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水的物理性质 水的分子是由两个氢原子和一个氧原子组成的。其分子式为 HO. 纯净的水是一种无色、无味、透明的液体。在4°C时密度 ，为1g/cm’，比空气的密度大 770倍。 水的沸点是 100°C，冰点是0C。 水与空气比较是不可压缩的。但是一定量的水，当加压至 20MPa时，它的体积会减少 1%。由于水的 压缩性很小，故可忽略不计。因此，我们通常称水是不可压缩的。 一般情况下，非纯净水的密度较纯净水的大。海水的密度约为 1.025 g/cm3。海水含盐量为 30~35g/L. 水与其它液体一样，具有易流动性。 这是因为水在压力作用下，可达到平衡状态；而在拉力或切力的 作用下，会产生变形。由于水具有流动性，因此它是一种流体。 二、水的压强 (一）压强的概念 单位面积上受到的压力叫做压强。压力既可以由物体的重量产生，例如大气的重量和水的重量可分别 产生大气的压力和水的压力：又可以由物体间的作用力产生，例如空气压缩机的活塞对气红内空气的作用 所产生的压缩力。压强的基本单位为帕(Pa)，因帕的单位很小，故在计算水和气体的压强时，常用兆帕(MPa)。 1Pa= N/m? IMPa= 10°Pa 需要注意的是，在 法定计量单位颁布前，潜水界经常使用大气压、公斤力/厘米？等作为压强单位， 现己不允许使用。大气压作为压强的一个概念仍在使用，不过己不再是压强的法定单位。 在医学和潜水等 领域，经常把压强称作压力，这个压力不是物理学概念的压力，而是特指压强。 潜水员在水中所承受的压强包括由水的重量所产生的静水压强，以及由水面大气的重量所产生的大气 压强， 水面大气压强随海拔高度 和天气的变化而变化，但一般情况下，我们认为地球表面的气压近似等于 0.1MPa〔一个大气压）。对于气体的压强， 一般使用压力表即可测出，当我们把压力表置于海平面大气中 时，压力表的指针指到刻度盘上“0”的位置。这并非说大气的压强为零，实际上大气的压强是 0.IMPa， 也就是说压力表所显示的压强值不包含大气压强。 为了研究方便，我们经常使用 压强和相对压强的概 念。 所渭相对压强 (也叫表压或附加压），表示气体实际承受的压强与大气压之间的压差。压力表所显示 的压强是相对压强。 所谓 压强，表示物体实际承受的压强，也就是施加的总压强。 压强等于相对压强加上 0.MPa（一个大气压）。 在气体定律的计算，以及研究高压环境对人体的生理效应时，应使用 压强。 （二）静水压强 由于水的重量而产生的压力叫做静水压力。单位面积上承受的静水压力就是静水压强。 在中学的物理课程中，我们学习过：液体内部同一点各个方向的压强都相等，而且深度增加，压强也 增加。 在同一深度，各点的压强都相等。若p为某种液体的密度，则深度为h 处的静水压强p为： p= gph 式中：p一静水压强，Pa 8一重力加速度，Nkg p一液体的密度，kg/cm3 h一水的深度，m 在潜水中，我们经常近似认为江河湖海的水密度都是 1g/cm’。重力加速度取 1ONKkg，静水压强以 MPa 为单位，则2-1式可简化为： p=0.01h 当h=10m 时， p=0.MMPa(相当于一个大气压)：同理当 h=20m 时，p=0.2MPa（二个大气压）? (2-2) 也 就是说当水深每增加 10m 时，静水压强即增加 0.1MPa（一个大气压）。 例2.1 某潜水员潜入 36m 水深处，问其承受多大的压强。 解：潜水员在水下受的压强由静水压强和水面上的大气压强歪加而成。 p=0.01h=0.01x36=0.36(MPa) Pe=p+O.IMPa=0.36+0.1=0.46(MPa) （三）帕斯卡定律 潜水员工作环境是具有自由液面的水下，在这种具有自由液面的水中，不同深度压强是不同的。 如果把水或其它液体放入一个没有自由液面的密闭容器内，并向容器内某点施加一个压力，情况会怎 样呢？ 实验证明：在密闭容器内的液体，能把它在一处受到的压强，大小不变地向液体各部分，各方向传递， 这就帕斯卡定律。 水压机及其它一切液压机械均是根据帕斯卡定律而工作的。 （四）水流动时压强与流速的关系 水的压强除了因自重产生的静水压强外，若水是流动的，因水的流动亦会产生压强的变化。 在稳定流动的水中，截面面积小的地方，流速大，压强小：截面大的地方，流速小，压强大。当然 流速和压强并非成简单的反比关系。

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。