实验6 气体三定律及气态方程的验证-2023-2024学年高二物理选择性必修3实验报告册（人教版）

学生实验报告册 物理 选择性必修 第三册 （人教版） 1. 验证气体三定律及气态方程。 2. 测定气体的普适常数 R 。 实验器材 在下表所给的器材中， 请在你需要的器材后面画 “ √ ”， 若不够， 在空格处 写上需要的器材名称。 实验原理 1. 气体三定律及气态方程 一定质量的理想气体， 当温度保持不变时， 遵从玻意耳定律， 即： p 1 V 1 ＝p 2 V 2 ＝ … ＝ 常量 当体积保持不变时， 遵从查理定律， 即： p 1 T 1 = p 2 T 2 = … = 常量 当压强保持不变时， 遵从盖 - 吕萨克定律， 即： V 1 T 1 = V 2 T 2 = … = 常量 实验六 气体三定律及气态方程的验证 气体定律实验仪 气压计 温度计 交、 直流电源 （ DC 6～9 V ， AC 24 V ） 你还需要的器材 实验日期 年 月 日 实验目的 24 一定质量的理想气体， 当三个状态参量都变化时， 可满足气态方程： p 1 V 1 T 1 = p 1 V 2 T 2 = … =nR ① 式中 n 为气体摩尔数， R 为气体普适常数。 在常温常压下， 空气近似遵从以 上三个定律和气态方程。 由 ① 式中可得 R= pV nT ② 式中 n 的数值可按如下的方法求得， 在标准状况下 （ p 0 ＝760 mmHg ， T 0 ＝ 273.15 K ）， 1 mol 气体的体积为 V 0 ＝22.4×10 3 cm 3 ， n mol 气体的体积为 nV 0 ； 当温 度变为 T′ ， 压强仍为标准状态下的数值时， 根据盖 - 吕萨克定律 n mol 气体的体 积为 V′=nV 0 T′ T 0 n= T 0 V′ T′V 0 ③ 2. 气体定律实验仪的结构和原理 本实验用的气体定律实验 仪如图 6-1 所示 。 它主要由定 压气体温度计 、 控温线路和体 积压强测量计三部分组成 。 仪 器整体固定在一块支撑木板上， 并装入一长方形木匣里 。 使用 时， 打开木匣 ， 竖立起支撑木 板， 然后安装调试。 （ 1 ） 定压气体温度计 它由图中的直角玻璃管 1 组成 ， 竖直部分的底端封闭 ， 水平部分的 2 是水银滴， 3 是注 入水银的小口。 2 的左侧与大气 相通 ， 右侧则构成密闭容器 ， 当密闭容器内的气体受热膨胀 时， 推动水银滴 2 向左移动， 其 图 6-1 气体三定律及气态方程的验证 实验六 25 学生实验报告册 物理 选择性必修 第三册 （人教版） 右侧压强 p 1 与左侧大气压强 p 0 相等 （ p 1 ＝p 0 ） 时， 水银滴停止移动。 降温时， 密 闭容器内气体收缩， 使水银滴向右移动， 两侧压强相等时， 又停止移动。 在整个测温过程中， 密闭容器中的气压始终与大气压 p 0 相等， 而每一温度 值， 表现为水银滴的一个特定位置。 由于水平控温玻璃管上没有设置刻度， 所以实验时必须与其他温度计 6 配合 使用， 把密闭容器 1 与温度计 6 一并插入水中， 当温度指示为 20 ℃ ， 则水银滴 的停留位置可标记为 20 ℃ 。 （ 2 ） 控温线路 由电热丝 R ， 继电器 J ， 接触针头 M 、 N 及指示灯 5 等部件组成。 当接通 24 V 交流电源开关时， 电热丝 R 通过继电器 J 的常闭触点 J 1 接入电源开始加热， 同时指示灯 5 亮。 随着温度升高， 气体温度计的水银滴 2 向左移。 温度升到某一 温度 t 时， 水银滴和触头 M 、 N 接触， 使继电器 J 线圈绕组电路导通 （继电器线 圈绕组电路接有 6～9 V 直流电源）， 继电器 J 做出闭合的动作， 常闭触点 J 1 断开， 指示灯灭， 加热停止。 当温度下降时， 水银滴向右移动， 一旦离开 M 、 N 时， 继 电器线圈绕组电路就被切断， 继电器复位， 常闭触点 J 1 再次闭合， 电热丝 R 导 通加热。 由此可见， 控温电路便可达到自动控温的目的。 在实验中， 调节接触针 头的旋钮 4 ， 使接触针头 M 、 N 置于不同的位置上， 就能得到不同的温度。 （ 3 ） 体积压强测量计 在图 6-1 中， 体积压强测量计是由一支带气阀门 11 的长玻璃管 13 通过橡胶 管 15 连接着一个长颈漏斗和管 14 ， 构成 U 形管。 可以把水银由长颈漏斗 14 中 注入。 当管 13 的气阀门 11 打开时， U 形管的两端均与大气相通， 两端水银面相 平， 其高度差 驻h 为 0 。 当管 13 的气阀门 11 关闭时， 将管 14 提高， 管 13 内空气被压缩， 空气柱变 短， 体积减小， 气压增加到 p 。 这时， p 与大气压强 p 0 之差等于管 14 和管 13 水 银面高度差 驻h＝p－p