2初中物理静流体压强宏观解释的思考（下）更新插图

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1、第5页共5页创建时间：2005/4/421:03:00初中物理静流体压强宏观解释的思考（下）王绍符(河北大学附中071002)三、对液体压强宏观解释的思考液体比气体复杂得多，它的分子结构近程有序，与气体、固体比较更接近于固体．固体的形变有多种形式，拉伸、压缩、扭曲、剪切等等，无论发生哪一种形变都有相应的应力产生．气体和液体可以毫无应力地改变其形状，但在体积压缩方面气体、液体则有与固体一样的性质[苏]Н.Д.巴巴列克西.物理学教程.郭耀松驿.高教出版社，1954年上海版.气体和液体由于体积的压缩而引起的应力就是压强．因之压强的挤压解释不仅适用于气体也适用于液体.但是对液体压强的微观解

2、释比气体要困难得多．液体与气体不同，虽然它没有一定的形状但有一定的体积，而且难于压缩．液体内的压强也是由分子的热运动产生的，在通常的情况下与气体不同的是液体分子之间的相互作用力不可忽视．范德瓦尔斯方程(8)对通常的液体近似适用．式(8)中的a是考虑到分子引力而设的改正量，b是考虑到分子本身的体积而设的改正量．方程(8)描述的是1摩尔物质各物理量之间的关系．依此方程计算在0℃时的水分子引力形成的压强()达17000倍的标准大气压[苏]С.Э.福里斯，А.В.季莫列娃.普通物理学.梁宝洪译.东北教育社，1952年版．这个压强叫做分子压强，记作pi，即pi＝．其他液体此压强也都在104倍

3、的标准大气压的数量级．设想在液体中任取一平面，则此平面处两边分子间存引力的同时也存在着斥力，在通常的情况下斥力压强pr和引力压强pi的数量级都在104倍的标准大气压，而斥力压强pr稍大于引力压强pi.这两个压强值均无法单独测量，而其差值是我们能测到的液体内部的压强p陈光旨.物态.科学出版社，1983年第二版．为了理解这一点，只要看一看我们所熟悉的液体压强计算式就可可一目了然．在通常情况下液体内深h处的压强(9)其中王漠显.物理学.人民教育出版社，1983年第二版(10)而p0为液面处的压强，若液面与大气相通，则此值为大气压强；是由重力作用引起挤压产生的压强．wangshaofu第5

4、页2021/7/13第5页共5页创建时间：2005/4/421:03:00正是由于通常情况下液体内的分子斥力略大于引力，因而难于压缩，如压缩则斥力急剧增大．使液体体积扩张，则导致分子引力增大，也是困难的．所以通常的液体保持一定的体积．液体与气体另一个不同之点是液体存在表面，表面层有指向液体内部的压强，这与上述pi是一致的．另外液体表面的凸凹在影响液体压强方面也扮演着重要角色，凸的表面产生正的附加压强，凹的表面产生负的附加压强．实验表明凹的表面对液体的体积有扩张作用．这对正确解释初中物理常做的证明大气压存在的演示实验——覆杯实验、水膜粘合玻璃片实验——是不可忽视的．液体的表面层形成对

5、液体的自我束缚、自我挤压，液体总是处于紧张状态，所以即便没有容器，没有重力及其他外来作用，液体内仍存在着压强．液体的微观结构复杂，压强的微观解释困难，但并不妨碍从宏观上以挤压对其压强进行解释．液体的可压缩性很小，并不是绝对不可压缩．以水为例，在通常情况下大约每增加1倍的标准大气压的压强，可使水的体积减小原体积的4.6×10-5．一切液体在或大或小的程度上总是可以压缩的．当液体体积被压缩时就要产生压力，这就是液体的弹性力，液体越被压缩它的压力就越大[苏]Г.С.兰茨别尔格.初等物理学.王子昌译.上海教育出版社，1956年版.从这里可以看出，前面说过的作为弹性作用的压强，也就是斥力压强

6、与引力压强的差值p=pr－pi随着压缩程度的增加,斥力压强pr增大而增大．图3液体和气体一样，在没有重力作用下，其分布是均匀的，各处压强大小相等．如图3所示，容器中被封闭在活塞下的液体，在没有重力的情况下受到弹簧的作用而发生挤压．设弹簧的压力为F，活塞的面积为S，则液体上表面处受到的外加压强为(11)如果从活塞处的液面向下取一立方体液块，且此液块上表面与活塞面密合．依平衡条件不难证明立方体液块的下表面处的压强必与上表面处的压强相等．所取液块可以任意大小，都不会改变这个结论．对气体也是如此，这就是帕斯卡原理．由此可见在没有重力作用的情况下，液体(或气体)内各处的挤压程度一样，各处的压

7、强相等．在重力（彻体力）作用下，液体和气体一样遵从玻耳兹曼分布律姜国渭，张素德.热学.河北教育出版社，1984年版，沿竖直方向产生不均匀分布．即在同一水平各处挤压程度—样，而沿竖直方向越往深处挤压越甚．所以在水平方向各处压强相等，而随着深度的增加压强增大．在初中物理课程中采用液体压强的挤压解释可以避免传统重力解释带来的误解和困惑．教科书中应说明不管是什么原因只要液体发生挤压则产生压强，而且压强的大小由挤压程度决定．液体自身所受重力使液体的挤压越深越甚，而在同一深度处挤