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1、用水代替水银进行气体定律实验的研究颜茜壬昆林沙育年（楚雄师范学院物理系，云南,675000）摘要：气体定律的验证实验是大学物理实验中的重要内容。按传统的实验方法，是在U型压强计中灌水银，由于水银有毒，价格昂贵，考虑到环保和经济的要求，本文捉出了一•种采用水代替水银进行实验的新方案，该方案操作方便，实验效果显著。关键词：气体定律U型压强计水的饱和蒸汽压杜瓦瓶中图分类号：0551.1.2文献标识码：文章编号：TheStudyofexperimentofgasrulethatMercuryissubstitutedtowater
2、YANQian,WANGKunlin&SHAYunianDepartmentofPhysics,ChuxiongNormalUniversity,Chuxiong,Yunnan,675000Abstract：Asanimportantcontentincollegephysics,thetraditionalmethodoftheexperimentofgasruleinvolvespouringMercuryintoU-shapepressureinstrumentforprocessing・Takingintocons
3、iderationthetoxicity,expensivenessandharmtotheenvironmentofmercury,theauthorssuggestsubstitutingwaterformercury,anewmethodcharacterizedbysimplerprocessingproceduresandhighereffectiveness・Keywords：gasrule；U-shapepressureinstrument；saturatedsteampressure；Duwabottle气
4、体所遵从的三条实验定律，各口从不同的侧面描述了气体的共性，通过对它们的综合，可导出全面概括气体性质的理想气体状态方程。气体定律是热力学中的基本内容Z—，而气体定律的验证实验是大学物理实验中的重要内容。实验所用仪器为气体定律实验仪，其主要部分为一u型压强计,实验吋在u型压强计中灌装水银。山于水银有毒，在清洁、灌装水银的过程中水银的泼洒、蒸发在所难免，对环境污染人，而且在实验屮水银的用量较人，水银的价格昂贵，考虑到环保和经济的要求，笔者对该实验进行了改进。用水代替水银进行实验吋，增加了一个杜瓦瓶，将查理玻璃泡置于杜瓦瓶中，在瓶
5、中注入所盂温度的水，以保证玻泡中的气体稳定在所需温度，调节水温就可使待测气体处于各个不同的恒定温度。实验证明，这一改进方案是可行的，既达到了《普通物理实验教学大纲》规定的教学要求，乂収得了非常好的实验效果。—、基本原理因三条实验定律屮只有两条是独立的，所以一般是验证玻意耳一马略特定律、杳理定律。玻意耳一马略特定律为：在温度不变的情形下，一定量理想气体的压强P和体枳V的乘积为一常量。即pV=C常量①若以V为横他标，以pV为纵朋标，则在pV—V图上应得到一条•定最理想气体的压强t/°C平行于横轴的直线。杳理定律为：在体积V不变
6、的情形下,随温度t作线性变化。即防〃0（1+吟）……②其中t为摄氏温度，Po是温度为0°C时气体的压强，勺,为气体的压强系数。若以t为横坐标,以P为纵坐标，则在p-t图上应得到如图（1）所示的一条直线,该直线在横轴上的截距对应于0TO时的极限值5,n/0=-—o根据实验及理论，应有—273.15C,此即为热力学温标的零度或绝对零度，亦即应有③咛爲2—67心）由气体实验定律对导出理想气体状态方程:粧晋十④番＜2)"为气体的摩尔数，R为普适气体恒量。将一定量常温、常压下的空气近似看作理想气体，根据方程④，已知了空气的密度Po和
7、摩尔质量uo=2&9g/mol及待测空气的初始体积Vo，即可确定R，即⑤作为验证实验，就是要验证上述①、②的两个关系是否成立，并测出值、R值，与理论值进行比较。二、实验改进实验屮所用仪器，其结构如图（2）所示。在支架①上装有固定米尺②，米尺刻度范围0—1400mm,读数器由1/10游标⑥及刻划有红色横线的平面镜⑦组成。在左、右玻管③、④的下端各装着金加接头,分别由可调节升降的夹持器⑤夹持于两支柱。玻管③、④与橡皮管⑨连接，在具屮灌装适量的液体，构成U型压强计。④的上端有带阀门的活塞⑧，管壁有刻度；③的上端开口。从②读出③、
8、④两玻管中液面位置的读数L左、L⑺由L左与L右之差可以测出封闭在右管中的待测气体的压强。当用于验证玻意耳一马略特定律时，关闭④上端的活塞阀门，将一定量空气封闭在④中，保持温度在室温条件下，改变气体体积，其压强Z改变；当验证查理定律时，将玻管④通过联接密封螺栓⑤换成查理玻泡⑩，将-•定量空气封闭在查理玻泡
