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气体的柢念 我不不运动论的观点，物体分于间存在者吸引1力，这将似物体分天不的 灣想对，公子网又公产生推后力，，他分子他迎為拉开。一般粮的吃你分子阿的旺路故大，且分不的m看 很小，按服万有 1力定你可知，一体分子问的作用力是很小的。 为了研究方他，我们证塔您略气你分手的的作用方。所開理想公体，就是分子向设有相互作用力的气 体。 由于理想气体分于问没有作用力，二T体分子可以自曲运动，遊成气体没有一定的，状，体积在没有州 力的情况下，具有无限扩妝的性质。 因为气休分子同的距高很大，一气体在外力作用下具有易东縮性的特点。自然界的气休业然非究全應义 上理想气休，但我们把亡看作理想气体来研究，按理想一休理论推号出的有关二体定徘进行计鲜，所科的 結论误鉴很小。故我们在有兴气体定徘的计领中，都把文际的气体不做足理想“体。这样处理可大大简化 研究过程。 二、 气体的状态参量 对于一定质的一休，我们常用气体的体积（w、乐强(D)和温度(T)米描述其状态，这三个量称为气质 的状态参量。 由于气体可以自由移动，所以具有充满整个容器的性质。因此气体的体积由容器的容积来决定。气佛 体积的法定单位为立方米(m、立方厘米(cm?）和升（心)等。 温度是用来表示物体冷热程度的物理量。我们常用的温度是投氏温度。在气体定律的计算时不能尋後 用摄氏温度，而应使用热力学温度《或叫 温度)。其单位是开尔文，简称开(K)。 温度(T)和摄氏温度()之间的关系为 T= t+273 从上式可看出，t--273°C时， 温度T=OK。我们把这时的温度叫 零度。 压强在气体定律的计算中用的是 压强。相对压强不能直接代入气体定律公式中计算。三、理想气体的气态方程 对于一定质量的气体，如果三个状态参量P、V和工都不改变，我们说气体处于某一状态。如果这三 个量或任意二个量同时变化，我们说气体的状态改变了。 实验证明：一定质量的理想气体，它的压强和体积的乘积与 温度的比，在状态变化时始终保持不 变，即：-征量 政一“-号兴 (2-6) 我们把 2-6 式称为理想气体的气态方程。 式中P、V、工分别为 种状态的压强、体积和 温度；P2、V．工,分别为第二种状态的压强， 体积和 温度。 气态方程描述了气体压强、体积和 遏度之间的变化规律 对于一定质量的气体，如果压强、体积和 温度三个量中一个量保持不变，那么根据2-6 式可以分 别得出，其余两个量之间的关系。 （一）波义耳一马咯特定律 气体状态交化时，温度保特不变的过程叫做等温过程。根据 2-6 式，当工=巧,时 P V=P,V,=恒量 (2-7) 即： 一定质量的气体，在温度保持不变时，气体的压强与体积成反比 这个规律是 17 世纪，由英国科学家波义耳和法国科学家马路特分别发现的。我们把2-8 式称为波义耳 -马略特定律， （二）萱?吕萨克定律 气体状态变化时，压强保持不交的过程叫做等压过程。根据 2-6式，当P=P2时， -常 2=恒 (2-8) 即： 一定质量的气体，在压强保持不变时，气体的体积与 温度成正比。 这个规律由法国科学家盖 ?吕萨克早发现。我们把2-8式称为盖 ?吕萨克定律。 （三）查理定律 气体状态变化时，体积保持不变的过程叫等压过程。 根据2-6式，当 V-V时， 号-证址 (2-9) 即： 一定质量的气体，在体积保持不变时，气体的压强和 温度成正比。 这个规律由法国科学家查理首次发现。我们把2-9式称为查理定律。 例2.3 将常压下 31m°的空气（温度23C），压入容积为 8m° 真空的加压舱内，这时舱上压力表指到 0.3MPa。 问舱内空气的温度为多少？ 解：常压空气的 压强为 0.1MPa，舱内空气的压强 0.3MPa 是相对压强。在空气的压缩过程中，质 量保持不变，可运用2-6式。 己知：PI=0.1MPa VI= 31m" TI=23+273=296K P,=0.3+0.1=0.4MPa V2=8m? 求：T 根据 2-6 式Tz= Pa: V2. T, P?V -2.12号 ×296-=305.5CK) ?2= Ta-273=32.5(C) ?舱内空气温度升到 32.5°C。例2.4 自携式潜水员，下水前用压力表测得气瓶压强为 12MPa，瓶内空气为 50°C，现潜入 20m 水深 处，水温为 10°C。问潜水员到达水底时气瓶内空气的相对压强为多少？ 解：潜水员从水面到达水底的过程中，需不断呼吸，消耗瓶内压缩空气，也就是说瓶内空气的质量非 恒定，2-6 式已不适用。但如果潜水员快速到达水底，我们可以忽略瓶内空气质量的减少，即近似认为值 定，这样2-6式仍可近似使用。同时，因潜水员快速到达水底，瓶内空气的温度也不可能同步降至水温， 但为了计算方便，我们近似认为潜水员到达水底，其瓶内气温亦降至水温。 己知：p= 12+0.1=12.IPa T,=50+273=323K 12=10+273=283K VI=V 求：p2 根据29武号一号 可得：Py= 31. T2=12] ×283=10.6(MPa) ??相对压强=P2-0.1=10.5（MPa) 例2.5 自携式潜水员，在水下 20m 水深处，深呼吸吸足压缩空气，然后取下呼吸器，屏气上升出水， 问到达水面时，其肺部体积为水下 20m 时的多少倍？ 解：潜水员在 20m 水深时，其肺部承受到压强与静水压强及水面大气压强之和相等。出水后，与大气 压强相等。因是屏气出水，肺部内空气的质量保持不变。 如果我们不考虑水温和气温的差异，则可运用2-7 式计算， 己知：P,=P 0+0.1=0.01×20+0.1=0.3MPa P2=0.1MPa TI=T? 得：V PI = 0.3=3 即：V,=3V1 Pa 0.1 ?出水后肺部的体积是水下 20m 时的三倍。 从这个例题可以知道：这种屏气出水是相当危险的，肺部过度膨账会引起肺气压伤。正确的出水方法 是出水过程不断呼出肺部气体，随深度的减少，肺部内存量气体的质量不断减少，这样到达水面时，肺高 体积不会出现明显膨胩。

光在水中传播的特点及对潜水员的影响 （一）光在水面上的反射 光线从空气射入水面时有一部分光会被反射回空公里，反射的程度与光线的入射角有关，入射角愈小， 反射光的量愈小，反之则愈大。对于白天来说，中午时太阳光的入射角为零，反射光的量极少，此时水下 照度 。当入射角小于 30°时，反射光约为入射光的 2%：当入射角为 75°时，反射光可达 21.8%。当夕 阳光线照在水面时，入射角几乎为 90°，反射光几乎达 ，此时水下照度很差，潜水员在水质良好的浅 水中也不能看清水下物体。 (二）光在水中的散射 水中含有大量的悬浮颗粒，当光照射到这些外表凹凸不平的颗粒时，光线将向各个方向反射，我们把 这种现象叫做光在水中的妝射。水的透明度越差，其妝射的程度越严重。散射的结果使原为直线传播的光 交为杂乱无章的背景光，潜水员观察到的物体变得模糊不清。 （三）光在水中的吸收 光是具有一定速度的光 子流，当光线在水中传播时，因与水分子及恐浮颗粒的摩擦作用，使其部分能 量转交为提高水温的热能，我们把这种能量的转变称为水对光线的吸收。水对光线的吸收量比空气大千倍 以上。 水越混浊对光的吸收量越大。在清澈的浅水中，经妝射和吸收后的自然光可以使潛水员看到几十米 外的物体，但是在混浊严重的水城，潜水员会像盲人一样什么也看不到。此外，水面的自然光进入水中后， 随着水深的增加，光的吸收量随之剧增，达到一定水深后，所有光都会被水吸收掉，此时水下漆黑一团， 潜水员什么也看不见。 (四）空间祝觉的改交 潜水员在水中空间视觉改变的特点是放大、 位移和失真。 这是因为光从水中进入空一时发生折射现款以及人们习惯于你觉直线光所致。 水下物体看上去显得大 些，其比例为 4（看到的）比3（实际的），距离显得近些，约为实际距高的 3/4。失真是由于来自水下物 体的光线，在水和空气界面上的入射角不同，因而折射角也不同所致。离眼近的光线入射角小，折射角也 小，以致同一物体的各个部位的放大比例不同。于是造成失真。 （五）水下色觉的改交 由于阳光射入水后，按光的波长顾序，随着水深的增加逐渐被吸收。所以在水中，物体的颜色随深度 而异。长波光先被吸收，短波光后被吸收。例如，红色光在 1m 水深左右就被吸收掉，橙色光和黄色光则 分别在 5m 和10m 水深被吸收掉。而水深达 20m 时，仅存蓝绿色光，其它颜色的光都被水吸收掉了，这时， 潜水员看到的多数物体交成蓝色，而红色物体则星黑色。当水深再增加到一定程度时，所有颜色的光都梅 被水吸收掉，这时，水下没有任何光线，潜水员也就不能吞到物体了。