓的作用下被壓進瓶中。
如果想通過一個簡單的小實驗大致驗證這個公式,同樣是可行的。你可以把一個氣球套在廣口瓶的瓶口上,儘可能保證瓶口不透氣,然後在瓶子底部加熱,觀察氣球的變化?我們按公式分析,瓶子是密封的,氣體物質的量不變,但是T隨著加熱會不斷升高,所以等式成立則p和V兩者之間必有量增大才能保證該式成立,若p增大瓶內壓強大於外界大氣壓,會使氣球鼓起;若V增大,瓶內的體積要變大,同樣使氣球鼓起,所以這個實驗的結果是氣球會鼓起,若進一步確定,則需要更深入的實驗。
一個簡單的實驗可以表現出在其它量不變的情況下,p與V的變化關係。實驗圖示如下所示,需要廣口瓶和導管,在導管插入廣口瓶後,密封廣口瓶口。實驗初始時有一個相對高度差,可以看作常壓下廣口瓶中氣體的體積,對著暴露在空氣中的導管吹氣,看導管中的水柱是否會上升。之前說過流速大,壓強小,對著導管口吹氣的話,會使導管這端的壓強變小,水柱在廣口瓶內部壓強的作用下被壓高,說明其它量不變的情況,p和V是反向變化的。
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