探究气体等温变化的规律可探索
温度不变,把气体压小,看压强怎样变化,验证 pV 为常量
公式值,不是实测
先猜温度不变,把气体体积压到原来一半,压强会怎样?
先选一个,再看结论和实验。
结论变成两倍。等温下压强与体积成反比。
第 1 镜 · 装置 注射器里封着一定质量的气体,右端接压强表,下方是 p-V 坐标图。
设定压缩到的体积,然后点播放,看活塞推进、指针抬起,图上的点沿双曲线滑动。
要点 · 记忆点
气体实验定律质量一定、温度不变时,压强与体积成反比,pV 是一个常量。
为什么图线是双曲线
p 与 V 成反比,写成 p = C/V。体积越大压强越小,但减小得越来越慢,画出来就是一条向两轴弯曲的双曲线。把横轴换成 1/V,图线就变成过原点的直线,斜率是 pV。
压得快会怎样
外界对气体做功,内能增加,温度升高,读到的压强比等温时偏大,算出的 pV 也偏大。推拉都要慢,读数前等示数稳定。
手为什么不能握筒身
手掌的温度会把热量传给气体,气体温度升高,压强跟着变大。图线会偏离等温线,偏差还不好估计。
软管里的气体算不算
要算。软管和接头里的气体体积不变,却一直参与压缩。只按注射器刻度读体积,测得的体积偏小,pV 就不再是常量。
易错本页压强按 p = p₀V₀/V 算得,是公式值。真实实验还要把软管里那段体积加到每次读数上,否则三行的 pV 不会整齐相等。
观察什么
筒里涂色的一段越来越短,表上的体积读数跟着变小。
体积压到一半,指针抬到两倍的位置;压到三分之一,指针抬到三倍。曲线越往左上越陡。
20、40、60 mL 三档的压强是 300、150、100 kPa,乘起来都是 6000 kPa·mL。
这个实验在说明什么
这页要看温度不变时把气体压小、压强怎么涨,以及 pV 这个乘积会不会变。起点是 60 mL、100 kPa,60 mL 那一档不压缩,留作对照,另两档压到 40 mL 和 20 mL。
只换压缩后的体积,气体的质量和温度都按不变处理,图上剩下的关系就只在 p 和 V 之间。手一旦握住筒身,热量传进去,温度就守不住;推得太快,读到的压强也会比等温时偏大。
结论的前提是质量一定、温度不变,软管和接头里那段体积也要算进去,只按注射器刻度读,pV 就不整齐了。本页压强按 p = p₀V₀/V 算得,是公式值,不当作实测;三行乘积对不上,先怀疑少了软管那一段。
起始 60 mL、100 kPa(p₀V₀ = 6000 kPa·mL)与三档体积是设定值,压强按 p = p₀V₀/V 算出,是公式值,不当作实测。教材:人教社电子课本 · 物理选择性必修第三册。
讲给家长听
合上这一页,说说玻意耳定律的适用条件。
卡住了?看一眼
气体质量一定、温度不变时,pV 是一个常量。