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1、实验课18探究等温条件下一定质量气体压强与体积的关系__________________________________________________一、实验目的探究在温度不变的情况下,一定质量的理想气体,压强与体积的关系。二、实验器材玻璃管、软管、水。三、实验原理在温度不变的条件下,气体压强增大时,体积减小;气体压强减小时,体积增大。-2-__________________________________________________四、实验操作(1)实验装置如图。U形管两端是玻璃管,中间是软管。
2、右边玻璃管上端开口,与大气相通,左边玻璃管的上端是封闭的,其内部用红色水柱封闭着一段空气,这段空气柱就是我们研究的对象,也就是我们所说的“系统”。实验过程中,它的质量不会变化。(2)实验时管中的气体可以很好地透过玻璃管与外界发生热交换,使管中气体的温度不发生明显的变化。(3)如图甲,所U形管的左管放在桌面,右管放在地面。(4)如图乙,把U形管的左管放在地面,右管放在桌面。(5)重复调节U形管左右两边,使两管的液面在不同的高度,得到多组压强与体积的数据。-3-________________________
3、__________________________-4-__________________________________________________五、实验数据(1)在实验操作(3)中,如图甲读出空气柱的长度l1,空气柱的体积即为l1S(S为空气柱的横截面积)。读出U形管左右水面高度差h1,再考虑到大气压p0,可以得知此时管内的空气的压强p1。(2)在实验操作(4)中,如图乙读出空气柱的长度l2,则空气柱的体积即为l2S。读出U形管左右水面高度差h2,根据大气压p0,可以得知此时管内的空气的压强
4、p2。(3)再调节U形管的左右两边,使它们处于几种不同的相对高度,获得空气柱体积和压强的多组数据。-5-__________________________________________________六、数据处理(1)对甲图管内空气柱压强p1=p0-ρgh1,体积V1=l1S。(2)对乙图管内空气柱压强p2=p0+ρgh2,体积V2=l2S。(3)按上述方法处理数据得到多组p与V的数据。(4)以压强p为纵坐标,以体积的倒数为横坐标,把以上各组数据在坐标系中描点。如果图像中的各点位于过原点的同一条直线上
5、,如图丙所示,就说明压强跟体积的倒数成正比,即压强与体积成反比。如果不在同一直线上,我们再尝试其他关系。丙-6-__________________________________________________(5)如果把实验数据输入计算机,借用软件可以在短时间内进行多种尝试,很快获得对应的图像,如图丁所示,便可得知p与V的关系。丁-7-__________________________________________________七、实验结论在温度不变的条件下,一定质量的理想气体,气体压强与体积成
6、反比。八、注意事项(1)适用条件是温度保持不变,所以操作要缓慢,才能保证温度不变。(2)要等到示数稳定之后,再去读数。(3)研究对象为一定质量的气体,防止漏气。九、误差分析(1)气体并不是严格意义上的理想气体。(2)两个状态的温度不能保证完全一致。-8-__________________________________________________考向1考向2考向3实验原理及数据处理例1在探究气体等温变化的规律实验中,封闭的空气如图所示,U形管粗细均匀,右端开口,已知外界大气压相当于76cm高水银柱产
7、生的压强,图中给出了气体的两个不同的状态。-9-__________________________________________________考向1考向2考向3(1)乙图左端封密的气体压强相当于cm高水银柱产生的压强。(2)实验时,某同学认为管子的横截面积S可不用测量,这一观点正确吗?答:(选填“正确”或“错误”)。(3)数据测量完后在用图像法处理数据时,某同学以压强p为纵坐标,以体积V(或空气柱长度)为横坐标来作图,你认为他这样做能方便地看出p与V间的关系吗?(选填“能”或“不能”)。-10-__
8、________________________________________________考向1考向2考向3解析(1)由连通器原理可知,乙图中气体压强为p0+ρ水银gh=80cm·ρ水银g。(2)由玻意耳定律有p1V1=p2V2,即p1l1S=p2l2S,即p2l1=p2l2(l1、l2为空气柱长度),所以玻璃管的横截面积可不用测量。(3)以p为纵坐标,以V为横坐标,作出p-V图是一条曲线,但曲线未必表示反比关系,所以应
