氣體壓強(qiáng)和溫度的關(guān)系

1、氣體的壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系氣體的壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系實(shí)驗(yàn)研究實(shí)驗(yàn)研究:1.實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置2.實(shí)驗(yàn)條件實(shí)驗(yàn)條件:氣體質(zhì)量氣體質(zhì)量,體積一定體積一定,大氣壓強(qiáng)已知大氣壓強(qiáng)已知3.實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?研究氣體壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系研究氣體壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系4.實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)方法:控制變量法控制變量法實(shí)驗(yàn)過程實(shí)驗(yàn)過程:如圖所示，容器中裝有一定質(zhì)量的氣體，它與壓強(qiáng)計(jì)相連，壓強(qiáng)計(jì)中如圖所示，容器中裝有一定質(zhì)量的氣體，它與壓強(qiáng)計(jì)相連，壓強(qiáng)計(jì)中B管水銀面與管水銀面與A管水銀面管水銀面D處一樣高，初始容器處一樣高，初始容器C置于冰水混合物中置于冰水混合物中,溫溫度為度為0。現(xiàn)將容器?，F(xiàn)將容器C浸入溫度為浸入溫度為t的溫水中，并通

2、過調(diào)整壓強(qiáng)計(jì)的的溫水中，并通過調(diào)整壓強(qiáng)計(jì)的B管的高度后，使管的高度后，使A管水銀面仍在管水銀面仍在D處。處。查理定律查理定律: 一定質(zhì)量的氣體，在體積保持不變的情況下，溫度每升高或一定質(zhì)量的氣體，在體積保持不變的情況下，溫度每升高或降低降低1，(增加或減小）的壓強(qiáng)等于它在增加或減?。┑膲簭?qiáng)等于它在0時(shí)壓強(qiáng)的時(shí)壓強(qiáng)的1273。000273ttppp實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)論:0的壓強(qiáng)的壓強(qiáng)p0 ，而不是指大氣壓強(qiáng)；而不是指大氣壓強(qiáng)；t的壓強(qiáng)的壓強(qiáng)pt ；t是從是從0升到最終的溫度變化。升到最終的溫度變化。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 一定質(zhì)量氣體，在體積不變的情況下，壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比這個(gè)結(jié)論叫查理定律 法國(guó)科學(xué)家賈奎

3、斯亞歷山大凱薩查理，法國(guó)科學(xué)家賈奎斯亞歷山大凱薩查理， 17461746年年1111月月1212日生日生于于法法國(guó)，國(guó)，年輕時(shí)廣泛學(xué)習(xí)多種科學(xué)。年輕時(shí)廣泛學(xué)習(xí)多種科學(xué)。 1783年，年，37歲的查理意識(shí)到熱氣球的使用可能產(chǎn)生歲的查理意識(shí)到熱氣球的使用可能產(chǎn)生巨大的影響，因此在氣球灌入氫，他認(rèn)為氫比空氣輕，巨大的影響，因此在氣球灌入氫，他認(rèn)為氫比空氣輕，可以更有效的使氣球上升。同年可以更有效的使氣球上升。同年8月月27日，查理把他的日，查理把他的氫氣球釋放升空，這是人類第一次以氫氣球成功的完氫氣球釋放升空，這是人類第一次以氫氣球成功的完成了無(wú)載人的飛行。其后數(shù)年間，這種灌氫的氣球在成了無(wú)載人的飛

4、行。其后數(shù)年間，這種灌氫的氣球在法國(guó)大行其道，被稱為查理氣球。同年法國(guó)大行其道，被稱為查理氣球。同年11月，查月，查理乘坐熱氣球飛越巴黎，這是氫氣球首次成功的載人理乘坐熱氣球飛越巴黎，這是氫氣球首次成功的載人飛行。飛行。 1823 年年4月月7日，日，查理逝世于巴黎，享年查理逝世于巴黎，享年77歲。他歲。他以物理學(xué)家、化學(xué)家、數(shù)學(xué)家、發(fā)明家留名科學(xué)史。以物理學(xué)家、化學(xué)家、數(shù)學(xué)家、發(fā)明家留名科學(xué)史。 歷史回眸之一 1787年，查理研究氣體性質(zhì)時(shí)，他量度氧、年，查理研究氣體性質(zhì)時(shí)，他量度氧、氮、氫、二氧化碳以及空氣等氣體在氮、氫、二氧化碳以及空氣等氣體在0與與100變化的情形，發(fā)現(xiàn)每種氣體當(dāng)體積維

5、持一變化的情形，發(fā)現(xiàn)每種氣體當(dāng)體積維持一定時(shí)，一定量的氣體，其溫度每升降定時(shí)，一定量的氣體，其溫度每升降1攝氏度，攝氏度，其壓強(qiáng)會(huì)增減其在其壓強(qiáng)會(huì)增減其在0攝氏度時(shí)壓強(qiáng)的攝氏度時(shí)壓強(qiáng)的 1273，這就是著名的查理定律。這就是著名的查理定律。 歷史回眸之二查理定律發(fā)現(xiàn)和熱力學(xué)溫標(biāo)的誕生pt p0（1t273） 例例1:在密閉容器中有一定質(zhì)量的理想氣體，不計(jì)容器在密閉容器中有一定質(zhì)量的理想氣體，不計(jì)容器體積的變化。當(dāng)容器內(nèi)氣體的溫度由體積的變化。當(dāng)容器內(nèi)氣體的溫度由300300K K升高升高3030K K時(shí)，時(shí)，增加的壓強(qiáng)增加的壓強(qiáng)p p1 1是是300300K K時(shí)壓強(qiáng)的時(shí)壓強(qiáng)的_，當(dāng)氣體，當(dāng)氣

6、體的溫度由的溫度由600600K K升高升高3030K K時(shí)增加的壓強(qiáng)時(shí)增加的壓強(qiáng)p p2 2_p p1 1（選填選填“”“”“”或或“=”“=”）。）。 熱力學(xué)溫標(biāo)（絕對(duì)溫標(biāo)）熱力學(xué)溫標(biāo)（絕對(duì)溫標(biāo)）由圖象移軸后得：由圖象移軸后得：Tt273由公式變換后得：由公式變換后得：Tt273Tt查理定律的簡(jiǎn)化表示：查理定律的簡(jiǎn)化表示：m m、V V一定時(shí)，一定時(shí)，p p與與熱力學(xué)熱力學(xué)溫度成正比。溫度成正比。即：即：pTpT，例例2.2.如圖所示，某水銀氣壓計(jì)的玻璃管頂端高如圖所示，某水銀氣壓計(jì)的玻璃管頂端高出槽中水銀面出槽中水銀面1 1m m，由于上部混入少量空氣，使由于上部混入少量空氣，使其讀數(shù)不

7、準(zhǔn)。當(dāng)氣溫為其讀數(shù)不準(zhǔn)。當(dāng)氣溫為2727時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)氣壓計(jì)讀時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)氣壓計(jì)讀數(shù)為數(shù)為7676cmHgcmHg，而該氣壓計(jì)的示數(shù)為而該氣壓計(jì)的示數(shù)為7070cmHgcmHg。求：求：當(dāng)氣溫為當(dāng)氣溫為-3-3，該氣壓計(jì)的示數(shù)為，該氣壓計(jì)的示數(shù)為7070cmHgcmHg時(shí)，時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)氣壓計(jì)的讀數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)氣壓計(jì)的讀數(shù)。例例3:水平放置的玻璃管，中間有一段水銀將管中的氣水平放置的玻璃管，中間有一段水銀將管中的氣體分成體分成A, B兩部分。兩部分。若若A、B初始溫度相同，當(dāng)溫度都升高（或降低）相初始溫度相同，當(dāng)溫度都升高（或降低）相同時(shí)，水銀柱移動(dòng)的方向如何同時(shí)，水銀柱移動(dòng)的方向如何？1212pppTTT推論推論

8、:例例4:豎直放置的玻璃管，中間有一段水銀將管中的氣體分成兩部分。豎直放置的玻璃管，中間有一段水銀將管中的氣體分成兩部分。若若A、B初始溫度相同，當(dāng)溫度都升高（或降低）相同時(shí)，水銀柱移動(dòng)初始溫度相同，當(dāng)溫度都升高（或降低）相同時(shí)，水銀柱移動(dòng)的方向如何？的方向如何？ 例例5 如圖所示，如圖所示，A、B為兩只固定于地面的氣缸，它為兩只固定于地面的氣缸，它們的活塞用輕質(zhì)硬桿相連，活塞之間與大氣相通，們的活塞用輕質(zhì)硬桿相連，活塞之間與大氣相通，活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)。兩缸內(nèi)氣體初始溫度相同?，F(xiàn)活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)。兩缸內(nèi)氣體初始溫度相同?，F(xiàn)使兩氣缸內(nèi)氣體升高相同的溫度，則活塞的移動(dòng)方使兩氣缸內(nèi)氣體升高相同的溫度

9、，則活塞的移動(dòng)方向?yàn)橄驗(yàn)開。 歷史上，在發(fā)現(xiàn)查理定律時(shí)，尚未建立熱力學(xué)溫歷史上，在發(fā)現(xiàn)查理定律時(shí)，尚未建立熱力學(xué)溫標(biāo)，因此在查理定律的原始表述中采用的是攝氏標(biāo)，因此在查理定律的原始表述中采用的是攝氏溫標(biāo)，獲得的溫標(biāo)，獲得的p-t圖像如右圖所示：圖像如右圖所示：（1）請(qǐng)根據(jù)圖像及坐標(biāo)寫出該圖像的函數(shù)表達(dá)式：）請(qǐng)根據(jù)圖像及坐標(biāo)寫出該圖像的函數(shù)表達(dá)式：_；（2）現(xiàn)將上述一定量的氣體（可視為理想氣體）現(xiàn)將上述一定量的氣體（可視為理想氣體）在在0時(shí)緩慢地壓縮為原來(lái)時(shí)緩慢地壓縮為原來(lái) 體積的體積的45 ，然后保持這一，然后保持這一 體積不變，改變溫度，體積不變，改變溫度， 又獲得一條等容線，試又獲得一條等

10、容線，試 在上圖中畫出該等容線。在上圖中畫出該等容線。如圖所示，水平放置的汽缸內(nèi)壁光滑，活塞厚度如圖所示，水平放置的汽缸內(nèi)壁光滑，活塞厚度不計(jì)，在不計(jì)，在A、B兩處設(shè)有限制裝置，使活塞只能在兩處設(shè)有限制裝置，使活塞只能在A、B之間運(yùn)動(dòng)，之間運(yùn)動(dòng)，B左面汽缸的容積為左面汽缸的容積為V0，A、B之間的容之間的容積為積為0.1V0。開始時(shí)活塞在。開始時(shí)活塞在B處，缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為處，缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為0.9P0( (P0為大氣壓強(qiáng)為大氣壓強(qiáng)) )，溫度為，溫度為297K，現(xiàn)緩慢加熱汽，現(xiàn)緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體，直至缸內(nèi)氣體，直至399.3K。求：。求：( (1) )活塞剛離開活塞剛離開B處時(shí)的溫度處時(shí)的溫

11、度TB；( (2) )缸內(nèi)氣體最后的壓強(qiáng)缸內(nèi)氣體最后的壓強(qiáng)P；( (3) )在下圖中畫出整個(gè)過程的在下圖中畫出整個(gè)過程的 P-V圖線。圖線。 如圖所示，一端封閉、粗細(xì)均勻的薄壁玻璃管開如圖所示，一端封閉、粗細(xì)均勻的薄壁玻璃管開口向下豎直插在裝有水銀的水銀槽內(nèi)，管內(nèi)封閉有一口向下豎直插在裝有水銀的水銀槽內(nèi)，管內(nèi)封閉有一定質(zhì)量的空氣，水銀槽的截而積上下相同，是玻璃管定質(zhì)量的空氣，水銀槽的截而積上下相同，是玻璃管截面積的截面積的5倍，開始時(shí)管內(nèi)空氣柱長(zhǎng)度為倍，開始時(shí)管內(nèi)空氣柱長(zhǎng)度為6cm，管內(nèi)外，管內(nèi)外水銀面高度差為水銀面高度差為50cm。將玻璃管沿豎直方向緩慢上。將玻璃管沿豎直方向緩慢上移移( (

12、管口未離開槽中水銀管口未離開槽中水銀) )，使管內(nèi)外水銀而高度差變成，使管內(nèi)外水銀而高度差變成60cm。( (大氣壓強(qiáng)相當(dāng)于大氣壓強(qiáng)相當(dāng)于75cmHg) )求：求：( (1) )此時(shí)管內(nèi)空氣柱的長(zhǎng)度；此時(shí)管內(nèi)空氣柱的長(zhǎng)度；( (2) )水銀槽內(nèi)水銀面下降的高度水銀槽內(nèi)水銀面下降的高度；0.02m如圖所示，一定量氣體放在體積為如圖所示，一定量氣體放在體積為V0的容器中，的容器中，室溫為室溫為T0=300K有一光滑導(dǎo)熱活塞有一光滑導(dǎo)熱活塞C( (不不占體積占體積) )將將容器容器分成分成A、B兩室，兩室，B室的體積是室的體積是A室的兩倍，室的兩倍，A室容器上室容器上連接有一連接有一U形管形管( (

13、U形管內(nèi)氣體的體積忽略不計(jì)形管內(nèi)氣體的體積忽略不計(jì)) )，兩兩邊水銀柱高度差為邊水銀柱高度差為76cm，右室容器中連接有一閥門，右室容器中連接有一閥門K，可與大氣相通。可與大氣相通。( (外界外界大氣壓等于大氣壓等于76cm汞柱汞柱) )求：求：( (1) )將閥門將閥門K打開后，打開后，A室的體積變成多少？室的體積變成多少？( (2) )打開閥門打開閥門K后將容器內(nèi)的氣體從后將容器內(nèi)的氣體從300K分別分別加熱到加熱到400K和和540K，U形管內(nèi)形管內(nèi)兩邊水銀面的兩邊水銀面的高度差各為多少？高度差各為多少？U型管右管內(nèi)徑為左管的兩倍，外界大氣壓型管右管內(nèi)徑為左管的兩倍，外界大氣壓強(qiáng)強(qiáng)P0=75cmHg。左端封閉，封有長(zhǎng)為。左端封閉，封有長(zhǎng)為30cm的氣的氣柱，左右兩管水銀面高度差為柱，左右兩管水銀面高度差為37.5cm，左管封，左管封閉端下閉端下60cm處有一小塞子處有一小塞子D，若將小塞子，若將小塞子D拔去拔去( (空氣能進(jìn)入，但水銀不會(huì)流出空氣能進(jìn)入，但水銀不會(huì)流出) )，會(huì)在左管內(nèi)，會(huì)在左管內(nèi)產(chǎn)生一段新的空氣柱。那么，產(chǎn)生一段新的空氣柱。那么，( (1) )此時(shí)左管封閉端的氣柱長(zhǎng)度變?yōu)槎嗌?？此時(shí)左管封閉端的氣柱長(zhǎng)度變?yōu)槎嗌伲? (