理想气体定律讲义

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1、理想气体定律实验EX-5527第7页理想气体定律实验实验设备：需要:1理想气体定律注射器TD-85961压强/温度传感器PS-21461绝对零度装置TD-85952塑料容器(2个)ME-7559不包括，但是必须:1850通用接口UI-50001PASCOCapstone软件UI-5400热水冷水或冰游标卡尺实验介绍：图1:理想气体定律注射器图2:恒定体积（等容）本实验同时测量气体的温度，体积，压强，并根据理想气体定律观察它们的变化情况。同样也研究在恒温条件下压强与体积的变化关系；研究在恒容条件下压强和温度的变化关系，并计算出绝对零度的

2、大小。实验理论：1662年罗伯特·玻意耳发现当外界温度是常数时，气体的压强()和体积()的乘积也是常数。(1)式中，是常数。于是，压强和体积成反比例。1787年雅克·查理通过实验证明气体的体积()和温度()在恒压条件下成正比。(2)式中，是常数。1802年约瑟夫·盖·吕萨克发现在体积恒定条件下气体的压强和温度的直接关系。(3)式中，是常数。理想气体定律综合上述3种发现结果。该公式依赖于气体的压强()，体积()，绝对温度()，单位是开尔文。(4)式中，是气体的摩尔数，是理想气体常数。WrittenbyAnnHanks理想气体定律实验EX

3、-5527第7页第I部分:理想气体定律实验设置：当气体被压缩时，理想气体定律注射器可以同时测量注射器内的温度和压强。在注射器末端内嵌一个热敏电阻，并与1个3.5mm的立体声插头相连，当这个插头可直接连接到传感器上对应的插孔中。这样传感器就可用来测量注射器内部的温度和压强的变化。将白色的塑料管耦合器连接到传感器的压力端口，轻微扭动来锁住端口处的耦合器。该白色塑料连接器可以在实验中断开或重新连接，以便设定活塞在注射器内的初始位置。即：当要设定活塞的初始位置时，应将耦合器拔下，并按压注射器使活塞到达要设定的位置。然后，再连接上，此时注射器内

4、的气体处在密闭的环境中。该活塞配备了一个机械停止装置用以保护热敏电阻。同时，注射器也应轻拿轻放。通常情况下，按图示方式压缩空气并控制注射器和活塞。实验步骤：1.在PASCOCapstone软件中，构建一个绝对压强（）—时间，温度（）—时间的图，并设置传感器采样频率为20Hz。2.从传感器处断开白色的塑料压力耦合器。一直按下注射器中的活塞直到活塞底部的机械停止装置卡住活塞。记录最小的体积：可能接近于20cc。3.设置活塞位置为40cc，然后重新连接耦合器到传感器。4.开始记录数据。快速地一直压缩活塞，让空气处于压缩状态。该活塞控制端应按

5、到底并碰到机械停止装置。5.观察压力、温度的变化图形，继续保持对活塞加压直到数值不再变化。该过程持续10秒时间。6.当温度和压强平衡后，松开活塞。然后重新观测图形直到数据不再发生任何变化。7.停止数据采集。WrittenbyAnnHanks理想气体定律实验EX-5527第7页实验结果分析：1.请看一下完成的压强、温度图。将压力、温度的变化和活塞的运动关联起来。2.当空气被压缩时，温度如何变化？为什么这样变？3.当空气被压缩时，温度的平衡点在哪里？为什么这样？平衡点的压强是多少？为何没有回到“室内压强”？4.当空气膨胀时（你松开活塞时）

6、，温度如何变化？为什么这样变？该温度低于室温吗？该压强低于“室内压强”吗？5.在PASCOCapstone软件中建立一个压力、温度的数据记录表格。在作压缩前，先测量气体的初始温度（）和压强（）数据。你可以在图上选定某一区域（单击并拖动），数据随之会在数据表格中显示出来。这些数据对应于体积的初始值（）40cc。当温度到达顶点（最高点）时在温度图上突出该区域。选择温度达到顶点时的区域，不是压强。这是因为温度传感器需要0.5秒来作出回应。记录峰值温度（）和该时刻对应的压强（）。该数值对应于体积（）20cc。请注意：如果注射器内的标出的压缩体

7、积不是20cc，请使用20cc替代你测量出的数值。使用理想气体定律，将体积比替换为：式中：下标1指气体压缩前的初始状态（体积=40cc），下标2指气体压缩后的最终状态（体积=20cc）。使用你的压强、温度数据计算体积比。该计算结果与实际的体积比如何？它们相同吗？数据记录表1V1(mL)V2(mL)P1(kPa)P2（kPa）T1（K）T2(K)P1T1P2T2WrittenbyAnnHanks理想气体定律实验EX-5527第7页第II部分:恒温实验步骤：1.在PASCOCapstone软件中添加一张表，包括温度，绝对压强，注射器体积（

8、单位毫升），（新用户输入设置）。针筒体积中预填充数值50ml，45ml，40ml，35ml，30ml，25ml。2.设置采样频率为20Hz，采样模式切换到保持模式，也就是手动取样模式。3.建立一张绝对压强—注射器体积的图