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amynliou

金虫 (正式写手)

[交流] 液体压强的微观理解。一个困扰了很多年的问题。已有15人参与

有人问我液体压强公式,突然想起自己中学时候的一点困惑,当时老师也没回答清楚,只是含含糊糊的说“高考不会考那么深”。现在再提出来,希望能得到大伙儿的帮助。
       问题是这样的,气体压强的微观解释是大量分子的无规则撞击。以地球表面为例,越高气体越稀薄,单位体积内分子数目越少,这就直接导致气体压强随高度增加而减小。这很容易理解。可是对于液体,随着深度增加,压强会迅速增加。从微观来看,水深1米处和20米处的密度应该是一样的,也就是单位体积内水分子数目相同(即使有区别,相差也可忽略不计)。如何从微观角度理解随着水深增加压强剧增?
      谢谢!
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pippi6

铁杆木虫 (著名写手)

工程和科学数值计算咨询


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液体压力(压强)微观上应该是分子力,不像气体的压力本质上是动量交换。至于压力随深度增加,无非就是力的平衡导致的,应该是一种宏观(静力学)结果,与微观机制无关。这和介质无关,对液体、气体都一样。固体不太一样,因为能承受剪切力。而且,可压或不可压也不影响静力学的结论。
我觉得 lz要理解力的微观传递机制和力的大小是两个不同的概念。力的大小是由宏观参数(比如水深)决定的,力的微观传递机制才由介质决定。
6楼2014-12-19 08:52:16
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sciencejoy

新虫 (著名写手)


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液体的压强来自液体的重力。
2楼2014-12-18 22:48:23
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普通回帖

匿名

用户注销 (职业作家)

Matlab专家


小木虫: 金币+0.5, 给个红包,谢谢回帖
本帖仅楼主可见
3楼2014-12-19 00:20:18
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陈义chenyi

金虫 (著名写手)


小木虫: 金币+0.5, 给个红包,谢谢回帖
基础问题可是很难的!

[ 发自手机版 http://muchong.com/3g ]
1解放公园
4楼2014-12-19 08:20:57
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lixiangfm

木虫 (著名写手)


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我觉得水分子间距随深度增加会有小幅改变(即密度改变)吧,这个改变恰好可以导致压强增大的值。
5楼2014-12-19 08:39:38
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papayafp

铁杆木虫 (小有名气)


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引用回帖:
2楼: Originally posted by sciencejoy at 2014-12-18 22:48:23
液体的压强来自液体的重力。P=F/S=mg/S=\rho g S h/S = \rho g h

嗯,就是这样的。在地球表面的流体压强,可以认为来自两部分,一个是流体自身对外膨胀导致的压强,一个是重力作用导致的压强。气体重量轻,重力导致的部分在很大程度上可以忽略就只剩下膨胀或者抵抗压缩贡献的部分了,但是液体要比气体重的多,重力导致的部分就很明显,不难理解液体越深承受的重力就越重,压强就越大。其实液体也会有抵抗压缩贡献的部分,而且相同压缩量压强变化要比气体大得多,因为液体是很难压缩的,而气体容易压缩。如果在没有重力的环境,不管气体还是液体,就都只剩下抵抗压缩的贡献了,这个时候只要达到平衡态,跟在流体的哪个位置就没有任何关系了,无论气态还是液态压强处处相等。
另外,关于重力对气体的影响,越深压强越大其实有两方面,一方面跟液体一样,越深承受的重量越大,压强自然就大了,还有一方面是由于气体容易压缩,承受重力变大,压缩量就大,密度就大,压强也就更大。
7楼2014-12-19 09:29:05
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zzyzxup

金虫 (小有名气)

引用回帖:
5楼: Originally posted by lixiangfm at 2014-12-19 08:39:38
我觉得水分子间距随深度增加会有小幅改变(即密度改变)吧,这个改变恰好可以导致压强增大的值。

不是吧。。

[ 发自小木虫客户端 ]
努力才有未来。
8楼2014-12-19 10:21:50
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zzyzxup

金虫 (小有名气)

二楼说的对。。

[ 发自小木虫客户端 ]
努力才有未来。
9楼2014-12-19 10:22:13
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孤帆卡卡

木虫 (正式写手)


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我谈谈我的理解,没什么依据,不足为信哈。如果都从分子碰撞来看压强的话,气体分子每个分子可以看成是独立的,分子间的相互关系不大,每个分子离得比较远,所以产生的压强是每个分子碰撞之后的统计学总和;而液体分子,由于分子间比较紧密,每个分子不能向气体分子那么自由的运动,所以压强不是每个独立的分子碰撞之后的统计学总和。再越深的地方,此处的液体分子受到越多的其他分子影响,此时它的碰撞动能应该是它本身的动能加上所以其他分子对它的动能的总和,所以越深的地方表现出的压强越大。
如果有什么明显的错误,望指正。
冷药热药医不尽遍地炎凉
10楼2014-12-19 10:49:33
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