6.3 驗(yàn)證理想氣體狀態(tài)方程

6.3

驗(yàn)證理想氣體狀態(tài)方程在之前的學(xué)習(xí)中，我們就已經(jīng)學(xué)習(xí)過了理想氣體狀態(tài)方程，它告訴我們,一定質(zhì)量的理想氣體,它的壓強(qiáng)和體積的乘積與熱力學(xué)溫度之比,在狀態(tài)變化過程中保持不變。

那今天我們就用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證這個(gè)結(jié)論。思考

實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋敬螌?shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠袃蓚€(gè)，分別是(1)驗(yàn)證理想氣體狀態(tài)方程。(2)學(xué)會(huì)使用氣壓計(jì)測(cè)量大氣壓強(qiáng)。在本次實(shí)驗(yàn)中，采用的實(shí)驗(yàn)器材有:氣壓計(jì)(公用)、溫度計(jì)、燒杯、小型水銀氣壓計(jì)(它是固定在刻度尺上的一端封閉的U形均勻玻璃管,其一端有一段用水銀封在里面的氣柱)。……實(shí)驗(yàn)方案

實(shí)驗(yàn)步驟(1)從公用氣壓計(jì)上讀出大氣壓p0(用毫米水銀柱高表示)。(2)把U形玻璃管豎直插入冷水中,水銀封閉的氣柱全部沒入水中(圖6.3.1)。讀出刻度尺尺上所示的氣柱長度l

和U形管兩側(cè)水銀面的高度差h0(毫米水銀柱高)。(3)用溫度計(jì)測(cè)出燒杯內(nèi)的水溫t,它就是封閉端內(nèi)氣體的溫度。(4)向燒杯內(nèi)注入適量熱水改變水溫,使封閉端氣體狀態(tài)發(fā)生變化,重復(fù)上述步驟(2)、(3)進(jìn)行測(cè)量。(5)再向燒杯內(nèi)注入熱水改變水溫,重復(fù)步驟(2)、(3)進(jìn)行測(cè)量。數(shù)據(jù)處理完成實(shí)驗(yàn)操作后，將數(shù)據(jù)填寫在表格中，并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)論：理想氣體狀態(tài)方程成立1.結(jié)果與分析通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),一定質(zhì)量的理想氣體,其壓強(qiáng)和體積的乘積與熱力學(xué)溫度之比,在狀態(tài)變化過程中保持不變,符合理想氣體狀態(tài)方程。2.交流與討論實(shí)驗(yàn)中得到的氣體壓強(qiáng)和體積的乘積與熱力學(xué)溫度之比實(shí)際上并不嚴(yán)格相等,簡(jiǎn)要分析產(chǎn)生這一誤差的原因。交流討論本實(shí)驗(yàn)也可以利用ESP32開發(fā)板、BMP180數(shù)字氣壓傳感器和Phyphox專用實(shí)驗(yàn)軟件搭建數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)來探究。ESP32開發(fā)板是一系列低成本、低功耗的單片機(jī)微控制器,集成了Wi-Fi和雙模藍(lán)牙,可作藍(lán)牙外接設(shè)備與手機(jī)建立連接。通過編寫程序,連接計(jì)算機(jī)和開發(fā)板,再通過計(jì)算機(jī)USB端口將ArduinoIDE中的程序上傳燒錄進(jìn)ESP32中。組裝好實(shí)驗(yàn)儀器,打開Phyphox專用實(shí)驗(yàn)軟件,通過藍(lán)牙建立連接,單擊“開始實(shí)驗(yàn)”即可實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)。繪制壓強(qiáng)隨溫度變化的圖像,利用平移和縮放功能、選取數(shù)據(jù)功能,記錄各時(shí)間點(diǎn)壓強(qiáng)與溫度的數(shù)據(jù),