实验课18 探究等温条件下一定质量气体压强与体积的关系

继续实验,其余操作无误。若该同学用软管脱落前测得的实验数据 在 脱图落丙后中 测画 得出 的了 实验V-数1p 图据线的,那则部在分图丙V-中1p 大图致线画。出可能的、符合软管
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考向3
解析 (1)为了通过计算机利用数据采集器,方框所代表的实验 器材是压强传感器,计算机保持封闭气体的温度不变,实验中采取的 主要措施是移动活塞要缓慢;不能用手握住注射器封闭气体部分。这 样能保证装置与外界温度一样。
措施是
和
。
(2)由注射器的满刻度处开始推动活塞,记录刻度值V,同时记录对 应的由计算机显示的气体压强值p,用 V-1p 图像处理实验数据,得出
图乙所示的图线,如果实验操作规范正确,那么V0代表
。
(3)某同学实验时缓慢推动活塞,并记录下每次测量的压强p与注
射器刻度值V。在实验中出现压强传感器软管脱落,他重新接上后
(2)实验时,某同学认为管子的横截面积S可不用测量,这一观点正
确吗?答:
(选填“正确”或“错误”)。
(3)数据测量完后在用图像法处理数据时,某同学以压强p为纵坐
标,以体积V(或空气柱长度)为横坐标来作图,你认为他这样做能方
便地看出p与V间的关系吗?
(选填“能”或“不能”)。
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改变后(质量变大),V 与1������还是成正比,但此时的斜率发生变化,即斜率 比原来大,故画出脱落后测得的实验数据的那部分 V-1������图线,如图所
示。
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答案 (1)压强传感器 移动活塞要缓慢 不能用手握住注射器的 封闭气体部分
(2)注射器与压强传感器连接部分气体的体积 (3)见解析图
实验课18 探究等温条件下一定 质量气体压强与体积的关系
考点三
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一、实验目的 探究在温度不变的情况下,一定质量的理想气体,压强与体积的 关系。 二、实验器材 玻璃管、软管、水。 三、实验原理 在温度不变的条件下,气体压强增大时,体积减小;气体压强减小 时,体积增大。
考点三
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四、实验操作 (1)实验装置如图。U形管两端是玻璃管,中间是软管。右边玻璃 管上端开口,与大气相通,左边玻璃管的上端是封闭的,其内部用红 色水柱封闭着一段空气,这段空气柱就是我们研究的对象,也就是 我们所说的“系统”。实验过程中,它的质量不会变化。 (2)实验时管中的气体可以很好地透过玻璃管与外界发生热交换, 使管中气体的温度不发生明显的变化。 (3)如图甲,所U形管的左管放在桌面,右管放在地面。 (4)如图乙,把U形管的左管放在地面,右管放在桌面。 (5)重复调节U形管左右两边,使两管的液面在不同的高度,得到多 组压强与体积的数据。
考点三
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考点三
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五、实验数据
(1)在实验操作(3)中,如图甲读出空气柱的长度l1,空气柱的体积即 为l1S(S为空气柱的横截面积)。读出U形管左右水面高度差h1,再考 虑到大气压p0,可以得知此时管内的空气的压强p1。
(2)在实验操作(4)中,如图乙读出空气柱的长度l2,则空气柱的体积 即为l2S。读出U形管左右水面高度差h2,根据大气压p0,可以得知此 时管内的空气的压强p2。
的气体的压强p。 ④根据记录的数据,作出 1p-V图线,推测出不规则物体体积。
(1)根据图线,可求得不规则物体的体积约为
mL。
(2)如果在上述实验过程中,由于注射器内气体的温度升高,那么,
所测不规则物体体积值
(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(3)为提高实验的准确性,操作过程中要注意的事项有
。
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实验原理及数据处理 例1在探究气体等温变化的规律实验中,封闭的空气如图所示,U 形管粗细均匀,右端开口,已知外界大气压相当于76 cm高水银柱产 生的压强,图中给出了气体的两个不同的状态。
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(1)乙图左端封密的气体压强相当于
cm高水银柱产生
的压强。
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解析 (1)实验测得的体积实际上是不规则物体体积与气体体积
之和,对于被封闭的气体,根据理想气体状态方程可知������������������气=C,得1������ =
������气。当
������������
T
保持不变,1������趋向于
0
时,则气体体积趋向于
0,从1������-V
(2)体积读数比实际值大 V0。根据 p(V+V0)=C,C 为定值,则 V=������������-V0。如果实验操作规范正确,但如图所示的 V-1������图线不过原点,
则 V0 代表注射器与压强传感器连接部位的气体体积。 (3)根据 pV=C 可知 V=������������,当质量不变时 V 与1������成正比,当质量发生
答案 (1)80 (2)正确 (3)不能
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注意事项及误差分析 例2(2018·上海宝山区一模)图甲为研究一定质量的气体在温度 不变的情况下,压强与体积的关系实验装置:
甲
乙
丙
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(1)图甲中直接与注射器相连的方框所代表的实验器材
是
。为了保持封闭气体的温度不变,实验中采取的主要
解析 (1)由连通器原理可知,乙图中气体压强为p0+ρ水银gh=80 cm·ρ水银g。
(2)由玻意耳定律有p1V1=p2V2,即p1l1S=p2l2S,即p2l1=p2l2(l1、l2为 空气柱长度),所以玻璃管的横截面积可不用测量。
(3)以p为纵坐标,以V为横坐标,作出p-V图是一条曲线,但曲线未 必表示反比关系,所以应再作出 p-���1���图,看是否是过原点的直线,才能 最终确定p与V是否成反比。
1 V
为横坐标,把以上各组数据
在坐标系中描点。如果图像中的各点位于过原点的同一条直线上,
如图丙所示,就说明压强跟体积的倒数成正比,即压强与体积成反
比。如果不在同一直线上,我们再尝试其他关系。
丙
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(5)如果把实验数据输入计算机,借用软件可以在短时间内进行多 种尝试,很快获得对应的图像,如图丁所示,便可得知p与V的关系。
(3)再调节U形管的左右两边,使它们处于几种不同的相对高度,获
得空气柱体积和压强的多组数据。
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பைடு நூலகம்
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六、数据处理
(1)对甲图管内空气柱压强p1=p0-ρgh1,体积V1=l1S。
(2)对乙图管内空气柱压强p2=p0+ρgh2,体积V2=l2S。
(3)按上述方法处理数据得到多组p与V的数据。
(4)以压强p为纵坐标,以体积的倒数
图像知,
横轴截距表示不规则物体的体积为 5.5 mL。
(2)当气体温度升高,气体的体积趋于膨胀,更难被压缩,所作的
1������-V 图线与横轴的交点将向右平移,所测不规则物体体积偏大。
(3)由图像可知,V 与 p 成反比,只有一定质量的气体温度保持不
变时,体积与压强成正比,所以完成本实验的基本要求是质量和温度
丁
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七、实验结论 在温度不变的条件下,一定质量的理想气体,气体压强与体积成 反比。 八、注意事项 (1)适用条件是温度保持不变,所以操作要缓慢,才能保证温度不 变。 (2)要等到示数稳定之后,再去读数。 (3)研究对象为一定质量的气体,防止漏气。 九、误差分析 (1)气体并不是严格意义上的理想气体。 (2)两个状态的温度不能保证完全一致。
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实验拓展创新——实际应用 例3为了测量某不规则小物体的体积,一位同学进行了如下实验:
甲
乙
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①将不规则物体装入注射器内。
②将注射器和压强传感器相连,然后推动活塞至某一位置,记录
活塞所在位置的刻度V,压强传感器自动记录此时气体的压强p。
③重复上述步骤,分别记录活塞在其他位置的刻度V和记录相应
不变。
答案 (1)5.5 (2)偏大 (3)封闭气体的质量和温度不变