试验五气体三定律及气态方程的验证
气体的理想气体状态方程和气体定律的实验验证方法
气体的理想气体状态方程和气体定律的实验验证方法气体是一种物质的形态，它具有可压缩性、可扩散性和可容易形态等特性。
对于一般气体体系，在一定条件下，可以用理想气体状态方程和气体定律来描述。
本文将介绍理想气体状态方程以及实验验证气体定律的方法。
一、理想气体状态方程理想气体状态方程是描述气体体积、温度和压力之间关系的方程。
根据玻意耳定律、查理定律和盖伊-吕萨克定律，我们可以得到理想气体状态方程如下：PV = nRT其中，P代表气体的压力，V代表气体的体积，n代表气体的摩尔数，R代表气体常数，T代表气体的温度（以开尔文为单位）。
理想气体状态方程适用于温度较高、压力较低的情况下，对于大部分实际气体体系也可以作为近似的描述。
二、气体定律的实验验证方法1. 波义尔定律的实验验证波义尔定律描述了气体的压强与体积之间的关系。
在实验中，可以使用波义尔管来验证这个定律。
实验步骤：a. 准备一个波义尔管，将管内的气体温度调整至恒定，并记录初始的体积和压强。
b. 缓慢地改变气体的体积，记录每个体积下的压强。
c. 根据记录的数据，绘制气体体积与压强之间的图像。
d. 通过图像的斜率可以验证波义尔定律是否成立。
2. 查理定律的实验验证查理定律描述了气体的压强与温度之间的关系。
常用的实验方法是查理定律球和水浴方法。
实验步骤：a. 准备一个查理定律球和温度控制装置，将球内的气体温度固定，并记录气体的压强。
b. 调整温度控制装置，改变球内气体的温度，记录每个温度下的压强。
c. 根据记录的数据，绘制气体温度与压强之间的图像。
d. 通过图像的比例可以验证查理定律是否成立。
3. 吕萨克定律的实验验证吕萨克定律描述了气体的压强与摩尔数之间的关系。
在实验中，可以使用吕萨克定律装置进行验证。
实验步骤：a. 准备一个吕萨克定律装置，将气体在容器内进行加热，使其温度保持不变，然后记录不同摩尔数下的压强。
b. 根据记录的数据，绘制气体摩尔数与压强之间的图像。
实验五气体三定律及气态方程的验证
实验五气体三定律及气态方程的验证在物理学的领域中，气体的性质一直是研究的重要课题之一。
其中，气体三定律以及气态方程为我们理解和描述气体的行为提供了有力的工具。
本次实验的目的就是要通过实际操作和数据测量，来验证这些定律和方程的准确性。
实验前，我们首先需要了解一下所要验证的气体三定律及气态方程的具体内容。
波义耳定律指出，在温度不变的情况下，一定质量气体的压强与体积成反比。
也就是说，当气体的温度保持恒定，如果对气体进行压缩，使其体积减小，那么气体的压强就会增大；反之，如果气体的体积增大，压强则会减小。
查理定律表明，在压强不变的条件下，一定质量气体的体积与热力学温度成正比。
这意味着当气体所受压强恒定，随着温度的升高，气体的体积会增大；温度降低时，体积则会减小。
盖吕萨克定律则说的是，在体积不变时，一定质量气体的压强与热力学温度成正比。
即当气体的体积固定不变，温度上升，压强增大；温度下降，压强减小。
而综合这三个定律，我们可以得到理想气体状态方程，即 PV ＝nRT ，其中 P 是气体压强，V 是气体体积，n 是气体的物质的量，R 是理想气体常数，T 是热力学温度。
为了进行这个实验，我们准备了以下实验器材：一个带有刻度的注射器、一个气压计、一个温度计、一个恒温箱以及一些必要的连接装置。
实验开始，首先验证波义耳定律。
我们在室温下，将一定量的气体吸入注射器中，记录此时的体积和压强。
然后，通过缓慢推动注射器的活塞，逐渐减小气体的体积，并同时记录相应的压强值。
经过多次测量，我们得到了一系列体积和压强的数据。
将这些数据绘制成图表，可以清晰地看到，在温度不变的情况下，压强与体积的乘积基本保持恒定，从而验证了波义耳定律。
接下来验证查理定律。
我们将注射器放入恒温箱中，设置不同的温度，保持压强不变，测量并记录不同温度下气体的体积。
同样，将这些数据进行整理和分析，结果表明，在压强不变时，气体的体积与温度呈线性关系，符合查理定律的描述。
化学气体定律理想气体状态方程与气体定律实验验证
化学气体定律理想气体状态方程与气体定律实验验证化学气体定律：理想气体状态方程与气体定律实验验证化学气体定律是描述气体行为的一系列物理规律，其中理想气体状态方程是最为重要的定律之一。
理想气体状态方程可以用来描述气体的状态和性质，而气体定律实验验证则是通过实验方法来验证这些理论规律的准确性。
一、理想气体状态方程理想气体状态方程是描述气体性质和状态的基本公式，由美国科学家理查德·查利斯（Robert Boyle）和法国科学家约瑟夫·盖·吕萨克（Joseph Louis Gay-Lussac）分别提出。
它以压强（P）、体积（V）、温度（T）和气体的摩尔数（n）为变量，通过以下公式进行表述：PV = nRT其中，R为理想气体常量，其数值为8.314 J/(mol·K)。
这个公式基于以下几个假设：气体分子之间无吸引力和斥力，气体分子之间的碰撞是完全弹性碰撞，并且气体分子体积可以忽略不计。
二、实验验证1. Boyle定律实验验证Boyle定律又称为压力定律，它描述了在恒定温度下，气体的压强与其体积的乘积成反比。
为了验证这一定律，我们可以进行以下实验：实验步骤：a) 准备一个密封的容器，内部装有一定量的气体；b) 利用活塞或其他装置改变容器的体积；c) 测量每种体积下气体的压强。
实验结果：根据Boyle定律，我们预期会发现气体的压强与其体积成反比的关系。
也就是说，当体积增大时，压强会减小；体积减小时，压强会增大。
2. Charles定律实验验证Charles定律也称为容积定律，它描述了在恒定压力下，气体的体积与其温度成正比。
为了验证这一定律，我们可以进行以下实验：实验步骤：a) 准备一个容积可变的容器；b) 在初始状态下，记录气体的初始体积和温度；c) 改变容器温度，并观察气体体积的变化；d) 重新记录气体的体积和温度。
实验结果：根据Charles定律，我们预期会发现气体的体积与其温度成正比的关系。
气体实验定律及理想气体状态方程的应用PPT课件
典例：如图，一粗细均匀的U形管竖直放置，A侧
上端封闭，B侧上端与大气相通，下端开口处开
关K关闭，A侧空气柱的长度为ɭ1=10.0cm，B侧水 银面比A侧的高h1=3.0cm。现将开关K打开，从U 形管中放出部分水银，当两侧水银面
的高度差h2=10.0cm时将开关K闭合。 已知大气压强P0=75.0cmHg。 （1）求放出部分水银后A侧空气柱的高度ɭ2； （2）此后再向B侧注入水银，使A、B两侧的水
银面达到同一高度，求注入的水银在管内的高度
△h。
【定向导学，分组讨论，合作探究】
通过分组讨论以下问题来理解题意，从而体 会如何寻找的解题的思路及突破口
1、通过读题等效翻译获得的解题信息有哪些？ 2、本题的研究对象是一部分气体还是多部分气 体？ 3、如何寻找解决第一问的解题思路？即如何找 到解题的难点和突破方法？ 4、解决本题第二问时可确定的气体的初态有几 个？最有助于解题的初态是那一个？ 5、解决本题第二问时的难点是什么？如何突破 ？
根 据 玻 意 耳 定 律 p 1 V 1 p 1 'V 1 1 代 入 数 据 解 得 p 1 '= 9 0 c m H g
解 ： 对 细 管 中 封 闭 气 体
初 态 ： p 2p 07 5 cm H g,
V 2l1S1 2 s, T 2
末 态 ： p 2 ' p 1 ' p h9 6 cm H g, V 2 ' l2
（1）由如图的U形管可以想起确定封闭气体压强
的方法为 连通器等液面法 。
（2）将粗管管口封闭说明粗管的封闭气体可以作
为 研究对象
。
（3）将细管管口用一活塞封闭说明细管内的封闭
气体也可以作为 研究对象
气体状态方程的实验验证与应用
气体状态方程的实验验证与应用气体状态方程描述了气体在一定条件下的物态变化。
常见的气体状态方程有理想气体状态方程和范德瓦尔斯状态方程。
理想气体状态方程为PV=nRT，其中P代表压强，V代表体积，n代表物质的物质量，R为气体常数，T为气体的温度。
理想气体状态方程的应用广泛，在许多领域中有重要的作用。
首先，我们可以通过实验验证理想气体状态方程。
一种常见的实验是通过气球的充气过程来验证，我们可以将一只充满气体的气球连接到一个蓄气筒中。
首先，我们可以通过蓄气筒中的压力计测量气体的压强P和温度T。
然后，我们可以通过测量气球的体积V和气球中气体的摩尔数n来确定理想气体状态方程中的变量。
通过将测量的数值代入理想气体状态方程，如果两边相等，则说明该气体满足理想气体状态方程。
在实际应用中，气体状态方程有很多重要的应用。
首先，气体状态方程可以用来计算气体的物理性质。
例如，当我们已知气体的压强P、温度T和容器的体积V时，我们可以通过理想气体状态方程来计算气体的摩尔数n。
这对于研究气体的化学性质和反应有很重要的意义。
其次，气体状态方程也可以用来进行气体的定量分析。
例如，在工业生产中，我们经常需要测量气体的物质量。
通过测量气体的压力和温度，并将其代入气体状态方程，可以计算出气体的物质量。
这对于控制生产过程和保证产品质量有重要的作用。
此外，气体状态方程还可以应用于气体的流体力学研究中。
当气体通过管道或孔隙流动时，我们可以通过测量压强变化、流速和温度来计算气体的体积流率。
这对于工程设计和流体力学研究有很重要的意义。
综上所述，气体状态方程在实验验证和应用中都有重要的作用。
通过实验验证，我们可以验证气体是否满足理想气体状态方程；而在应用中，气体状态方程可以用来计算气体的物质量、适用于定量分析和流体力学研究。
因此，气体状态方程是理解和研究气体行为和性质的重要理论基础。
此外，气体状态方程还可以用来研究气体的变化过程和热力学性质。
根据理想气体状态方程，我们可以得到各种气体性质的关系式，比如压强-体积变化关系、温度-体积变化关系、压强-温度变化关系等。
气体三大定律以及状态方程
A．一定不变 B．一定减小 C．一定增加 D．不能判定怎样变化
4.一定质量的气体，经历一膨胀过程，这一过程可以
用图所示 的直线ABC来表示，在A、B、C三个状态 上
，气体的温度TA、TB、TC相比较，大小关系为( C )
A.TB＝TA＝TC B.TA＞TB＞TC C.TB＞TA＝TC D.TB＜TA＝TC
=
0.1m·������ 0.12m·������
。
解得 h=2 m。
答案:2 m
例2 一定质量的气体，在体积不变时，将温度由50
℃ 加热到100 ℃，气体的压强变化情况是( D )
A.气体压强是原来的2倍 B.气体压强比原来增加了25703
C.气体压强是原来的3倍 D.气体压强比原来增加了 35203
几何性质
力学性质
热学性质
体积V
压强p 三者关系
?
温度T 控制变量法
气体的等温变化
1.玻意耳定律 一定质量的某种气体，在温度不变 的情况下，压强p与体积V成反比。
pV=C 或
p1V1= p2V2
2.气体等温变化的p－V图
P 对于一定质量的
A 气体：T1<T2
B
T2
T1
0
V
气体的等容变化
1.查理定律 一定质量的某种气体，在体积不变的 情况下，压强p与热力学温度T成正比。
V C 或
T
V1 V2 T1 T2
2.气体等压变化的V－T图
V
p
P
0
T
0
V0
T
玻意耳定律的应用
例1 【粗例细2】均匀粗细的均玻匀璃的玻管璃内管封内闭封闭一一段段长长为为1122ccmm的的空空气气柱柱。. 一一个个人人手手持持玻璃玻管璃开管口向开下口潜向入下水中潜,当入潜水到中水,下当某潜深到度时水看下到某水 深 度 为进不以入变根度.p(0点玻据,=取时玻1璃玻拨水.璃看管意:0面由×管到口耳上于定1水内大2玻0律c气璃5m气进P问,压管a求体入,题强内人g即温玻取为气潜可璃度体入1p0解0温=水管视m1决度/中.0为口s。×不的212不)变0深c5,m变度P被,a。,封求，g (取闭玻人取气1璃潜水0体管m入面的/内s2质水上气) 量体中大也温的气不度深压变视,强所为
理想气体定律和状态方程
理想气体定律和状态方程理想气体定律和状态方程是描述气体性质和行为的基本规律。
它们在物理、化学和工程等领域广泛应用，对于研究气体的性质和用途具有重要意义。
本文将对理想气体定律和状态方程进行介绍和探讨。
一、理想气体定律理想气体定律又称为波义耳-马略特定律，是描述理想气体在常温常压下的性质和行为的基本关系式。
根据理想气体定律，气体的压强、体积和温度之间存在着以下关系：P·V = n·R·T其中，P表示气体的压强，V表示气体的体积，n表示气体的摩尔数，T表示气体的温度，R为气体常数。
理想气体定律的推导基于一些假设，包括气体分子间无相互作用、体积可以忽略不计等。
尽管在实际气体中这些假设并不完全成立，但在很多情况下，理想气体定律仍然能够提供足够准确的结果。
二、状态方程状态方程是描述气体性质和行为关系的方程，它与理想气体定律密切相关。
根据理想气体定律，我们可以推导出不同的状态方程，其中最著名的是理想气体状态方程和范德瓦尔斯状态方程。
1. 理想气体状态方程理想气体状态方程将理想气体定律中的气体常数R引入，从而得到更加简洁的表达式：PV = nRT这里的P、V、T和n分别代表气体的压强、体积、温度和摩尔数。
理想气体状态方程适用于常温常压下的气体，尤其在实验和工程计算中得到广泛应用。
2. 范德瓦尔斯状态方程范德瓦尔斯状态方程是对理想气体状态方程的修正和推广。
考虑到实际气体分子之间的相互作用和体积不可忽略的情况，范德瓦尔斯引入了修正因子，并将气体分子体积和分子间力引入状态方程中：(P + an^2/V^2)(V - nb) = nRT其中，a和b分别为范德瓦尔斯常数，与气体的性质和分子间相互作用有关。
范德瓦尔斯状态方程适用于高压、低温或气体间分子相互作用显著的情况。
三、应用及意义理想气体定律和状态方程在物理、化学和工程领域有广泛的应用。
它们被用于研究和解释气体的性质、探索气体行为、进行气体工程计算等方面。
《普通物理实验》课程标准
《普通物理实验》课程标准说明普通物理实验是三年制高等师范专科学校物理专业必修的基础课程。
通过教学，应使学生：1. 接受基本实验理论和操作技能的训练，熟练掌握基本物理量的测量原理和常用的测量方法，能合理选择与正确使用基本仪器，能正确运用有效数字并掌握基本的实验数据处理方法，能对实验结果做出正确的分析和判断，能写出符合要求的实验报告。
2. 用实验的方法去观察、研究物理现象、规律，应用所学得的理论知识指导实验，从理论和实验的结合上加深、扩展对物理基本概念和规律的认识，加强理论联系实际和提高指导中学实验的能力。
本课程总学时为114学时，每个实验为3学时。
教学内容绪论（9学时）1. 普通物理实验的地位和作用2. 普通物理实验的过程和各个教学环节的要求3. 实验室规则误差和数据处理的基本知识（一）1. 测量和误差的基本概念2. 测量结果的正确表示3. 误差的估算及其意义4. 有效数字的概念和运算法则5. 数据处理的基本方法误差和数据处理的基本知识（二）1. 随机误差的概念2. 标准误差的计算3. 系统误差的一般知识力学实验（33学时）力学实验是师专物理专业首先开设的基础物理实验，除了起到加深对物理规律认识、培养实验基本技能的作用外，还特别重视对学生进行实验课学习方法的指导，和良好科学实验习惯的培养，为以后的实验教学打下基础。
通过实验，要求学生掌握长度、时间、质量三个基本物理量的测量方法，懂得正确使用游标卡尺、螺旋测微仪、测量显微镜、秒表、数字式毫秒计及光电门、天平、气垫导轨、光杠杆等基本测量仪器和实验设备。
能应用误差理论正确处理实验数据，并对实验结果作出正确的分析。
本部分共列出15个实验。
实验一长度的测量1. 分别用游标卡尺及螺旋测微计测量长方形、球形、圆环等试样的尺寸，并求体积。
2. 利用测量显微镜测一半导体集成电路图形（或类似图形）的尺寸。
练习在弯游标及不同的测微螺旋上读数。
3. 多次测量误差的运算，求绝对误差和相对误差。
热力学实验设计：理想气体状态方程的验证
实验结论与建议
实验结果：理想气体状态方程的验证结果 实验误差分析：讨论实验误差的来源和影响 实验改进建议：提出改进实验方法和提高实验精度的建议 结论：总结实验结果，得出结论，并对实验结果进行评价和讨论
6
实验总结与展望
实验收获与体会
掌握了理想气体状态方 程的验证方法
提高了实验操作技能和 实验数据分析能力
结果与理论值比较
实验数据与理论 值的比较
结论：总结实验 结果与理论值的 一致性和差异性
误差分析：讨论 误差来源和影响
因素
改进建议：提出 可能的改进措施
和优化方案
误差来源分析
测量仪器的精度： 如温度计、压力 计等
实验环境的影响： 如温度、湿度、 气压等
实验操作的误差： 如读数、记录、 计算等
理论模型的简化： 如忽略气体分子 间的相互作用等
实验器材： 气缸、活塞、 温度计、压 力计等
实验步骤： 准备气体、 测量温度、 测量压力、 计算气体摩 尔数、计算 气体体积、 计算气体质 量、计算气 体密度等
实验数据分 析：利用 Excel等软 件进行数据 处理和分析， 得出实验结 果
实验结论： 根据实验结 果，验证理 想气体状态 方程的正确 性
实验应用的拓展：将 实验结果应用于实际
工程问题
实验结果的分析：深 入理解理想气体状态
方程的物理意义
实验教学的创新：提 高学生的实验技能和
科学素养
感谢观看
汇报人：XX
误差分析：分析实验误差的来源和 影响因素，提高实验结果的准确性 和可靠性
误差分析
实验误差来源： 测量仪器、环境 因素、人为操作 等
误差计算方法： 绝对误差、相对 误差、平均误差 等
气体实验定律与理想气体状态方程文库
=
1 2
其中p1、T1和p2、T2分别表示气体在不同状态下的压强和热力学
温度。以上就是一定质量的某种气体的等容变化规律，称为查
理定律。
16
等容变化的图像
将等容变化的气体的压强与温度的关系表示成p-T图像，就形成
了一条等容线。根据查理定律可知， p-T图像中，等容线是一
条过原点的直线。
1
别在图像上所对应的位置，并求出比值 。
2
0.5
26
盖-吕萨克定律代入玻意耳定律有
2 = 1
即
1
= 2 ()
对于任何T，p均成立。由于上式左边是温度的函数，右边是压强
的函数，可知只有等号左右两边均为常函数时等式才成立，即
1 = , 2 =
代入玻意耳定律即有
20
=
理想气体状态方程
对于一定质量的理想气体，其压强p跟体积V的乘积与热力
12
等温变化的图像
13
气体的等压变化
一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度变化的过程
叫作气体的等压变化。法国科学家盖-吕萨克首先通过实验发现，
一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积V与热力
学温度T成正比，即
=
其中C为常量。或
1 2
=
1 2
其中V1、T1和V2、T2分别表示气体在不同状态下的体积和 热力
的零点和分度的方法。例如，摄氏温标曾经规定， 标准大气压
下冰的熔点为0 ℃，水的沸点为100 ℃；华氏温标最初的定义是
把盐水混合物定义为0℉，把人的体温定义为100℉。
换算关系：
5℉ − 160
℃ =
《气体实验定律》 知识清单
《气体实验定律》知识清单一、玻意耳定律1、内容一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强 p 与体积 V 成反比。
2、表达式pV ＝ C（常量）或者 p₁V₁＝ p₂V₂。
3、条件（1）气体质量一定。
（2）温度不变。
4、图像（1）pV 图像：是一条双曲线，同一气体的两条等温线，温度高的等温线离原点远。
（2）p 1/V 图像：是过原点的直线，斜率越大，温度越高。
5、微观解释一定质量的气体，温度不变时，分子的平均动能不变。
体积减小时，单位体积内的分子数增多，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数增多，压强增大；体积增大时，情况相反。
二、查理定律1、内容一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强 p 与热力学温度T 成正比。
2、表达式p/T ＝ C（常量）或者 p₁/T₁＝ p₂/T₂。
3、条件（1）气体质量一定。
（2）体积不变。
4、图像（1）p T 图像：是一条过原点的倾斜直线，斜率越大，体积越小。
（2）p t 图像：t 是摄氏温度。
在 p t 图像中，是一条倾斜直线，与纵轴的交点表示 0℃时的压强。
5、微观解释一定质量的气体，体积不变时，单位体积内的分子数不变。
温度升高，分子的平均动能增大，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数增多，且每次碰撞对器壁的冲力增大，压强增大；温度降低时，情况相反。
三、盖吕萨克定律1、内容一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积 V 与热力学温度 T 成正比。
2、表达式V/T ＝ C（常量）或者 V₁/T₁＝ V₂/T₂。
3、条件（1）气体质量一定。
（2）压强不变。
4、图像（1）V T 图像：是一条过原点的倾斜直线，斜率越大，压强越小。
（2）V t 图像：t 是摄氏温度。
在 V t 图像中，是一条倾斜直线。
5、微观解释一定质量的气体，压强不变时，温度升高，分子的平均动能增大，每个分子对器壁的碰撞力增大，要保持压强不变，单位体积内的分子数就要减少，即体积增大；温度降低时，情况相反。
气体实验定律及气态方程的应用
气体实验定律及气态方程的应用
执教人：七宝中学刘树田
时间：2008-11-13
班级：高三（1）
【设计思想】前面几节课分别复习了气体三定律和气态方程，本节课则是三个实验定律及气态方程的综合应用。
尽管这是一节物理规律综合应用的习题课，但不拟追求量的多少，而是追求质的高低，并尽可能体现学科的教育价值。
所以在问题的选择上体现趣味性、实践性及人文性；在问题的解决上体现学生的主体性和过程性，尽可能让学生经历问题解决的过程，最后引导学生总结出解决气体问题的一般策略。
【教学目标】
知识与技能：通过具体问题的讨论和解决，进一步理解气体实验定律及气态方程。
过程与方法：经历将实际情景转化为物理情景的过程，在“转化”过程中体会理想化思想，提高物理建模的能力。
情感、态度与价值观：在问题解决过程中，体会气体定律的应用价值，感悟物理与生活、社会的密切联系，激发学习物理的兴趣和动力。
【教学重点】情景转化、建立模型
【教学用具】泥娃娃、视频课件等
【教学流程】
【教学过程】
释为什么一般不允许将普通瓶装饮料放入
（1）煤气已泄漏了约几个小时？（假定厨房内空气体积为253
m，空气密度为
1.293
kg）
/m
（2）爆炸时厨房温度从常温可迅速升高到
【教学反思】。
实验五气体三定律及气态方程的验证
实验五 气体三定律及气态方程的验证实验目的 1．验证气体三定律及气态方程。
2．测定气体的普适常数R 。
实验仪器气体定律实验仪，温度计，气压计（共用），交直流电源（DC6～9V ，AC24V ）。
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——马略特定律，即 p 1V 1＝p 2V 2＝ … ＝恒量当体积保持不变时，遵从查理定律，即===L 2211T p T p 恒量 当压强保持不变时，遵从盖吕·萨克定律，即===L 2211T V T V 恒量 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nR T V p T V p ===L 222111 （3－5－1） 式中n 为气体摩尔数；R 为气体普适恒量。
在常温常压下，空气近似遵从以上三个定律和气态方程。
由（3－5－1）式中可得nTpV R =（3－5－2） 式中n 的数值可按如下的方法求得，在标准状况下（p 0＝760mmHg 、T 0＝273.15K ），1mol 气体的体积为V 0＝22.4×103cm 3，n mol 气体的体积为n V 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 00T T nV V ′=′ （3－5－3） 00V T V T n ′′= （3－5－4） 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器如图3－5－1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，其右侧压强p1与左侧大气压强p0相等（p1＝p2）时，水银滴停止移动。
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实验五 气体三定律及气态方程的验证
实验目的 1．验证气体三定律及气态方程。
2．测定气体的普适常数R 。
实验仪器
气体定律实验仪，温度计，气压计（共用），交直流电源（DC6～9V ，AC24V ）。
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——马略特定律，即 p 1V 1＝p 2V 2＝ … ＝恒量
当体积保持不变时，遵从查理定律，即
===L 2
211T p T p 恒量 当压强保持不变时，遵从盖吕・萨克定律，即
===L 2
211T V T V 恒量 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
nR T V p T V p ===L 2
22111 （3－5－1） 式中n 为气体摩尔数；R 为气体普适恒量。
在常温常压下，空气近似遵从以上三个定律和气态方程。
由（3－5－1）式中可得
nT
pV R =
（3－5－2） 式中n 的数值可按如下的方法求得，在标准状况下（p 0＝760mmHg 、T 0＝273.15K ），1mol 气体的体积为V 0＝22.4×103cm 3，n mol 气体的体积为n V 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 00T T nV V ′=′ （3－5－3） 00V T V T n ′′= （3－5－4） 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器如图3－5－1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，其右侧压强p1与左侧大气压强p0相等（p1＝p2）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p0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它温度计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
它由电热丝R、继电器J、接触针头M、N及指示灯5等部件组成。
当接通24V交流电源开关时，电热丝R通过继电器J的常闭触点J1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在左移。
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线圈组电路导通（继电器线圈绕组电路接有6～9V直流电源），继电器J做出闭合的动作，常闭触点J1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，继电器绕组电路就被切断，继电器复位，常闭触点J1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，就能控制得到不同的温度。
（3）体积压强测量计
在图3－5－1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联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形管子的两端均与大气相通，两端水银面相平，其高度差Δh为零。
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p0之差等于管14和管13水银面高度差Δh ＝p－p0。
当把管14降低时，则p < p0，Δh为负值。
管13外套的粗玻璃管是盛水管，内装有电热丝R。
水被加热时，热量也传递给管13内的气柱，达到平衡时，空气柱的温度与水的温度相同。
这样通过测量U形管子水银面的高度差Δh，（可由管14右侧的标尺读出），可以确定封闭在管13中气柱的压强p；通过测量空气柱长度L（可由设在管13旁侧的标尺读出），可以确定气体的体积；通过插入在水中的温度计6测出的水温，用来确定气柱的温度t 。
因此，我们就可以研究密闭在管12中的气体的压强p，体积V和温度T三者之间的关系。
实验内容
1．安装和调试仪器
（1）把仪器测量部分竖立起来，在管13的气阀门11上面涂上一薄层凡士林，以
免实验中漏气。
（2）把装水管子下出水口关闭，从上进水口漏斗10注入净水。
使水面升到距离橡胶塞子约1cm处。
（3）把气阀门11打开，将管14的上面管口用固定螺丝9固定在标尺上约30cm处，从管14上口注入水银，使水银面升高到标尺20cm处。
等待两个管子内的水银面水平后，关闭气阀门11。
（4）开启橡皮帽3，用吸管从注水银的开口处注入水银，在水银柱的长度约1cm 时，将水银柱调整到控温玻璃管上标有t0的位置。
塞好橡皮帽，勿使此处漏气。
（5）把温度计插入盛水管中，将整个控温臂水平地装在标尺板上。
连接控温线路，并进行校准。
校准完毕后再进行实验。
2．验证玻意耳—马略特定律
不加热，在常温下慢慢升降管4，记录下每一次对应的气柱长度L和水银面高度差Δh，测得6组数据进行实验。
3．验证查理定律
通电加热，保持管13中气柱长度L值不变，测得T（可用定压气体温度计测也可用温度计直接读出）以及相应的p值。
共测量6组数据。
4．验证盖吕萨克定律
通电加热后，慢慢调节管14，使管13的水银面取齐（Δh＝0），即压强不变，测出6组数据。
5．验证理想气体状态方程
调节管14，使管13 和14的两水银面等度。
通电加热气柱，在每一特定的温度T 下测定空气柱的p、V值。
测出3组即可验证。
6．测定气体普适常数R
调节管14，使管13和14的两水银面取齐。
通电加热气柱，保持气柱的气压不变，等于大气压强p0（p0由气压计读出），测三次进行计算。
数据处理
1．根据步骤2～4中测得数据分别作出p～V图、p～T图、V～T图。
2．根据步骤6中测得的数据，利用（3－5－3）式算出摩尔数n，并取平均值，再利用（3－5－1）式，算出R值。
思考题
1．气体三定律各自成立的条件是什么？本实验中如何在操作上予以保证？
2．实验过程中如何判断系统水温已稳定？
3．本实验中有哪些因素会对实验结果产生影响？分析造成误差的主要原因。