查理定律、盖吕萨克定律及应用

盖· 吕萨克定律
内容：一定质量的气体，在压强保持不变的情况下， 温度每升高(或降低)1℃，增加(或减小)的体积等于 它在0℃时压强的1/273。 也可表述为：一定质量的气体，在压强不变的情况 下，它的体积跟热力学温度成正比。
Vt V0 (1 t ) 273
V1 V2 T1 T2
（00S)现有一根粗细均匀长约40厘米，两端开口的玻璃 管，内有一小段水柱，一个弹簧秤，一把毫米刻度尺， 一小块橡皮泥，一个足够高的玻璃容器，内盛有冰和水 的混合物，选用合适的器材，设计一个实验，估测当时 的室内温度，要求： （1）在右边方框中画出实验示意图； （2）写出要测定的物理量 ， 写出可直接应用的物理量 ， （3）写出计算室温的表达式 。
T1 x 2 T2 x1 可解得 V T T 2 1
容积为V=100cm3的空心球，带有一根有均匀刻度 的均匀长管，管上共有N=101个刻度（长度与球连 接处为第一个刻度，向上顺序排列），相邻两刻度 间管的容积为0.2cm3，管中有水银滴将球内空气与 大气隔开，如图所示。当温度t=50C时，水银液滴 在刻度N=21的地方。若外界大气压强不变，能否用 这个装置测量温度？若能，它的测量范围是多少？ （不计管的热膨胀）
P 0 t 273
即若温度用热力学温度T表示，查理定律可表述为： 体积不变时，一定质量的气体的压强跟热力学温度成 正比。
例：要求瓶内氢气在500℃时的压强不超过1atm，则在 20℃下对瓶子充气时，瓶内压强最多为多少？瓶子的热膨 胀不计． t2 解一： P P (1 t1 ) P P (1 )
一个质量不计的活塞将一定量的气体封闭在直立圆筒形气缸内活塞上堆放着铁砂如图所示最初活塞搁置在气缸内壁的固定卡环上气体柱的高度为h0压强为大气压强p0现对气体缓慢加热当气体温度升高t60k时活塞及铁砂开始离开卡环而上升继续加热直到气柱高度为h115h0此后在维持温度不变的条件下逐渐取走铁砂直到铁砂全部取走时气柱高度变为h218h0求此时气体的温度不计活塞与气缸之间的摩擦540k
8 10 8.2 10 , t 34.5C 273 27 273 t
5 5
STS 某登山爱好者在攀登珠穆朗峰的过程中，发现 他携带的手表表面玻璃发生了爆裂。这种手表是 密封的，出厂时给出的参数为：27℃时表内气体 压强为1×105Pa；在内外压强差超过6×104Pa时， 手表表面玻璃可能爆裂。已知当时手表处的气温 为－13℃，则手表表面玻璃爆裂时表内气体压强 的大小为 Pa；已知外界大气 压强随高度变化而变化，高度每上升12m，大气 压强降低133Pa，设海平面大气压为1×105Pa， 则登山运动员此时的海拔高度约为 m。
查理定律
内容：一定质量的气体，在体积保持不变的情况下， 温度每升高(或降低)1℃，增加(或减小)的压强等于 它在0℃时压强的1/273。 设t℃时的压强为Pt，0 ℃时压强为P0，则
P P0 t
P0 273 t P P0 P0 t 273 273 t 表达式1： Pt P0 (1 273 ) P P2 Pt P0 1 表达式2： ＝恒量 T1 T2 T 273
（1）将水银柱以下的玻璃浸没在水中，改变水温， 用温度计测得若干组（或两组）不同 V xS 水温（即气体温度）T和气柱长度x的值 C T （2）方法一：气体作等压变化 V xS C xS CT V T 作图 xS T 截距的绝对值即为V
，
方法二：测两组数据 x1 S V CT1 , x2 S V CT2
(1) 见右下图， (2) 要测定的物理量：
玻璃管放在室温中时空气柱的长度l1，玻璃管浸在 冰水内时空气柱的长度l2，
可直接应用的物理量： 冰水的温度：273K (3) 写出计算室温的表达式：
T T0l1 / l2
(02s)
(04s)一根长为约30cm、管内载面积为 S=5.0×10－6m2的玻璃管下端有一个球 形小容器，管内有一段长约1cm的水银柱. 现在需要用比较准确的方法测定球形小容 器的容积V.可用的器材有：刻度尺（量程 500mm）、温度计（测量范围0— 100℃）、玻璃容器（高约30cm，直径约 10cm）、足够多的沸水和冷水. （1）简要写出实验步骤及需要测量的物 理量； （2）说明如何根据所测得的物理量得出 实验结果.
例：有人设计了一种测温装置，其结构如图所示．玻璃 泡A内封有一定量气体，与A相连的B管插在水银槽中，管 内水银面的高度x即可反映泡内气体的温度，即环境温度， 并可由B管上的刻度直接读出．设B管的体积与A泡的体积 相比可略去不计． (1)在1atm下对B管进行温度刻度的标注。已知当温度 t1=27℃时，管内水银面高度x1=16cm，此高度即为27℃ 的刻度线．问t=0℃的刻度线在何处？ (2)若大气压已变为相当于75cmHg的压 强，利用该测温装置测量温度时所得示 数仍为27℃，问此时实际温度为多少？ x0=(76-54.6)cm＝21.4cm．
练习：下列查理定律的数学表达式中，正确的是
[ BD ]
B．(P1-P0)∶t=P0∶273．
C．P1Байду номын сангаасP2=t1∶t2．
D．(P1-P0)∶(t1-t0)=(P2-P0)∶(t2-t0)．
练习：杂技演员骑独轮车表演时，车胎内的气体压强 是8×105Pa，开始时气体温度是27 ℃ ，地面承受的 压强为p1，表演一段时间后，由于温度变化，车胎内 的气体压强变为8.2×105Pa，地面承受的压强为P2。 求此时车胎内的气体温度，并比较p1和p2的大小关系。
1
273 t1 20 1 1 P 273 273 1 500 P2 1 t 2 1 273 273
0
2
0
273
293 0.35 773
即：P1=0.35P2=0.35atm．
1 解二： P P2
T1
T2
P P2 1 293 773
P 1
293 1 0.35atm 773
例：一个质量不计的活塞将一定量的气体封闭在直立圆 筒形气缸内，活塞上堆放着铁砂，如图所示．最初活塞 搁置在气缸内壁的固定卡环上，气体柱的高度为H0，压 强为大气压强P0．现对气体缓慢加热，当气体温度升高 ΔT=60K时，活塞(及铁砂)开始离开卡环而上升．继续 加热直到气柱高度为H1=1.5H0．此后，在维持温度不变 的条件下逐渐取走铁砂，直到铁砂全部取走时，气柱高 度变为H2=1.8H0，求此时气体的温度(不计活塞与气缸之 间的摩擦)． （540K）
如图，两端封闭且粗细均匀竖直放置的玻 璃管内，有一长为h的水银柱，将管内空气 分为a、b两部分，已知原来两部分气体温 度Ta=Tb=T，空气柱的长度Lb = 2La；若 将玻璃管浸没在温水中，达到热平衡后， 两部分气体同时升高相同的温度，问管内 水银柱将如何移动？
如图，C、D两容器中分别有A、B两活塞，被 活塞封闭了一定量的气体，A活塞截面小于B 活塞，开始时两活塞处于平衡状态，两活塞内 气体温度相同，当两边升高相同的温度后，活 塞将如何移动？