设计性热学实验

设计性热学实验

1．用温度计估测山的高度

某同学在夏令营活动中仿制了一个伽利略温度计，将此温度计放在山脚下时，玻璃管中液面在A 处，液面上方气柱长60厘米，由刻度得，此时温度为27摄氏度，标准水银温度计的示数也为27摄氏度，若将制作的温度计拿到山顶去测量，发现液柱下降到B 处，液面上方气柱长61.5厘米，按该同学自制温度计的测算结果，山顶气温较山脚下高，但由他带去的标准水银温度计观察到此时山顶气温为24摄氏度，比山脚下气温低，请解释此现象并求出此山的高度（设山脚下大气压为一个标准大气压）

分析：假定山上山下气压不变，则有V A /T A =V B /T B ，由观察V B >V A ，

所以T B >T A ，事实上T B =24摄氏度

由上述知识可知，用一只煤油炉、一只盛水锅和一支精确度好的

温度计，登山运动员就可估算出山的高度，因为水的沸点随压强的降低而降低，而气压随高度的增加而降低，根据每升高100米，水的沸点约下降0.3°C 去推算，如在某高山水的沸点为97°C，则山高300米。

3．玻意耳一马略特定律应用

1.设计简易气体转速计。

如图所示CD是一根垂直于转轴AB的有刻度的细玻璃管，管内用已知质量m的水银封着一定质量的气体，当玻璃管随轴一起转动时管中的水银随转速不同而移动，易知

其中P

0为大气压，L、l

1

、l

2

可直接从管上读出，截面积S可参照注射器截

面积求法。

（2）气压式保温瓶。

如图3-13，若气压式保温瓶内水面与出水口的距离为h时，密封空气体积

为V，设水的密度为ρ，大气压为P

，欲使水从出水口流出，瓶内空气压

缩量（即气体体积减少）ΔV至少应为ρghV/（P

+ρgh）（设瓶内弯曲细

管容积不计，压水前管内无水，温度不变，由P

0V=（P

+ρgh）（V-ΔV）

解。

（3）压缩式喷雾器

如图所示压缩式喷雾器的贮液箱，A 的总容积V A =7.5升，装入药液

后，液面上方空气体积V=1.5升，若打气筒每次打进压强P 0=1个大气压、体积V 0=250（厘为）3的空气，则：①为了使药液上方的气压达到4个大气压应打气几次？②若这时打开阀门K 喷药，最后箱中剩下药液多少？③为了使药液全部喷出应打多少次气？

分析：①不难证明P 0（n 1V 0）+P 0V=PV ，n 1=18次②PV=P 0V′，V′=6000厘米

3

，ΔV=V A -V′=1500（厘米）3③P 0·（n 2V 0）+P 0V=P 0V A ，n 2=24次（从开始算

起）

（4）充气与放气，抽气与打气都属于运用玻意耳一马略特定律的实际问题，看起来质量都变了，但对于打气抽气、放气、充气以全过程分析，即分析状态时，事先就考虑了全部打进的或全部放出的气体，这样气体质量就没有变，抽气时以抽每一次气的过程前后为研究对象，每一次的质量就没变，玻意耳一马略特定律适用，充气包含放气和充气两部分，在运用玻意耳一马略特定律时应以这两部分整体为研究对象且注意到充气终止时两部分压强相等，这一点同学们易误解为放气部分压强为零。