实验8 气三定律及气态方程验证.doc

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1、实验8气体三定律及气态方程验证【实验目的】　　　⒈验证气体三定律及气态方程。⒉测定摩尔气体常数。【实验仪器】气体定律实验仪,温度计,交直流电源,福廷气压计。【实验原理】　　　⒈气体三定律及气态方程。一定质量的理想气体，当温度不变时，遵守玻意耳—马略特定律，即（3—10—1）当体积不变时，遵守查理定律，即（3—10—2）当压强不变时，遵守盖·吕萨克定律，即（3—10—3）一定质量的理想气体，当P、V、T三个状态参量都变化时，满足气态方程，即（3—10—4）式中n—气体物质的量；R—摩尔气体常数。在常温常压下，空气

2、近似遵守以上三个定律和气态方程。由式（3-10-5）可得（3-10-5）式中n的值可如下求得；在标准状态下（，），1mol气体体积为；当温度变化为，压强仍为标准状态下的值时，根据盖·吕萨克定律，nmol气体体积为故（3-10-6）⒉气体定律实验仪的结构和原理。本实验用的气体定律实验仪如图3-10-1所示。它主要由定压气体温度计、控温线路和体积压强测量计三部分组成。仪器整体固定在一块支撑木板上，并装入一长方形木匣中。使用时，打开木匣，竖立起支撑木板，然后安装调试。⑴定压气体温度计。它由图中直角玻璃管组成，竖直部分

3、的底封闭，水平部分的2是水银滴，3是注入水银的小口，平时用橡皮帽盖住。水银滴2的左侧与大气相通，右侧则构成密闭容器。当密闭容器内的气体受热膨胀时，推动水银2向左移动，其右侧压强与左侧大气压强相等（=）时，水银滴停止移动。降温时，密闭容器内气体收缩，水银滴右移，当两侧压强相等时，又停止移动。在整个移动过程中，密闭容器中的气压始终与大气压强相等；而每一温度值，表现为水银滴的一个特位置。由于水平的控温臂管上没有设置刻度，所以实验必须与温度计6配合使用，把密闭容器1与温度计6同时插入水中，若温度指示为20℃，则水银滴的

4、停留位置可标记为20℃。⑵控温线路。它由电热丝R、继电器J、触针M和N及指示灯5等部件组成。当接通24V交流电源时，电热丝R通过继电器J的常闭触点接入电源开始加热，同时指示灯5亮。随着温度的升高，气体温度计的水银滴2左移。温度升到某一数值t时，水银滴与触针M、N接触，使继电器J的线圈绕组电路导通（继电器线圈组电路接直流电源），继电器J做吸合动作，常闭触点断开，指示灯，加热停止。当温度下降时，水银滴右移，一旦离开触针M、N，继电器绕组电路即被切断，继电器复位，常闭触点再度闭合，电热丝R导通并加热，由此达到自动控温

5、的目的。在实验中调节触针旋钮4，使触针M、N置于不同位置上，就能得到不同的温度。⑶体积压强测量计。在图3-10-1中，体积压强测量计由一支带气节门11的长玻璃管13通过橡皮管15与具有长颈漏斗的管14联接，构成U形管。水银从长颈漏斗14注入。当管13的气节门11打开时，U形管两端均与大气相通，两端水银面相平，其高差Δh造成的压差。当把管14降低时，，Δh为负值。管13的气节门11关闭时，管14提高，管13内空气被压缩，气柱变短，体积减小，气压增加到P。这时，P与大气压强之差等于管14和管13水银面高度差Δh造成

6、的压差。当把管14降低时，，Δh为负值。管13外套的粗玻璃管是盛水管，内装有电热丝R。水被加热时，热量也传递给管13内的气柱，达到平衡时，气柱的温度与水的温度相同。这样，通过测量U形管水银面的高度差Δh(可由管14右侧的标尺读出),可确定封闭在管13中气柱的压强P;通过测量气柱长度L(可由设在管13旁侧的标尺读出),可确定气体的体积；通过插在水中的温度6测得水温,可确定气柱的温度t。由此可以研究密闭在管13中气体的压强P、体积V和温度T三者之间的关系。【内容要求】⒈安装和调试仪器。⑴把仪器测量部分竖直架起，在管

7、13的气节门11上涂一薄层凡士林，以免漏气。⑵把盛水管的下出口关闭，从上端的进入口漏斗10注入净水，使水面升到距橡胶塞约1cm处。⑶把气节门11打开，将管14的上口用夹紧螺丝9固定在标尺约30cm处，从管14上口注入水银，使水银面升到标尺20cm处。待两管水银面水平后，关闭气节门11。⑷拔开橡皮帽3，用吸管从注水银口处滴入水银，在水银长度约1cm时，将水银调整到控温臂有的位置。塞好橡皮帽，勿使此处漏气。⑸把温度计插入盛水管中，将整个控温臂水平地装在标尺板上。连接控温线路，并进行校准，然后开始实验。⒉验证玻意耳—

8、马略特定律。不加热，在常温下慢慢升降管14，记下每次位置的气柱长度L和水银面高度差Δh，测得6组数据（i=1,2,…，6）。⒊验证查理定律。通电加热，保持管13中气柱长度L值不变，测得T（可用定压气体温度计测量，也可用温度计直接测量）以及相应的P值。测得6组数据（i=1,2,…，6）。⒋验证盖·吕萨克定律。通电加热，慢慢调节管14，使管13和14的水银面取齐（Δh=0），即压强不变，测