氣體壓強和溫度的關(guān)系

關(guān)于氣體壓強和溫度的關(guān)系第1頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三實驗過程:如圖所示，容器中裝有一定質(zhì)量的氣體，它與壓強計相連，壓強計中B管水銀面與A管水銀面D處一樣高，初始容器C置于冰水混合物中,溫度為0℃?，F(xiàn)將容器C浸入溫度為t℃的溫水中，并通過調(diào)整壓強計的B管的高度后，使A管水銀面仍在D處。第2頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三查理定律:一定質(zhì)量的氣體，在體積保持不變的情況下，溫度每升高或降低1℃，(增加或減小）的壓強等于它在0℃時壓強的1／273。實驗結(jié)論:①0℃的壓強p0，而不是指大氣壓強；②t℃的壓強pt；③t是從0℃升到最終的溫度變化。

第3頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三實驗結(jié)論

一定質(zhì)量氣體，在體積不變的情況下，壓強與熱力學(xué)溫度成正比這個結(jié)論叫查理定律第4頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三

法國科學(xué)家賈奎斯．亞歷山大．凱薩．查理，1746年11月12日生于法國，年輕時廣泛學(xué)習(xí)多種科學(xué)。1783年，37歲的查理意識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，可以更有效的使氣球上升。同年8月27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成了無載人的飛行。其后數(shù)年間，這種灌氫的氣球在法國大行其道，被稱為「查理氣球」。同年11月，查理乘坐熱氣球飛越巴黎，這是氫氣球首次成功的載人飛行。

1823年4月7日，查理逝世于巴黎，享年77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。

歷史回眸之一第5頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三

1787年，查理研究氣體性質(zhì)時，他量度氧、氮、氫、二氧化碳以及空氣等氣體在0℃與100℃變化的情形，發(fā)現(xiàn)每種氣體當(dāng)體積維持一定時，一定量的氣體，其溫度每升降1攝氏度，其壓強會增減其在0攝氏度時壓強的1／273，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)的誕生第6頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三pt＝p0（1＋t／273）

第7頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三

例1:在密閉容器中有一定質(zhì)量的理想氣體，不計容器體積的變化。當(dāng)容器內(nèi)氣體的溫度由300K升高30K時，增加的壓強△p1是300K時壓強的_________，當(dāng)氣體的溫度由600K升高30K時增加的壓強△p2_________△p1（選填“<”、“>”或“=”）。

第8頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三熱力學(xué)溫標(biāo)（絕對溫標(biāo)）①由圖象移軸后得：T＝t＋273②由公式變換后得：T＝t＋273③△T＝△t第9頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三查理定律的簡化表示：m、V一定時，p與熱力學(xué)溫度成正比。即：p∝T，第10頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三例2.如圖所示，某水銀氣壓計的玻璃管頂端高出槽中水銀面1m，由于上部混入少量空氣，使其讀數(shù)不準(zhǔn)。當(dāng)氣溫為27℃時，標(biāo)準(zhǔn)氣壓計讀數(shù)為76cmHg，而該氣壓計的示數(shù)為70cmHg。求：當(dāng)氣溫為-3℃，該氣壓計的示數(shù)為70cmHg時，標(biāo)準(zhǔn)氣壓計的讀數(shù)。第11頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三例3:水平放置的玻璃管，中間有一段水銀將管中的氣體分成A,B兩部分。若A、B初始溫度相同，當(dāng)溫度都升高（或降低）相同時，水銀柱移動的方向如何？推論:第12頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三例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。若A、B初始溫度相同，當(dāng)溫度都升高（或降低）相同時，水銀柱移動的方向如何？第13頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三例5如圖所示，A、B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，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，則活塞的移動方向為_______。第14頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三

歷史上，在發(fā)現(xiàn)查理定律時，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溫標(biāo)，獲得的p-t圖像如右圖所示：

（1）請根據(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）在0℃時緩慢地壓縮為原來體積的45，然后保持這一體積不變，改變溫度，又獲得一條等容線，試在上圖中畫出該等容線。第15頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三

如圖所示，水平放置的汽缸內(nèi)壁光滑，活塞厚度不計，在A、B兩處設(shè)有限制裝置，使活塞只能在A、B之間運動，B左面汽缸的容積為V0，A、B之間的容積為0.1V0。開始時活塞在B處，缸內(nèi)氣體的壓強為0.9P0(P0為大氣壓強)，溫度為297K，現(xiàn)緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體，直至399.3K。求：(1)活塞剛離開B處時的溫度TB；(2)缸內(nèi)氣體最后的壓強P；(3)在下圖中畫出整個過程的

P-V圖線。第16頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三第17頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三

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5倍，開始時管內(nèi)空氣柱長度為6cm，管內(nèi)外水銀面高度差為50cm。將玻璃管沿豎直方向緩慢上移(管口未離開槽中水銀)，使管內(nèi)外水銀而高度差變成60cm。(大氣壓強相當(dāng)于75cmHg)求：(1)此時管內(nèi)空氣柱的長度；(2)水銀槽內(nèi)水銀面下降的高度；0.02m第18頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三第19頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三 如圖所示，一定量氣體放在體積為V0的容器中，室溫為T0=300K有一光滑導(dǎo)熱活塞C(不占體積)將容器分成A、B兩室，B室的體積是A室的兩倍，A室容器上連接有一U形管(U形管內(nèi)氣體的體積忽略不計)，兩邊水銀柱高度差為76cm，右室容器中連接有一閥門K，可與大氣相通。(外界大氣壓等于76cm汞柱)求：(1)將閥門K打開后，A室的體積變成多少？(2)打開閥門K后將容器內(nèi)的氣體從300K分別加熱到400K和540K，U形管內(nèi)兩邊水銀面的高度差各為多少？

第20頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三第21頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三

U型管右管內(nèi)徑為左管的兩倍，外界大氣壓強P0=75cmHg。左端封閉，封有長為30cm的氣柱，左右兩管水銀面高度差為37.5cm，左管封閉端下60cm處有一小塞子D，若將小塞子D拔去(空氣能進(jìn)入，但水銀不會流出